Leistungsdichte, Effizienz, Wirt-schaftlichkeit,
Laufruhe und Ro-bustheit
sind wesentliche Aspekte
bei der Entwicklung von Elektro-antrieben.
Bislang war es schwierig,
die Laufruhe mit ihrem Einfluss auf
Lebensdauer und Fahrkomfort zu
messen. Um diese Herausforderung
zu meistern, haben wir bei AVL ei-nen
neuen, hochdynamischen Dreh-momentsensor
– den Dynamic
Torque Transducer – entwickelt.
Dieser ermöglicht aufgrund seiner
hohen Bandbreite die Messung dy-namischer
Drehmomente, wie z.B.
Torque Ripple (Drehmomentwel-ligkeit)
und Querkräfte, über den
gesamten Drehzahlbereich des elek-trischen
Antriebs hinweg.
UMGANG MIT TOXISCHEN
DREHMOMENTEN
Toxic Torque bzw. toxische Dreh-momente
haben einen negativen
Einfluss auf die Qualität des elekt-rischen
Antriebs. Unruhiges Fahr-verhalten
aufgrund von Torque
Ripple und Cogging Torque (Rast-moment)
sowie akustische Emissio-nen
(NVH) können unter anderem
die Folge sein. Dies führt letztlich
zu einer Verringerung des Wir-kungsgrads
und der Lebensdauer.
Aus diesem Grund ist es von
großem Interesse, diese
physikalischen Phäno-mene
bei der Entwick-lung
und Validierung
von Elektromotoren
besser in den Griff zu
bekommen. In die-sem
Bereich stößt je-doch
die konventionelle
Messtechnik an ihre
Grenzen. Auf der ei-nen
Seite kann das ab-solute
Drehmoment
höchst genau mit auf
Dehnungsmessstrei-fen
basierenden Sen-soren
gemessen werden – auf der
anderen Seite haben diese hinge-gen
ihre Schwächen bei der Auflö-sung
dynamischer Effekte. Das liegt
zum Teil an der Sensortechnik selbst
(Dehnmessstreifen – DMS), die das
Drehmoment über eine definierte
AVLs Dynamische Drehmoment-Analyse
Dynamic Torque Transducer
1 8 e-mobilität
Den E-Motor
beleuchten
Verdrehung erfasst. Des Weiteren
liegt es an der Integration der ent-sprechenden
Sensorik in den Wel-lenstrang,
der aufgrund seiner Re-sonanzfrequenz
(100 bis 200 Hz) als
eine Art mechanischer Tiefpassfilter
wirkt. Im Vergleich zu unserer inno-vativen
AVL Lösung sind diese Sen-soren
weich und langsamer in ihrer
dynamischen Messauflösung.
PIEZOELEKTRISCHE SENSOR-TECHNIK
Genau hier setzt unser Dynamic
Torque Transducer (DTT) an. An-stelle
von Dehnmessstreifen verwen-den
wir piezoelektrische Sensorele-mente,
die eine enorme Steifigkeit
und Dynamik bieten (>150 Nm/ms
und Frequenzen bis zu 25 kHz). Der
DTT wird zwischen dem Elektro-motor
und der Halterung des Prüf-stands
montiert, sodass er sich an der
nächstmöglichen Position zum Luft-spaltmoment
befindet. Dies hat zur
Folge, dass weder die Drehzahl be-grenzt,
noch hochfrequente Dreh-momentwellen
durch die weiche
Welle absorbiert werden. Außerdem
bleibt der mechanische Aufbau un-verändert
und wird durch den Ein-bau
des Sensors nicht beeinflusst.
Drehmomentwellen, Rastmomente
und Wechselwirkungen zwischen
Stator und Rotor bei einem be-stimmten
Rotorwinkel können für
Motorentwicklung, Lebensdauer-
oder End-of-Line-Tests analysiert
werden. Nebenbei ist der Sensor
nicht lediglich auf die Entwicklung
von E-Motoren beschränkt, sondern
bietet ein großes Potenzial für viele
weitere Aufgabenfelder. Dazu gehö-ren
all jene Bereiche, in denen Dy-namik
erforderlich sowie Platz be-grenzt
ist und die Robustheit ein
wesentlicher Faktor sind.
Schnelle Sensortechnik erfordert
selbstverständlich eine leistungsfä-hige
Messumgebung. Deshalb emp-fehlen
wir das AVL X-ion™, ein
modulares Datenerfassungstool. Es
ist vollständig mit dem Dynamic
Torque Transducer kompatibel.
X-ion vereint alles, was Sie benö-tigen:
von der elektrischen Leis-tungsmessung
bis hin zu NVH- und
dynamischen Drehmomentmessauf-gaben
(Multiphysik) und mehr. Alle
Rohsignale werden hochauflösend
(bis zu 2 MS/s) in der zugehörigen
Software IndiCom™ und synchron