토크 변환기가 버스 및 트럭용 하이브리드 동력 전달장치(drive train)를 최적화 하는 원리

자동차 OEM은 보통 테스트 기준이나 특수 시설을 만들어 자동차 엔진을 개발하여 발전시키고 테스트합니다.  차량 디자인에서 하이브리드 기술의 역할은 점점 늘어나고 있으며, 트력 및 버스 제조업체의 OEM은 하이브리드 전기 추진장치의 개발에 이러한 시설을 점점 더 많이 사용하고 있습니다.  하이브리드 전기 추진장치 부품에는 수냉식 인버터, 높은 출력대 중량비를 가진 AC 유도 전기 모터, 표준 구동축에 직접 연결된 감속 기어 및 견인력과 재생 제동을 제공하는 뒤차축이 포함될 수 있습니다.  
이러한 시스템이 동력을 효율적으로 관리하도록 하기 위해 엔지니어는 회전 속도(rpm)와 토크 등의 전기 모터/동력 전달장치(drive train) 변수를 정확하게 측정해야 합니다.  보통 내부 테스트 표준 설정은 배터리 시뮬레이터, 주파수 인버터, 전기 모터, 동력계, 데이터 수집 시스템(DAQ), 통신 인터페이스 및 제어 영역의 PC로 구성됩니다. 동력계는 시스템의 모의 저항을 제공하여 전기 모터/구동렬에 발생할 수 있는 부하 상황을 복제합니다(예: 대형 차량을 언덕 위로 밀어올릴 때). 이러한 준비를 통해 엔지니어는 실제 차량으로 테스트할 수고를 덜게 됩니다.
연소 기관의 출력 테스트가 주로 기계적 신호를 기록하지만 인버터와 모터 사이의 전기 신호를 츨정하는 전기 모터 테스트도 필요합니다.

토크 및 속도를 측정하는 비효율 적인 방법

앞서 엔지니어는 베어링을 사용하여 동력계에 (대형)전기 모터를 장착하여 모터/동력 전달장치(drive train)의 속도와 토크 측정을 수행한다고 말했습니다. 따라서 모터는 회전시킬 수 있습니다. 동력계는 로드 셀과 오프셋 토크-반작용  암에 장착되었습니다. 엔지니어가 사전에 정의된 구동 사이클을 실행하면 인버터가 특정 양의 전류를 모터에 공급하고 그 결과 마치 차량이 움직일 때처럼 모터가 회전합니다. 오프셋 암이 로드 셀 방향으로 밀리면서 멀리서 힘(모터가 회전하려고 하는 힘)을 측정합니다. 따라서 예를 들어 오프셋 암이 1미터 떨어져 있고 1,000뉴턴의 힘이 가해지면 시스템은 1,000뉴턴-미터의 토크를 발휘합니다.  
이 접근 방식이 가진 문제는 중요한 측정 세부 요소에 감춰진 기계적 관성이었습니다. 하이브리드 구동렬은 가솔린 엔진 구동렬이 보통 6,000rpm인데 반해 약 12,000rpm의 매우 높은 속도로 작동할 수 있습니다. 따라서 보통 승용차를 테스트할 때는 발생하지 않는 고주파수 신호가 발생합니다. 따라서 로드 셀의 신호는 좋아보이고 부드러워 보일 수 있지만 실제로는 구동렬에 극단적인 변형이 일어날 수 있기 때문에 신호가 많은 부침을 갖게 됩니다.

새롭게 향상된 솔루션

HBM의 더 좋은 솔루션인 T12 디지털 토크 센서 를 사용하면 전기 모터, 동력 전달장치(drive train) 및 동력계를 긴밀하게 연결할 수 있습니다.  HBM은 데이터 수집 시스템, 분석 및 보정 소프트웨어, 스트레인 게이지, 변환기 및 센서를 포함한 측정 제품을 제공합니다. 


T12 센서는 비접촉식 디자인으로 디지털 원격 측정을 통해 토크를 속도 센서를 통해 속도를 측정합니다. 통합 측정 신호 컨디셔너가 고품질의 신뢰할 수 있는 신호를 보장합니다. 센서를 사용하여 속도와 토크를 측정하면 엔지니어는 시스템이 얼마나 빨리 움직이고 그렇게 빨리 움직이기 위해 얼마나 많은 토크를 사용하는 지에 대한 필요한 정보를 얻을 수 있습니다. 엔지니어는 이 데이터를 토대로 모터/동력 전달장치(drive train)에 필요한 힘이 어느 정도인지 계산할 수 있습니다. T12 토크 센서는 동적 토크를 기록하고 회전 방향을 알려주며 기계적 출력까지 계산할 수 있습니다. DAQ는 인버터와 모터의 전기 신호뿐만 아니라 토크 센서의 디지털 신호까지 동시에 기록하여 전압(예: 동등한 토크 값에 대한)을 제공합니다. 기타 출력에는 주파수와 전류를 포함할 수 있습니다. 선택 사양을 통해 CAN 또는 이더넷을 통한 DAQ 데이터 출력도 가능하기 때문에 디지털-아날로그 변환이 필요하지 않습니다.


이 토크 센서는 전기 모터/구동렬을 테스트할 때 발생되는 고주파수 신호를 감지할 수 있기 때문에 엔지니어가 잘 확인할 수 없는 데이터를 얻을 수 있습니다. 이를 통해 엔지니어는 하이브리드 구동렬 디자인을 향상시킵니다.  엔지니어는 이 장치를 통해 원하는 양의 토크를 생산하는 데 필요한 전류량을 예측하는 것이 아니라 정확하게 결정할 수 있기 때문에 센서를 사용하여 하이브리드 시스템을 조정할 수 있습니다. 견고한 T12는 약간의 유지보수가 필요하며 이렇게 하면 측정 시간이 단축됩니다.

전기 모터와 인버터의 효율성 향상

또한 HBMT12 토크 센서 및 HBM Genesis HighSpeed 데이터 수집 시스템을 사용하여 전기 모터와 인버터의 효율성을 향상시킬 수 있는 솔루션을 제공합니다. 뿐만 아니라 기계적 및 전기 신호를 동시에 동적으로 측정할 수 있습니다. 기초 데이터를 꾸준히 수집하면 유효 및 비유효 출력뿐만 아니라 에너지 변환 효율을 결정할 때 실시간 분석이 가능합니다.  이 새 솔루션에 대한 자세한 사항은 www.hbm.com/edrive 를 방문 하십시오.

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