Di Glacier Chen, application manager del settore EV
Dewesoft China

Poiché la performance dei veicoli a nuova energia in termini economici è una degli elementi più preoccupanti per i clienti, le case automobilistiche stanno lavorando duramente per aumentare il chilometraggio dei veicoli.

I sussidi cinesi per i nuovi veicoli energetici sono legati alla performance economica dei veicoli elettrici. Quindi, gli OEM stanno studiando le prestazioni economiche dei veicoli di nuova energia. L'analizzatore di potenza Dewesoft fornisce una soluzione flessibile per tutti i calcoli di analisi di potenza, nonché per le misure di potenza elettrica e meccanica.

Nel processo di sviluppo del veicolo, al fine di analizzare le prestazioni economiche dei veicoli a nuova energia e comprendere la destinazione energetica e l'utilizzo dei veicoli elettrici durante il funzionamento, i ricercatori dei produttori di nuova energia e sviluppo (come BJEV, Xpeng, ecc.) devono eseguire analisi del flusso di energia su veicoli in fase di sviluppo e veicoli di riferimento.

Queste ricerche stanno analizzando l'efficienza del trasferimento di energia e la proporzione del consumo di energia tra i vari sottosistemi, modificando il modello di simulazione dell'analisi delle prestazioni economiche e guidando la formulazione di indicatori di prestazione ragionevoli.

Video dell'analizzatore di potenza Dewesoft: l'analizzatore di potenza ad alta precisione più piccolo al mondo

La sfida: analisi di potenza elettrica

L'energia elettrica di rete fluisce nei veicoli elettrici. L'intero sistema del veicolo collega dispositivi di conversione di potenza come batterie di alimentazione, controller del motore, motori di azionamento e riduttori in serie per ottenere il trasferimento, la conversione, il consumo e l'utilizzo di energia elettrica e meccanica.

Secondo il diagramma di flusso energetico e la teoria dell'analisi energetica, è possibile ottenere l'efficienza di lavoro di ciascuna parte del veicolo elettrico puro.

Ad esempio, calcolando il rapporto tra la potenza di uscita cumulativa della batteria di alimentazione e l'energia di ingresso totale della rete elettrica, è possibile ottenere l'efficienza di lavoro della batteria di alimentazione nelle condizioni di guida; calcolando il rapporto tra la potenza recuperata dalla batteria di alimentazione e l'energia cinetica disponibile del veicolo si ottiene l'efficienza di recupero dell'energia in frenata.

Soluzione multifunzionale

Il potente analizzatore di potenza Dewesoft soddisfa i requisiti delle misure necessarie. Fornisce una soluzione flessibile per tutti i calcoli di analisi della potenza elettrica, nonché per misure di potenza elettrica e meccanica.

Grazie al software Dewesoft X, il sistema DAQ combina più funzionalità in un unico dispositivo:

  • Analizzatore di potenza elettrica
  • Analisi della combustione
  • Oscilloscopio
  • Registratore di dati GREZZI
  • Analizzatore di spettro
  • CAN logger
  • etc. 

garantendo la sincronizzazione, la visualizzazione, l'archiviazione o il confronto dei dati senza problemi.

Misura di tensione

Il SIRIUS HS (Ad alta velocità) con canali HV (alta tensione) possono acquisire tensioni da ±20V a ±1600V, soddisfacendo varie esigenze di test. La tensione della batteria delle autovetture elettriche pure è generalmente compresa tra 300V e 420V. La tensione del circuito a bassa tensione è generalmente 12V, 24V o 48V.

Dewesoft SIRIUSi-HS-4xHV-4xLV power analyzer

Figura 1. Dewesoft SIRIUSi-HS-4xHV-4xLV è un sistema di acquisizione dati USB ed EtherCAT versatile, potente, ad alta velocità e ad elevata larghezza di banda che può acquisire qualsiasi segnale e sensore.

Misura di corrente elevata

La velocità di scarica della batteria è generalmente inferiore a 1C. Quando il veicolo sta accelerando rapidamente, la velocità di scarica massima può raggiungere 2C o più, che viene convertita in una corrente di circa -300A ~ + 500A.

I clienti che devono installare rapidamente un trasduttore di corrente, scelgono la pinza amperometrica ad anello aperto ad alta precisione DS-CLAMP-500DC con un intervallo di ± 500A.

Dewesoft DS-CLAMP-500DCS is a fluxgate current clamp sensor

Figura 2. Il DS-CLAMP-500DC è un tipo di trasduttore fluxgate. Sono disponibili diversi sensori di corrente e trasduttori di corrente per vari metodi, ciascuno adattato all'ambiente di misura e all'intervallo di corrente che si intende misurare.

