Pruebas de conducción real de vehículos eléctricos

A medida que la industria automotriz avanza las tecnologías de conversión de energía y baterías, Dewesoft ha estado trabajando activamente para proporcionar sistemas de medición flexibles y potentes especialmente diseñados para transmisiones eléctricas e híbridas. Los sistemas de medición deben cumplir con más y más requisitos. En el caso de los vehículos eléctricos, los sistemas de medición deben adaptarse a entornos de alto voltaje (hasta 1000 V o incluso más) para garantizar un funcionamiento seguro y confiable. La aplicación más desafiante son las pruebas de vehículos Real-Drive. Los ambientes hostiles, las temperaturas de -30 ° C a + 60 ° C y todo tipo de terrenos requieren instrumentos de medición adecuados. Y ahí es exactamente donde Dewesoft es perfecto: sistemas de medición resistentes y potentes.

Análisis de eficiencia de pruebas de conducción real

Hoy en día, la determinación del consumo de energía y las emisiones de CO2 se realiza en bancos de prueba mediante ciclos de conducción estandarizados (NEFZ, WMTC, etc.). Sin embargo, estos ciclos de conducción no son adecuados para determinar el consumo de energía de los vehículos eléctricos, ya que no consideran factores influyentes fundamentales como la recuperación de energía, las condiciones climáticas o los tremendos efectos de las cargas auxiliares. En pocas palabras, las condiciones ideales del banco de pruebas ni siquiera se acercan a las condiciones reales de manejo. Como resultado, el consumo real de energía de los vehículos eléctricos puede ser hasta un 60% mayor.

La electrificación de las transmisiones de los vehículos cambia los requisitos para probar los vehículos además de analizar el proceso de combustión. Los vehículos eléctricos e híbridos pueden tener múltiples motores, inversores y paquetes de baterías. Para un análisis integral de energía y eficiencia, se deben considerar todas las fuentes y cargas de energía. La Figura 1. ofrece una visión general de algunos de los posibles trenes de transmisión de vehículos eléctricos e híbridos.

Figura 1. Transmisión de vehículos eléctricos e híbridos.

Para analizar todos los datos necesarios hay varios requisitos. El sistema de medición debe poder medir la potencia en diferentes puntos dentro del vehículo completamente sincrónico. El uso de equipos de medición convencionales requeriría el uso de varios analizadores de potencia, analizadores de combustión, registradores de datos, registradores GPS, etc. Desafíos como la fusión de datos, la sincronización de datos, la fuente de alimentación de los instrumentos (independiente de la batería del vehículo), etc. imposible obtener resultados de medición confiables. Otro punto importante que debe considerarse, especialmente para las pruebas de manejo reales, es que la fuente de alimentación de los instrumentos de medición debe ser independiente de la batería del vehículo para llevar a cabo una declaración completa y clara sobre la eficiencia energética.

Figura 2. Sistema de Medición

Para abordar todos estos problemas de manera conveniente, el Analizador de Potencia R2DB Dewesoft permite medir múltiples sistemas trifásicos al mismo tiempo y combina toda la funcionalidad de un analizador de potencia, un osciloscopio, un registrador de datos, un analizador de espectro FFT y un transitorio grabadora en un instrumento. El sistema también tiene una batería incorporada que permite suministrar el dispositivo de medición y todos los sensores (pinzas de corriente, GPS, video, etc.) directamente desde el propio instrumento. La alta precisión (0.03%) y la alta velocidad de muestreo (hasta 15 MS / s) de los amplificadores de entrada de alto y bajo voltaje Dewesoft Sirius aseguran un análisis preciso para vehículos eléctricos (ver figura 2).

Datos en Tiempo Real

En el software de medición, todos los datos (eléctricos, mecánicos, de video, GPS, CAN, etc.) se pueden ver juntos y se pueden generar y personalizar pantallas individuales. Esto permite un análisis de vanguardia en las pruebas de Real-Drive.

Figura 3. Captura de pantalla del software de medición, DEWESoft®

Eficiencia de rejilla a rueda

En este caso de prueba, se determinó la eficiencia de la parrilla a la rueda de un vehículo eléctrico con batería (BEV). Las rutas para las pruebas en carretera se eligieron para consistir en diferentes características representativas (ciudad, autopista, cuesta arriba, cuesta abajo, etc.) para subrayar aún más su influencia en el consumo de energía y el rendimiento de los BEV en condiciones reales de conducción.

Figura 4. muestra los resultados a través de un cuadro de Sankey, que ofrece una declaración expresiva sobre el consumo de energía, incluidos los factores que influyen.

Figura. 4. Eficiencia de la red a la rueda de un vehículo eléctrico como un gráfico de Sankey

En este caso, la potencia se midió en 6 puntos diferentes, incluida la potencia de la batería, la potencia del motor y la potencia de las principales cargas. El consumo de energía promedio en la pista de prueba fue de 24,6 kWh / 100 km.

Como puede ver, el proceso de carga / descarga, en este caso, ya es responsable de una importante pérdida de energía del 15%.

Debido a esta pérdida, solo el 60% de la energía de la red llega al motor. Esto es nuevamente una pérdida del 15%, pero no se desperdicia, ya que es utilizado por cargas auxiliares, como calefacción, aire acondicionado, etc. Finalmente, el 54% de la energía de la red llega a la rueda. La pérdida motora es del 7%. La tasa de recuperación de todo el ciclo de prueba fue del 20%, que es bastante alta.

Este cuadro subraya la importancia de la determinación de la eficiencia del sistema general desde la red hasta la rueda, ya que enfatiza los factores principales para la pérdida de energía y, por lo tanto, las mejoras de eficiencia. Con el analizador de potencia Dewesoft R2DB, se pueden realizar fácilmente declaraciones confiables para el análisis de eficiencia en condiciones reales de manejo para todo tipo de trenes de transmisión eléctricos. Para un análisis detallado del consumo de energía, es importante incluir video, registrar GPS y medir también datos mecánicos además de los parámetros eléctricos. De esa manera, cada fuente de energía y carga se pueden analizar en detalle para cualquier situación de funcionamiento y conducción.

Conclusión

La electrificación de vehículos cambia los requisitos para los sistemas de medición. En el hardware, los instrumentos laterales tienen que adaptarse a los entornos de alto voltaje y deben soportar entornos hostiles. En el lado del software, la adquisición síncrona de datos de diferentes parámetros, eléctricos y mecánicos, agregar GPS, video y otros es una necesidad sustancial: características que proporcionan potentes posibilidades de procesamiento y visualización de datos. Con los instrumentos de la línea de productos Power, la solución DEWESoft está diseñada exactamente para estas necesidades y para una vida más fácil de los ingenieros de medición.

Para más información sobre aplicaciones de Potencia contacta a Bernhard Grasel, Gerente de Producto Potencia & E-Mobility, DEWESoft GmbH