Mesurer le couple le long d’un groupe motopropulseur électrique, de la boîte de vitesses à la roue
En bref
Le couple est mesuré à plusieurs étages du groupe motopropulseur : un pont de jauges de déformation sur l’arbre de sortie de boîte de vitesses et sur l’arbre de roue, avec un émetteur de télémesure à collier ou un collecteur tournant tubulaire pour extraire le signal, et un capteur de couple roue entre le moyeu et la jante. La différence entre deux étages est la puissance perdue entre eux. Sur un camion à essieux rigides, l’arbre d’essieu est jaugé à l’intérieur d’un alésage et le signal sort à la roue.
- 2 700 N·m
- capacité du capteur de couple roue TWHR2000, poids lourds routiers
- 1.5 N·m
- résolution du TWHR2000
- 25 mm
- plus petit arbre pour les émetteurs à collier CIT et CBT
Points de mesure
L’autonomie dépend de la part de l’énergie stockée qui atteint les pneus, aussi le rendement est-il mesuré le long du groupe motopropulseur. Michigan Scientific a ainsi mesuré le couple sur des arbres d’entrée et de sortie de boîte de vitesses et sur l’entrée et la sortie d’un amortisseur, sur des véhicules hybrides et hybrides rechargeables dont les moteurs électrique et thermique partagent une même transmission.
La méthode applique un pont de jauges de déformation directement sur l’arbre de série, sans couplemètre sur mesure, et un capteur de couple roue à la roue. Comparer le couple entrant dans l’essieu au couple à la roue donne le rendement de ce qui les sépare.
Instrumentation
| Arbres jaugés | pont de jauges de déformation sur l’arbre de boîte de vitesses ou l’arbre de roue de série, étalonné en couple |
|---|---|
| CIT | à collier, alimenté par induction, un ou deux ponts, liaison numérique 2,4 GHz, sortie ± 10 V, arbres de 25 mm et plus, IP67 |
| TEL-SC | collier fendu avec télémesure et alimentation par induction intégrées, arbres de 23 mm et plus, installé sans démonter les extrémités de l’arbre |
| CBT | à collier, sur batterie, deux ponts, 48 h avec un pont, arbres de 25 mm et plus |
| Série B | collecteur tournant tubulaire sur l’arbre de transmission ou l’arbre de roue, alésages de 30 à 81,3 mm, versions étanches et à codeur /E60 |
| Série TW | capteur de couple roue entre les adaptateurs de moyeu et de jante, 237 N·m à 81 kN·m, pont complet à quatre branches · TWHR2000 pour les poids lourds routiers : 2 700 N·m, résolution 1,5 N·m, non-linéarité 0,15 % PE, jantes de 22,5 in et plus |
Chaîne de mesure
Chaque arbre équipé de jauges tourne, son signal de pont doit donc atteindre un enregistreur qui, lui, ne tourne pas. Un émetteur à collier alimente le pont et transmet le signal sur une liaison numérique 2,4 GHz avec contrôle d’erreur, alimenté par une batterie ou par une bobine d’induction fixe ; le récepteur délivre ± 10 V. Un collecteur tournant tubulaire fait passer les fils du pont à travers des pistes en métaux précieux. L’activité électrique d’un véhicule électrique rend plus difficile la protection d’une liaison sans fil contre les bruits, et l’instrumentation des véhicules électriques est disposée de manière à réduire l’effet de ce bruit.
À la roue, le signal du capteur de couple roue sort par un ensemble collecteur tournant, codeur et amplificateur étanche, ou par télémesure.
Procédure
- 01
Équiper de jauges les arbres d’origine
Un pont de jauges de déformation sur chaque arbre à mesurer, sortie de boîte de vitesses et arbre de roue, étalonné en couple.
Jaugage et étalonnage - 02
Extraire le signal de l’arbre
Un CIT ou un CBT fixé sur l’arbre, un collier TEL-SC refermé autour de lui, ou un collecteur tournant de la série B enfilé sur lui.
Systèmes de télémesure sans fil - 03
Mesurer le couple à la roue
Un capteur TW entre l’adaptateur de moyeu et l’adaptateur de jante, fabriqué d’après les plans de la jante d’origine.
Capteurs de couple roue série TW - 04
Comparer les étages
Couple et vitesse à chaque point sur une même base de temps ; la différence entre deux étages est la puissance perdue entre eux.
Camions de classe 8
Sur un camion électrique de classe 8, l’essieu rigide ne laisse aucune place autour de l’arbre. L’essieu d’origine est percé à travers l’arbre, des jauges de déformation sont appliquées à l’intérieur de l’alésage, et les fils rejoignent un collecteur tournant ou un ensemble de télémesure monté vers l’extérieur de la roue ; un codeur sur le collecteur tournant ajoute la vitesse et la position de la roue. Les mêmes essieux équipés de jauges tournent sur un banc dynamométrique avec télémesure, dont la liaison numérique n’a aucun contact soumis à l’usure pendant les longues campagnes. Sur route, le TWHR2000 à la roue est comparé au couple entrant dans l’essieu.
Résultat
Couple aux étages choisis, sur les arbres d’origine et à la roue, sur route ou sur banc dynamométrique. La différence entre les étages montre où la transmission perd de la puissance.
Questions fréquentes
Comment mesure-t-on le couple sur un véhicule à moteurs dans les roues ?
Avec un capteur de couple roue. Les roues sont accouplées directement aux moteurs, il n’y a donc ni arbre de transmission ni essieu moteur à équiper de jauges.
Comment mesure-t-on le rendement d’une transmission électrique sur le véhicule ?
Le couple est mesuré à chaque étage de la transmission et les étages sont comparés. Comparer le couple entrant dans l’essieu au couple à la roue donne le rendement de ce qui les sépare.
Le bruit électrique d’un véhicule électrique affecte-t-il la télémesure de couple ?
Il rend plus difficile la protection d’une liaison sans fil contre les bruits. Les émetteurs utilisent une liaison numérique 2,4 GHz avec contrôle d’erreur, et l’instrumentation des véhicules électriques est disposée de manière à réduire l’effet de ce bruit.
Comment mesure-t-on le couple d’essieu d’un camion électrique de classe 8 ?
Par jaugeage en alésage profond. L’essieu rigide d’origine est percé à travers l’arbre, des jauges de déformation sont appliquées à l’intérieur de l’alésage, et les fils rejoignent un collecteur tournant ou un ensemble de télémesure monté vers l’extérieur de la roue.
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Toutes les applications-
Groupe motopropulseur Couple sur essieu et arbre de roue Couple moteur mesuré sur l’arbre de série, avec un collecteur tournant ou une télémesure pour extraire le signal. -
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Rendement Rendement du véhicule et cartographie de puissance Couple et vitesse mesurés à chaque étage de la transmission, du moteur à la roue, afin que chaque perte de puissance soit localisée.