Misura di bassa tensione e piccole correnti

Ci sono alcuni carichi elettrici a bassa tensione sui veicoli elettrici, come luci, radio, ventole di raffreddamento, pompe dell'acqua di raffreddamento, ecc. La loro corrente di lavoro è di circa 2A ~ 40A e la tensione di lavoro è di 12V o 24V.

Questa corrente viene rilevata tramite il sensore di corrente DN-SHUNT-XXA di DEWENET, che è installato nella scatola dei fusibili e sostituisce il fusibile originale, che è comodo da installare.

Dewesoft's DS-SHUNT-10A current sensor
Figura 3. Il sensore di corrente DS-SHUNT-10A di Dewesoft è montato nella scatola dei fusibili.

Misura dell'energia meccanica

Il cliente deve monitorare la produzione di energia meccanica dal semialbero per calcolare l'efficienza di conversione energetica del motore elettrico e del riduttore.

La potenza di un oggetto rotante è uguale al prodotto di coppia e velocità diviso per 9550. La misura della coppia utilizza un sensore di coppia wireless dell'albero con elevata precisione e basso rumore del segnale. La velocità delle ruote viene misurata utilizzando un contagiri incrementale digitale.

Power equation

Figura 5. Equazione di potenza.

I veicoli elettrici puri provengono da batterie di alimentazione e appartengono a un unico sistema di fonte di energia. Il percorso di trasmissione è relativamente semplice. Quando il veicolo è in marcia, la batteria di alimentazione trasmette l'energia elettrica immagazzinata all'unità di controllo del motore (MCU) attraverso un'unità di distribuzione dell'alimentazione (PDU).

L'MCU converte la DC ad alta tensione in AC ad alta tensione in modo che il motore funzioni. Il motore converte l'energia elettrica in energia meccanica e la trasmette alle ruote tramite il riduttore per guidare il veicolo.

Per un veicolo puramente elettrico con funzione di recupero dell'energia frenante, una parte dell'energia cinetica viene trasmessa al motore di trazione attraverso le ruote e la trasmissione del riduttore in frenata. Nel frattempo, il motore svolge il ruolo di un generatore, che converte l'energia meccanica in energia elettrica, quindi il motore invia l'energia elettrica alla batteria di alimentazione in modo da immagazzinarla.

Inoltre, al fine di mantenere il normale funzionamento del sistema a bassa tensione, il sistema di gestione della batteria caricherà una parte della batteria di alimentazione attraverso il convertitore DC/DC se la batteria a bassa tensione da 12V è a corto di energia.

Electric vehicle powertrainFigura 6. Propulsione del veicolo elettrico.

L'analizzatore di potenza Dewesoft soddisfa questo tipo di misura. Installando sensori su ogni percorso di trasferimento di energia, è possibile ottenere tensione e corrente.

Il modulo di alimentazione Dewesoft X può calcolare la potenza istantanea in tempo reale e integrare l'energia trasferita. Allo stesso tempo, è possibile calcolare l'energia positiva e l'energia negativa.

Utilizzando il modulo matematica in Dewesoft X è possibile calcolare la potenza dell'energia meccanica rotante. Calcolando l'integrale della potenza è possibile ottenere l'energia. 

Dewesoft X transfer efficiency measurementFigura 7. Screenshot - Misura dell'efficienza di trasferimento di potenza elettrica di Dewesoft X.

Conclusioni

Questa soluzione è stata accettata da un numero sempre maggiore di nuove istituzioni di ricerca e sviluppo sui veicoli energetici in Cina. Circa 30 case automobilistiche in Cina utilizzano attualmente analizzatori di potenza Dewesoft per analizzare il flusso di energia dei veicoli elettrici e il numero di clienti è ancora in aumento.

Grazie alle sue dimensioni compatte, l'apparecchiatura DAQ può essere utilizzata per test a bordo e test al banco e il software è molto facile da usare.

Measurement setup in a vehicle on a dynamometerFigura 8. Configurazione di misura in un veicolo su un dinamometro.

Dewesoft DAQ hardware is flexible, and the ease of use of the software is the most satisfactory for customers. Since the power analyzer can also be used with other plug-ins such as Brake Test, the customer can analyze the motor response process and energy recovery during the power performance test or brake test. In addition, the solution can be extended to test hybrid vehicles and hydrogen fuel cells.

L'hardware DAQ di Dewesoft è flessibile e il suo software è molto semplice da usare per i clienti. Poiché l'analizzatore di potenza può essere utilizzato anche con altri plug-in come Brake Test, il cliente può analizzare il processo di risposta del motore e il recupero di energia durante il test delle prestazioni di potenza o il test di frenata. Inoltre, la soluzione può essere estesa per testare veicoli ibridi e celle a combustibile a idrogeno.

 

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