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Elektrische und signalverarbeitende Aspekte

Zusammen mit dem Feedback von Kunden und Technologiepartnern entwickelt Prenscia Lösungen zur Verbesserung des Prozesses der Effizienz- und Verlustkartierung von Elektromotoren, zur Optimierung der Leistungsmessung und -analyse sowie zur Bewertung der realen Batterienutzung und Fahrzeugeffizienz.

Effizienz- und Verlustkartierung von Elektromotoren

Um die Reichweite und Gesamteffizienz eines Elektrofahrzeugs zu maximieren, ist ein entsprechend optimierter Elektromotor-Controller erforderlich. Eine 'Effizienz-Konturkarte' ist ein leistungsfähiges Instrument, das beschreibt, wie effizient der Antriebsstrang ist. Bei der Designoptimierung geht es darum, den optimalen Bereich zu erweitern und zu maximieren.

Video: Elektrische und Signal-Nachbearbeitungstechniken für die AC-Leistungsanalyse
Bei der Berechnung einer Effizienzkarte wird die Maschine durch alle möglichen Drehmoment- und Geschwindigkeitseinstellungen in Bezug auf die verschiedenen Betriebsarten des Wechselrichters geführt. Der traditionelle Ansatz umfasst analoge Niederfrequenzmessgeräte - wie Multimeter und AC Power Analyzer - zusammen mit digitalen Drehmomentsensoren. Mit modernen digitalen Hochgeschwindigkeits-Datenerfassungssystemen wie eDrive ist es jetzt möglich, Effizienzanalysen direkt auf den digitalisierten Daten durchzuführen. Dies beschleunigt den Test erheblich und ermöglicht eine komplexere Analyse der instationären dynamischen Leistungsmessungen, die mit dem realen Fahrbetrieb und der Worldwide Harmonized Light Vehicle Test Procedure (WLTC) verbunden sind. Detaillierte Effizienzkarten, die auf diesen digitalen Hochgeschwindigkeitsdaten basieren, werden mit nCode GlyphWorks erstellt, das die Leistung und den Energieverbrauch für alle Zustände des Elektromotors berechnen kann. Die Glyphe "Surface Plot" ist ideal für die Abbildung von Drehmoment und Drehzahl sowie von Verlusten bei AC-Motortests und für andere Anwendungen, bei denen allgemeine XYZ-Daten abgebildet werden.

Leistungsmessung und -analyse

Genaue Leistungsmessungen sind unerlässlich, um die Motorsteuerung zu optimieren und die Reichweite des Fahrzeugs abzuschätzen. Ein elektrischer Antriebsstrang besteht aus 5 Schlüsselkomponenten - Gleichstrombatterie, Wechselrichter/Steuergerät, Wechselstrommotor, Getriebe/Epizyklik und Gesamtfahrzeugmasse - die alle zur Gesamtenergieeffizienz des Fahrzeugs beitragen.
Im Gegensatz zum konventionellen Stromnetz wandeln Elektrofahrzeuge den Gleichstrom mithilfe eines Wechselrichters in Wechselstrom um. Diese erzeugen ein frequenzmoduliertes, nicht-sinusförmiges, transientes dynamisches Ausgangssignal, das zu harmonischen Verzerrungen und einer "Welligkeit" des Ausgangsdrehmoments führt. Dies wiederum ist eine Quelle der Ineffizienz und verursacht Lärm und strukturelle Vibrationen in der Fahrzeugstruktur, was in einigen Fällen zu vibrationsbedingten Schäden führt.
nCode GlyphWorks bietet fortschrittliche Werkzeuge für die Nachbearbeitung digitaler Signale, um die dynamische Leistung über alle Komponentensysteme und Betriebszustände hinweg zu analysieren. Elektrische und mechanische Daten werden kombiniert, und Leistung und Wirkungsgrad werden berechnet. Die Berechnung der Leistung in der Phase nach der Datenerfassung ermöglicht komplexere Analyseszenarien. Zum Beispiel eine detailliertere Charakterisierung der Leistung des Wechselrichters und des Elektromotors. Sensitivitätsanalysen oder Was-wäre-wenn-Szenarien können ausgewertet werden, um die Steuerung des Elektromotors zu optimieren. Die Frequenzanalyse wird verwendet, um die dynamischen Reaktionen zu bewerten. Die Auswirkung der Drehmomentwelligkeit auf vibrationsinduzierte Schäden kann bestimmt werden. Diskrete Betriebszustände können kombiniert werden, um zu verstehen, wie die Fahrzeugeffizienz durch verschiedene reale Betriebsprofile beeinflusst wird.

Bewertung der Batterienutzung und der Fahrzeugeffizienz in der realen Welt

Die Reichweite eines Elektrofahrzeugs hängt stark von den Straßen- und Fahrbedingungen ab, die in der Praxis herrschen. Die Gesamtenergie, die benötigt wird, um ein Fahrzeug anzutreiben, und die Gesamtenergie, die zurückgewonnen werden kann, basiert auf den Größen der kinetischen Faktoren des gesamten Fahrzeugs unter realen Bedingungen: Rollwiderstand, aerodynamischer Widerstand, Steigungswiderstand und Trägheitswiderstand.

Die tatsächliche Leistung des Fahrzeugs und seine Gesamteffizienz können mit Hilfe der Daten aus dem Fahrzeug-CAN und GPS berechnet werden. Die Daten einer großen Fahrzeugflotte können in nCode GlyphWorks kombiniert werden, um die verschiedenen Design-Nutzungsprofile zu identifizieren und einen 95%igen Zielkunden zu bestimmen. Durch das Verständnis von Trends in der Gesamteffizienz des Fahrzeugs im Laufe der Zeit können auch bessere Prognosemodelle berechnet werden, um die Zuverlässigkeit des Fahrzeugs in der realen Welt zu verbessern und seinen State-of-Health (SOH) zu erhalten.

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