Dynosens: banco de ensaio para motores elétricos

Bancada de testes EtherCAT com capacidade para motores elétricos - com TIM-CE

A fim de desenvolver um bancode ensaio para os motores de carros elétricos, a Dynosens necessitou de uma interface para conectar o seu transdutor de torque T40B ao fieldbus EtherCAT. O TIM-CE que a HBM estava em processo de lançamento foi colocado em uso operacional imediatamente ...

A Dynosens é especializada no desenvolvimento de bancadas de teste para motores de veículos de todos os tipos. A empresa, que foi fundada em 1990 em La Roche sur Foron (Haute Savoie), entrega cerca de trinta bancos de teste a cada ano entre projetos padrão e sob medidas para mercados diferentes (carros, motos, scooters, karts, tratores, máquinas agrícolas, etc). Em seus diferentes desenvolvimentos, a Dynosens se esforça para capitalizar seus recursos existentes e conta com fornecedores de referência, explica Yves Rosnoblet, Diretor Geral da empresa: "Nós utilizamos fornecedores com reputação pela qualidade e desempenho de seus produtos, e também pela qualidade de seu suporte técnico. É por isso que a HBM tem sido nosso fornecedor principal de transdutores de torque e força por 15 anos” Ao longo dos anos, a HBM tornou-se um verdadeiro parceiro da Dynosens. Isto foi confirmado mais uma vez com o recente concurso CEA (Comissão francessa de Energia Atômica), que a Dynosens ganhou recentemente.

Bancadas de teste sob medida baseado nas especificações técnicas exigentes

Este convite à apresentação de propostas relacionadas a um banco de ensaio para motores elétricos que visam estudar e otimizar as leis de controle do motor baseado em um motor representativo de um carro elétrico, o Renault ZOE. A própria CEA queria assumir a responsabilidade para o controle da eletrônica do motor e das medições da aplicação. O banco do teste foi entregue com um motor ZOE e uma máquina para simular as alterações aplicadas ao motor durante a aceleração ou desaceleração, indo ladeira acima ou abaixo. O sistema de carregamento é um servo motor eléctrico assíncrono com controle de torque e/ou velocidade. Como o objetivo do banco de ensaio foi estudar os parâmetros para o motor, as informações de medição necessárias a serem gravadas foram(tensão, corrente, potência elétrica, torque, etc.) "As especificações estipuladas do documento dessas medidas foram transmitidas através fieldbus EtherCAT", explica Yves Rosnoblet. EtherCAT é uma versão industrial em tempo real de Ethernet. Lançada no inícialmente pela Beckhoff, EtherCAT rapidamente se tornou um padrão amplo, controlado por uma organização independente (ETG, agora com mais de 2400 empresas como seu membro), que fornece todos os documentos e ferramentas necessárias para desenvolver produtos em conformidade com a norma. Normalmente, um EtherCAT pode processar (tempo de ciclo) 1000 entradas/saídas digitais em 30 µs ou 200 entradas/saídas analógicas em 50 µs, ou 100 eixos em 100 µs.

Transdutor de torque T40B, ideal para esse tipo de aplicação

A Dynosens queria usar um transdutor de torque HBM para o novo banco de ensaio. A empresa cedeu-se para a tecnologia HBM e aprecia a inovação envolvida pela produção e montagem de strain gages em flanges de medição ao em vez de um eixo de rotação. Isto reduz a deformação sobre o eixo e também garante uma melhor performance de medição, especialmente em termos dinâmicos. Estes transdutores também são muito robustos, o que é muito útil para aplicações de banco de ensaio para motores térmicos, onde os métodos de trabalho do motor e os sistemas de transmissão criam condições mecânicas mais exigentes. Nestas circunstâncias, não é de surpreender que esses transdutores tornaram-se a nova referência para testes base de motores térmicos para a Dynosens (e outras empresas!). Ao longo dos anos, a gama tem aumentado (as faixas de medição vão de 50 Nm a 80 kNm) com famílias de produtos mais especificamente voltados para diferentes aplicações. Isto é como o T40B consegue atingir um incomparável custo benefício. Em comparação com os modelos da geração anterior, o desempenho é melhorado pela metade do preço. E não é nenhuma surpresa que, tendo se tornado o padrão para bancos de ensaio de motores térmicos, a HBM já está fazendo um bom progresso entre os motores elétricos. A Dynosens também aprecia o T40B por sua capacidade de transmitir velocidade, assim como torque, o que torna o processo de design mais fácil.

Processamento de sinal - Um ponto chave

Mas quando o banco de ensaio estava sendo projetado, a HBM não estava oferecendo um conector EtherCAT para o T40B. O plano foi implementar a solução tradicional de integrar o transdutor em um módulo de I/O EtherCAT. Mas para Yves Rosnoblet, isto não teria permitido que o desempenho total do transdutor fosse utilizado: "Os fabricantes de transdutores estão em melhor posição para desenvolver as funções de diagnóstico e de processamento integrado nos conectores Fieldbus. Os blocos de I/O desenvolvidos pelos fabricantes de dispositivos automáticos não são especificados naturalmente e não podem ser otimizados para todos os tipos de transdutores e, mais especificamente, para um transdutor que evoluiu a partir da classe T40B ".

Conexão direta para EtherCAT com o módulo TIM-EC

Claro que a Dynosens informou a HBM sobre suas experiências. A resposta foi imediata. Ao mesmo tempo, a maior fabricante de automóvel europeu tinha feito o mesmo pedido, o que levou a HBM a desenvolver uma interface EtherCAT. O produto ainda não estava no mercado, mas a experiência mostrou a Dynosens que poderia contar com a HBM e começar a trabalhar no projeto do banco de ensaio no conhecimento de que a interface EtherCAT seria efetivamente testada e aprovada . A interface, conhecida como TIM-EC , foi entregue no prazo combinado e a Dynosens é o primeiro usuário na França. "Levamos um pouco de risco, mas valeu a pena. O produto entrou em serviço imediatamente e encaixando-o na bancada de teste não causou quaisquer problemas. Em termos de desempenho, que proporciona uma resolução de 25 bits, um nível que está além do alcance de um módulo I/O industrial. Como sabemos, a precisão é um ponto-chave para os usuários de bancos de ensaio, porque é a precisão que permite melhorias de desempenho ", explica Yves Rosnoblet. A interface TIM-CE da HBM também permite que várias velocidades de filtragem possam ser selecionadas e fornece informações de diagnóstico ao longo de toda cadeia de medição (do transdutor à interface).