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Misurare la coppia lungo un powertrain elettrico, dal cambio alla ruota

  • Coppia sull’albero
  • Coppia alla ruota
  • Coppia su asse rigido
  • Velocità e posizione della ruota
Telaio di veicolo elettrico in carica, batteria tra i gruppi motopropulsori anteriore e posteriore

In sintesi

La coppia viene misurata in più fasi del powertrain: un ponte di estensimetri sull’albero di uscita del cambio e sul semiasse, con un trasmettitore di telemetria a fascetta o un collettore rotante tubolare per estrarre il segnale, e una trasduttore di coppia ruota tra il mozzo e il cerchio. La differenza tra due fasi è la potenza persa tra esse. Su un camion ad assi rigidi, l’albero dell’asse è dotato di estensimetri all’interno di un foro e il segnale esce alla ruota.

2 700 N·m
portata della trasduttore di coppia ruota TWHR2000, camion stradali
1.5 N·m
risoluzione del TWHR2000
25 mm
albero minimo per i trasmettitori a fascetta CIT e CBT

Punti di misura

L’autonomia dipende dalla quota dell’energia immagazzinata che raggiunge gli pneumatici, perciò il rendimento viene misurato lungo il powertrain. Michigan Scientific ha misurato la coppia in questo modo su alberi di ingresso e di uscita del cambio e sull’ingresso e sull’uscita di un smorzatore, su veicoli ibridi e ibridi plug-in le cui unità elettrica e a combustione condividono un’unica trasmissione.

Il metodo applica un ponte di estensimetri direttamente all’albero di serie, senza trasduttore di coppia su misura, e una trasduttore di coppia ruota alla ruota. Confrontare la coppia entrante nell’asse con la coppia alla ruota fornisce il rendimento di ciò che le sta tra.

Tre punti di misura della coppia lungo un powertrain elettrico Da sinistra a destra: il motore, il cambio, l’albero di uscita del cambio con una sezione estensimetrica e il suo trasmettitore (T1), il semiasse con una sezione estensimetrica (T2), e la ruota con una trasduttore di coppia ruota tra adattatore del mozzo e adattatore del cerchio (T3). La differenza tra due punti è la potenza persa tra essi. T1 T2 collettore rotante o telemetria T3 Motore Cambio Semiasse Ruota
Tre punti di misura: un albero di uscita del cambio estensimetrico (T1), un semiasse estensimetrico (T2), una trasduttore di coppia ruota tra adattatore del mozzo e adattatore del cerchio (T3).

Strumentazione

Alberi estensimetriciponte di estensimetri sull’albero del cambio o sul semiasse di serie, tarato in coppia
CITa fascetta, alimentato per induzione, uno o due ponti, collegamento digitale 2,4 GHz, uscita ± 10 V, alberi da 25 mm e oltre, IP67
TEL-SCfascetta aperta con telemetria e alimentazione per induzione integrate, alberi da 23 mm e oltre, installato senza smontare le estremità dell’albero
CBTa fascetta, a batteria, due ponti, 48 h con un ponte, alberi da 25 mm e oltre
Serie Bcollettore rotante tubolare sull’albero di trasmissione o sul semiasse, fori passanti da 30 a 81,3 mm, versioni stagne e con encoder /E60
Serie TWtrasduttore di coppia ruota tra adattatore del mozzo e adattatore del cerchio, da 237 N·m a 81 kN·m, ponte intero a quattro bracci · TWHR2000 per gli autocarri stradali: 2 700 N·m, risoluzione 1,5 N·m, non linearità 0,15 % F.S., cerchi da 22,5 in e oltre

Catena di misura

Ogni albero dotato di estensimetri gira, quindi il suo segnale di ponte deve raggiungere un registratore che, a sua volta, non gira. Un trasmettitore a fascetta alimenta il ponte e trasmette il segnale su un collegamento digitale 2,4 GHz con controllo degli errori, alimentato da una batteria o da una bobina di induzione fissa; il ricevitore eroga ± 10 V. Un collettore rotante tubolare fa invece passare i fili del ponte attraverso piste in metalli preziosi. L’attività elettrica di un veicolo elettrico rende più difficile proteggere un collegamento senza fili dai disturbi, e la strumentazione dei veicoli elettrici è disposta in modo da ridurre l’effetto di questi disturbi.

Alla ruota, il segnale del trasduttore di coppia ruota esce attraverso un insieme stagnocomposito di collettore rotante, encoder e amplificatore, o tramite telemetria.

Procedura

  1. 01

    Dotare di estensimetri gli alberi di serie

    Un ponte di estensimetri su ogni albero da misurare, uscita del cambio e semiasse, tarato in coppia.

    Estensimetria e taratura
  2. 02

    Estrarre il segnale dall’albero

    Un CIT o un CBT fissato sull’albero, una fascetta TEL-SC chiusa attorno ad esso, oppure un collettore rotante della serie B infilato su di esso.

    Sistemi di telemetria senza fili
  3. 03

    Misurare la coppia alla ruota

    Un trasduttore TW tra adattatore del mozzo e adattatore del cerchio, fabbricato in base ai disegni del cerchio di serie.

    Trasduttori di coppia ruota serie TW
  4. 04

    Confrontare gli stadi

    Coppia e velocità in ogni punto sulla stessa base temporale; la differenza tra due stadi è la potenza persa tra essi.

Camion di classe 8

Su un camion elettrico di classe 8, la balestra rigida non lascia spazio attorno all’albero. L’asse di serie viene forato attraverso l’albero, degli estensimetri vengono applicati all’interno del foro e i fili raggiungono un collettore rotante o un pacchetto di telemetria montato verso l’esterno della ruota; un encoder sul collettore rotante aggiunge la velocità e la posizione della ruota. Gli stessi assi con estensimetri girano su un banco dinamometrico con telemetria, il cui collegamento digitale non ha contatti soggetti a usura durante le lunghe campagne. Su strada, il TWHR2000 alla ruota viene confrontato con la coppia in ingresso all’asse.

Risultato

Coppia agli stadi scelti, sugli alberi di serie e alla ruota, su strada o su banco dinamometrico. La differenza tra gli stadi mostra dove la trasmissione perde potenza.

Domande frequenti

Come si misura la coppia su un veicolo con motori ruota?

Con un trasduttore di coppia ruota. Le ruote sono accoppiate direttamente ai motori, quindi non ci sono albero di trasmissione né asse motore da equipaggiare con estensimetri.

Come si misura il rendimento di una trasmissione elettrica sul veicolo?

La coppia viene misurata in ogni stadio della trasmissione e gli stadi vengono confrontati. Il confronto tra la coppia in ingresso all’asse e la coppia alla ruota fornisce il rendimento di ciò che si trova tra essi.

Il rumore elettrico di un veicolo elettrico influenza la telemetria di coppia?

Rende più difficile la protezione di un collegamento wireless dal rumore. I trasmettitori utilizzano un collegamento digitale 2,4 GHz con controllo degli errori, e la strumentazione dei veicoli elettrici è disposta in modo da ridurre l’effetto di questo rumore.

Come si misura la coppia sull’asse di un camion elettrico di classe 8?

Con l’estensimetria in foro profondo. L’asse rigido di serie viene forato attraverso l’albero, degli estensimetri vengono applicati all’interno del foro e i fili raggiungono un collettore rotante o un pacchetto di telemetria montato verso l’esterno della ruota.

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