Drehmomentmessung entlang eines elektrischen Antriebsstrangs, vom Getriebe bis zum Rad
Kurz zusammengefasst
Das Drehmoment wird an mehreren Stufen des Antriebsstrangs gemessen: eine Dehnungsmessstreifen-Brücke (DMS) auf der Getriebeabtriebswelle und auf der Seitenwelle, mit einem Telemetrie-Sender in Klemmhalterung oder einem tubulären Schleifring zur Signalableitung, und ein Raddrehmomentaufnehmer zwischen Radnabe und Felge. Die Differenz zwischen zwei Stufen ist die zwischen ihnen verlorene Leistung. Bei einem Lkw mit Starrachsen wird die Achswelle in einer Bohrung mit DMS versehen, und das Signal tritt am Rad aus.
- 2 700 N·m
- Kapazität des Raddrehmomentaufnehmers TWHR2000, Autobahn-Lkw
- 1.5 N·m
- Auflösung des TWHR2000
- 25 mm
- kleinste Welle für die Klemmsender CIT und CBT
Messpunkte
Die Reichweite hängt davon ab, wie viel der gespeicherten Energie die Reifen erreicht, daher wird der Wirkungsgrad entlang des Antriebsstrangs gemessen. Michigan Scientific hat das Drehmoment auf diese Weise an Getriebeeingangs- und -abtriebswellen sowie am Ein- und Ausgang eines Tilgers gemessen, an Hybrid- und Plug-in-Hybridfahrzeugen, deren Elektro- und Verbrennungsaggregate sich einen Antriebsstrang teilen.
Das Verfahren bringt eine Dehnungsmessstreifen-Brücke (DMS) direkt auf die Serienwelle auf, ohne kundenspezifischen Drehmomentaufnehmer, und einen Raddrehmomentaufnehmer am Rad. Der Vergleich des Drehmoments am Achseingang mit dem Drehmoment am Rad liefert den Wirkungsgrad dessen, was dazwischenliegt.
Instrumentierung
| Vermessene Wellen | Dehnungsmessstreifen-Brücke (DMS) auf der Serien-Getriebewelle oder Serien-Seitenwelle, auf Drehmoment kalibriert |
|---|---|
| CIT | als Aufstecksystem, induktiv gespeist, ein oder zwei Brücken, digitale 2,4-GHz-Verbindung, Ausgang ± 10 V, Wellen ab 25 mm, IP67 |
| TEL-SC | geteilter Klemmring mit integrierter Telemetrie und Induktionsversorgung, Wellen ab 23 mm, montage ohne Demontage der Wellenenden |
| CBT | als Aufstecksystem, batteriebetrieben, zwei Brücken, 48 h mit einer Brücke, Wellen ab 25 mm |
| Baureihe B | tubenförmiger Schleifring über Kardanwelle oder Seitenwelle, Innenbohrungen von 30 bis 81,3 mm, wetterfeste Versionen und Drehgeber-Versionen /E60 |
| TW-Baureihe | Raddrehmomentaufnehmer zwischen Radnabenadapter und Felgenadapter, 237 N·m bis 81 kN·m, Vollbrücke mit vier Zweigen · TWHR2000 für Nutzfahrzeuge im Fernverkehr: 2 700 N·m, Auflösung 1,5 N·m, Nichtlinearität 0,15 % v. E., Felgen ab 22,5 in |
Signalpfad
Jede vermessene Welle rotiert, ihr Brückensignal muss daher einen nicht rotierenden Rekorder erreichen. Ein Aufstecksender speist die Brücke und überträgt das Signal über eine digitale 2,4-GHz-Verbindung mit Fehlerprüfung, gespeist durch eine Batterie oder eine feste Induktionsspule; der Empfänger liefert ± 10 V. Ein tubenförmiger Schleifring führt stattdessen die Brückenleitungen durch Ringe aus Edelmetall. Die elektrische Aktivität eines Elektrofahrzeugs erschwert die Abschirmung einer drahtlosen Verbindung gegen Störungen, und die Instrumentierung von Elektrofahrzeugen ist so angeordnet, dass die Wirkung dieser Störungen verringert wird.
