Test di Veicoli Elettrici in condizioni di guida reali

Mentre l'industria automobilistica avanza nelle tecnologie di conversione dell'energia elettrica e nuove batterie, Dewesoft ha lavorato attivamente per fornire sistemi di misura flessibili e potenti appositamente progettati per trasmissioni elettriche ed ibride. I sistemi di misura devono soddisfare sempre più requisiti. Nel caso di veicoli elettrici, i sistemi devono essere adeguati per misure di alta tensione (fino a 1000 V o anche più) per garantire un funzionamento sicuro e affidabile. L'applicazione più impegnativa sono i test dei veicoli in condizioni di guida reali. Ambienti difficili, temperature da -30 C a +60°C ed i vari tipi di terreno richiedono strumenti di misura adeguati. Ed è esattamente qui che Dewesoft è perfetto: sistemi di misurazione robusti e potenti.

Analisi dell'Efficienza durante test di guida reale

Oggi la determinazione del consumo di energia e delle emissioni di CO2 viene effettuata nei banchi prova mediante cicli di guida standardizzati (NEFZ, WMTC ecc.). Tuttavia, questi cicli di guida non sono adatti per determinare il consumo di energia dei veicoli elettrici poiché non considerano fattori di influenza fondamentali come il recupero di energia, le condizioni meteorologiche o gli enormi effetti dei carichi ausiliari. In poche parole, le condizioni ideali del banco prova non si avvicinano nemmeno alle condizioni di guida reali. Di conseguenza, il reale consumo di energia dei veicoli elettrici può essere superiore del 60%.

L'elettrificazione dei propulsori modifica i requisiti di test richiedendo ben altro oltre all'analisi del processo di combustione. I veicoli elettrici e ibridi possono avere più motori, inverter e pacchi batteria. Per un'analisi completa dell'energia e dell'efficienza, è necessario considerare tutte le fonti di energia e i carichi. La Figura 1. offre una panoramica di alcune delle possibili trasmissioni di veicoli elettrici e ibridi.

Figura 1. Trasmissioni di veicoli elettrici e ibridi

Per analizzare tutti i segnali ci si scontra con diversi requisiti. Il sistema di acquisizione deve essere in grado di misurare la potenza elettrica e meccanica in diverse sezioni del veicolo in maniera completamente sincrona. L'uso di apparecchiature di misura convenzionali richiederebbe l'uso di diversi analizzatori di potenza, analizzatori di combustione, registratori di dati, registratori GPS, ecc. Sfide come la fusione dei dati, la sincronizzazione dei dati, l'alimentazione degli strumenti (indipendentemente dalla batteria del veicolo), ecc. Rendono quasi impossibile ottenere risultati di misura affidabili. Un altro punto importante che deve essere considerato, in particolare per i test di guida reali, è che l'alimentazione degli strumenti impiegati deve essere indipendente dalla batteria del veicolo per effettuare una dichiarazione completa e chiara sull'efficienza energetica.

Figura 2. Sistema di misura

Per affrontare tutti questi problemi in modo conveniente, l'analizzatore di potenza Dewesoft R2DB consente di misurare contemporaneamente più sistemi trifase e combina tutte le funzionalità di un analizzatore di potenza, un oscilloscopio, un registratore di dati, un analizzatore di spettro FFT e un registratore di transitori in un unico strumento. Il sistema ha anche un pacco batteria integrato che consente di alimentare il dispositivo di misura e tutti i sensori (pinze amperometriche, GPS, video, ecc.) direttamente dallo strumento stesso. L'elevata precisione sul calco di ponteza elettrica (0,03%) e l'elevata frequenza di campionamento (fino a 15 MS/s) degli amplificatori di ingresso ad alta e bassa tensione Dewesoft Sirius garantiscono un'analisi accurata per i veicoli elettrici (vedere la figura 2.).

Dati durante l'acquisizione

Nel software di acquisizione, tutti i dati (elettrici, meccanici, video, GPS, CAN ecc.) possono essere visualizzati insieme e possono essere visualizzati in schermi individualmente personalizzabili. Ciò consente un'analisi all'avanguardia durante i test in condizione di guida reale.

Figura 3. Schermata del software di misura, DEWESoft®

Efficienza dalla Rete alla Ruota

Per questo test, è stata determinata l'efficienza dalla rete di distribuzione alla ruota di un veicolo elettrico a batteria (BEV). I percorsi per le prove su strada sono stati scelti in modo da comprendere diverse caratteristiche rappresentative (città, autostrada, salita, discesa, ecc.) Per sottolineare ulteriormente la loro influenza sul consumo di energia e sulle prestazioni dei BEV in condizioni di guida reali.

La Figura 4. mostra i risultati tramite un diagramma di Sankey, fornendo una dichiarazione espressiva sul consumo di energia, inclusi i fattori di influenza.

Figura. 4. Efficienza dalla rete di distribuzione alla ruota di un veicolo elettrico mostrato come grafico Sankey

In questo caso, la potenza è stata misurata in 6 punti diversi tra cui la potenza della batteria, la potenza del motore e la potenza dei carichi maggiori. Il consumo medio di energia sulla tratta di prova è stato di 24,6 kWh/100 km.

Come puoi vedere, il processo di carica / scarica, in questo caso, è già responsabile di un'importante perdita di energia del 15%

A causa di questa perdita, solo il 60% dell'energia della rete arriva al motore. Il 15% di questa è di nuovo dispersa, ma non viene sprecata, poiché viene utilizzata da carichi ausiliari, come riscaldamento, aria condizionata, ecc. Infine, il 54% dell'energia della rete arriva alla ruota. La perdita del motore è del 7%. Il tasso di recupero dell'intero ciclo di prova è stato del 20%, il che è piuttosto elevato.

Questo grafico sottolinea l'importanza della determinazione dell'efficienza dell'intero sistema dalla rete di distribuzione alla ruota, in quanto sottolinea i principali fattori di perdita di energia e quindi i possibili miglioramenti dell'efficienza. Con l'analizzatore di potenza Dewesoft R2DB è possibile rilasciare misure affidabili di analisi dell'efficienza in condizioni di guida reali per tutti i tipi di trasmissioni elettriche. Per un'analisi dettagliata del consumo di energia, è sostanziale includere video, registrare il GPS e misurare anche i dati meccanici oltre ai parametri elettrici. In questo modo, ogni fonte di energia e carico possono essere analizzati in dettaglio per qualsiasi situazione operativa e di guida.

Conclusioni

L'elettrificazione dei veicoli modifica i requisiti per i sistemi di misura. Dal lato hardware, gli strumenti devono adeguarsi alla presenza di segnali ad alta tensione e devono resistere a condizioni ambientali difficili. Per quanto riguarda il software, l'acquisizione sincrona di dati di diversa natura, elettrici e meccanici, con l'aggiunta di GPS, video e altri è un'esigenza sostanziale: funzionalità che offrono potenti possibilità di elaborazione e visualizzazione dei dati. Con gli strumenti della linea di prodotti Power, la soluzione DEWESoft è progettata esattamente per queste esigenze e per una vita più facile degli ingegneri di test.

Per maggiori informazioni conttata la nostra sede Dewesoft Italia.