Bagaimana Drive dan Motor Menggerakkan Rig Pengujian Otomotif

Rig pengujian digunakan luas dalam industri otomotif dan penerbangan, menguji berbagai jenis kendaraan. Andy Pye melihat bagaimana drive & motor digunakan dalam sistem ini.

Aplikasi umum dalam industri otomotif untuk sistem drive antara lain

• Rolling road test stands untuk industri mobil dan sepeda motor
• Engine test stands – untuk produksi motor listrik dan motor pembakaran
• Transmission/Gearbox test stands untuk pemasok industri otomotif dan manufaktur mesin
• Electric vehicle test stands – dengan pasokan DC untuk dayakan inverter kendaraan

Produsen mobil sering memilih motor secara acak dari lini produksi mereka dan menempatkan mereka pada pengujian yang ketat untuk mengonfirmasi bahwa mereka memenuhi semua persyaratan dan parameter desain kunci.

Selain pengujian internal oleh produsen mobil dan pemasok level pertama, rig pengujian otomotif juga digunakan oleh rumah uji khusus. Misalnya, Horiba Mira memiliki pengalaman luas dalam menyediakan layanan engineering uji untuk industri otomotif global, menguji sesuai dengan regulasi dan standar, persyaratan khusus klien dan dalam pengembangan prosedur dan metode uji yang tepat. Organisasi ini memiliki tidak kurang dari 37 fasilitas uji utama, termasuk serangkaian laboratorium keselamatan yang komprehensif (crash, simulasi dampak, pejalan kaki); fasilitas lingkungan kendaraan dan komponen; wind tunnel aerodinamik skala penuh; kendaraan dan komponen EMC (kompatibilitas elektromagnetik); dan laboratorium uji komponen dan struktur.

AC variabel speed drive sangat cocok untuk aplikasi rig pengujian, karena dapat digunakan untuk mensimulasikan kondisi nyata dengan cara yang sangat dinamis, akurat, linier dan dapat diulang. Mereka sangat responsif dan dapat berhenti dan memulai dengan cepat untuk mereplikasi peristiwa kecepatan tinggi.

Regenerative drive sering digunakan, sehingga drive mampu meregenerasi daya listrik saat motor menyerap energi atau memberikan beban, mengembalikan energi ini ke pasokan dan mengurangi biaya operasional.

Semua drive yang digunakan dalam aplikasi ini harus dioptimalkan untuk efisiensi energi dan presisi kontrol yang tinggi, dengan ripple tegangan dan arus rendah. Respons torsi yang baik sangat penting, karena drive sering digunakan sebagai amplifier torsi, jadi waktu dari referensi torsi ke torsi pada poros motor perlu diminimalkan – semakin dekat torsi aktual mengikuti referensi torsi, semakin mudah bagi sistem kontrol untuk mengontrol dan oleh karena itu semakin baik performa rig pengujian secara keseluruhan.

Chassis dynamometer

Jenis rig pengujian otomotif yang paling umum adalah chassis dynamometer, engine dynamometer dan transmission rig. Pengujian chassis dynamometer biasanya menggunakan satu drive dan motor per unit uji axle atau roda, tergantung pada jenis pengujian yang dilakukan.

CP Engineering manufactures engine and chassis dynamometer test systems, transmission test systems dan rig pengujian lain untuk industri otomotif. Mereka telah menyediakan sistem untuk banyak perusahaan terkemuka di sektor ini, termasuk Castrol, Cosworth Technology, Delphi dan Shell.

CP’s ‘Cadet’ Windows NT based control and datalogging system’s analogue interface is synchronised to the drive’s closed loop vector control. Sistem uji memerlukan kontrol dan pengolahan real time yang disinkronkan secara tepat untuk memberikan profil beban/kecepatan yang sama seperti kendaraan nyata. Respons loop kontrol harus tetap konsisten dalam siklus waktu tertentu – biasanya 3.25ms. Drive juga harus mampu beroperasi sebagai motor untuk mensimulasikan kondisi over-run.

Cranking software provides protection for the drive shaft. Saat mesin menyala dan mempercepat, drive beralih ke torsi nol untuk mensimulasikan mesin idle. Tampaknya, ini tidak dapat dilakukan dengan dynamometer konvensional dan memberikan CP keunggulan kompetitif.

Rolling road dan brake test stands

Di sini, berbagai profil uji dan lintasan disimulasikan dan diprogram sebelumnya untuk mereplikasi resistensi pengemudi serealistik mungkin, termasuk rem, startup atau berkemudi di sekitar belokan, lintasan pedesaan dan off-roading. Fungsi kendaraan internal dan terkait keselamatan seperti Anti-lock braking systems (ABS) dan Electric power steering (EPS) juga diuji. Dengan kompensasi respons cepat, pengukuran yang sangat akurat dan dapat direproduksi diperoleh dengan mempertimbangkan gesekan, ketergantungan listrik dan termal, dan momen inersia di seluruh powertrain.

Engine test stands

Sistem drive digunakan dalam engine test stands, baik di pusat pengembangan maupun di pabrik manufaktur motor. Seperti pada test stand apapun, kunci adalah untuk mensimulasikan kondisi operasi sehari-hari dengan akurat.

Ada persyaratan spesifik untuk penilaian kualitas motor pembakaran dan listrik, seperti pola uji dan kecepatan yang berbeda, siklus torsi dan counter torsi, uji tahan atau beban jangka pendek.

Frequency converters dapat secara akurat menciptakan kurva torsi yang diperlukan, sambil juga mendaur ulang energi yang dihasilkan dalam mesin pembakaran, sehingga menghemat pasokan jaringan listrik dari arus jaringan sinusoda.

Test engineers juga dapat memberatkan sampel uji dengan kecepatan dan torsi tertentu yang mengungkap resonansi dan batas teknologi.

Transmission/Gearbox test stands

Di sini, pulsa torsi dan karakteristik operasi mesin pembakaran diterapkan pada transmission/gearbox yang diuji. Dengan networking semua drive controller pada real-time Ethernet, sinkronisasi yang diperlukan dari inverter current dan speed control circuits memastikan bahwa hasil uji mencerminkan kondisi nyata. Ini menghindari kebutuhan akan penyesuaian balancing yang tidak diinginkan dalam sistem kontrol.

Power electronics berfungsi sebagai input dan output drives untuk berbagai jenis transmission/gearbox. Empat load machine menggantikan sistem roda/jalan dan mewakili profil pengemudi, sementara input drive mensimulasikan mesin pembakaran.

Engine Torque Pulsation Simulation (ETPS) merekayasa mesin pembakaran pada development test stand. Untuk memenuhi persyaratan tinggi untuk jenis test stand ini, motor sinkron magnet permanen dengan massa inersia rendah dan motor asinkron digunakan.

Peralatan pengujian untuk kendaraan listrik

Pengembangan baru memerlukan teknik pengujian baru. Powertrain pada kendaraan hybrid dan listrik yang terdiri dari vehicle inverter, motor/engine dan transmission/gearbox, dapat diuji sebagai sistem lengkap, semuanya terhubung dalam konfigurasi DC bus umum yang memungkinkan power yang diregenerasi (saat rem misalnya) untuk di-circulate kembali.

Untuk daya motor terpasang yang diberikan, ini berarti rating power inverter yang terhubung ke grid diminimalkan, menghemat modal serta biaya energi. Fitur kunci dari sistem ini adalah semua loop kontrol disinkronkan yang secara signifikan mengurangi risiko resonansi sistem.