Am Rad verlässt das Signal des Drehmomentaufnehmers die Anordnung über eine wetterfeste Schleifring-, Drehgeber- und Messverstärker-Einheit oder per Telemetrie.
Vorgehen
- 01
Serienwellen mit Dehnungsmessstreifen (DMS) ausrüsten
Eine Dehnungsmessstreifen-Brücke (DMS) auf jeder zu messenden Welle, Getriebeabtrieb und Seitenwelle, auf Drehmoment kalibriert.
Verstemsen und Kalibrierung - 02
Das Signal von der Welle abführen
Ein CIT oder CBT auf der Welle befestigt, ein TEL-SC-Ring um sie geschlossen oder ein Schleifring der Baureihe B über sie geschoben.
Drahtlose Telemetriesysteme - 03
Drehmoment am Rad messen
Ein TW-Aufnehmer zwischen Radnaben-Adapter und Felgen-Adapter, gefertigt nach den Zeichnungen der originalen Felge.
Raddrehmomentaufnehmer der Baureihe TW - 04
Stufen vergleichen
Drehmoment und Drehzahl an jedem Punkt auf einer gemeinsamen Zeitbasis; die Differenz zwischen zwei Stufen ist die zwischen ihnen verlorene Leistung.
Lkw der Klasse 8
Bei einem Elektro-Lkw der Klasse 8 lässt die Starrachse keinen Platz um die Welle. Die Serienachse wird durch die Welle gebohrt, Dehnungsmessstreifen (DMS) werden im Inneren der Bohrung appliziert, und die Kabel führen zu einem Schleifring oder einem Telemetrie-System, das außerhalb des Rads montiert ist; ein Drehgeber am Schleifring liefert zusätzlich Radgeschwindigkeit und Radposition. Dieselben mit DMS versehenen Achsen laufen auf einem dynamischen Prüfstand mit Telemetrie, dessen digitale Verbindung keinen verschleißbehafteten Kontakt aufweist, auch nicht bei langen Versuchskampagnen. Auf der Straße wird der TWHR2000 am Rad mit dem Drehmoment am Achseingang verglichen.
Ergebnis
Drehmoment an den gewählten Stufen, an den Serienwellen und am Rad, auf der Straße oder auf dem Prüfstand. Die Differenz zwischen den Stufen zeigt, wo der Antriebsstrang Leistung verliert.
Häufige Fragen
Wie misst man das Drehmoment an einem Fahrzeug mit Radnabenmotoren?
Mit einem Raddrehmomentaufnehmer. Die Räder sind direkt mit den Motoren gekoppelt, daher gibt es weder Kardanwelle noch Antriebsachse, die mit DMS versehen werden könnten.
Wie misst man den Wirkungsgrad eines elektrischen Antriebsstrangs im Fahrzeug?
Das Drehmoment wird an jeder Stufe des Antriebsstrangs gemessen und die Stufen werden verglichen. Der Vergleich des Drehmoments am Achseingang mit dem Drehmoment am Rad ergibt den Wirkungsgrad dessen, was dazwischen liegt.
Beeinflusst das elektrische Rauschen eines Elektrofahrzeugs die Drehmoment-Telemetrie?
Es erschwert die Abschirmung einer Funkverbindung gegen Störungen. Die Sender verwenden eine digitale 2,4-GHz-Verbindung mit Fehlerprüfung, und die Instrumentierung von Elektrofahrzeugen ist so angeordnet, dass die Wirkung dieser Störungen reduziert wird.
Wie misst man das Achsdrehmoment an einem elektrischen Lkw der Klasse 8?
Durch Tiefbohrung mit DMS. Die originale Starrachse wird durch die Welle gebohrt, Dehnungsmessstreifen (DMS) werden im Inneren der Bohrung appliziert, und die Kabel führen zu einem Schleifring oder einem Telemetrie-System, das außerhalb des Rads montiert ist.
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