Vectorización de par y validación de eje electrónico de doble motor: Prueba de distribución de par entre ejes

La vectorización de par es ahora una característica central de la transmisión de vehículos eléctricos

Cuando BMW lanzó el i4 M50 con motores eléctricos delanteros y traseros independientes, y cuando Rivian y BYD construyeron arquitecturas de cuatro motores donde cada rueda recibe un par comandado individualmente, El desafío del ingeniero de pruebas cambió fundamentalmente.. Ya no era suficiente probar la potencia de un solo motor, eficiencia, y NVH de forma aislada. La pregunta se volvió: ¿Cómo se valida la interacción entre dos o más motores cuyos comandos de par cambian miles de veces por segundo en respuesta a un controlador de momento de guiñada??

Vectorización de par: la distribución asimétrica deliberada del par entre las ruedas izquierda y derecha, o entre los ejes delantero y trasero: ofrece beneficios de manejo que los diferenciales mecánicos de deslizamiento limitado no pueden igualar. Pero certificar que un eAxle con vectorización de torque realmente entrega el torque ordenado en cada rueda., con el tiempo de respuesta especificado y sin acoplamiento inesperado entre los dos canales, Requiere una configuración de banco de pruebas que va mucho más allá de un equipo de resistencia de motor eléctrico convencional..

Anatomía de un banco de pruebas de eje electrónico de doble motor

Un banco de pruebas eAxle con vectorización de par debe controlar y medir simultáneamente ambos ejes de salida. La arquitectura más común utiliza dos dinamómetros de carga independientes., cada uno acoplado a un eje de salida del eAxle bajo prueba. Los dinamómetros están controlados en tiempo real por un HIL. (Hardware en el circuito) Sistema que simula la dinámica del vehículo: las velocidades de las ruedas enviadas al controlador de vectorización de par del vehículo se calculan a partir de un modelo de vehículo con siete grados de libertad que se ejecuta en tiempo real..

• Dinamómetros de eje independiente: Ambos dinamómetros deben tener un ancho de banda de medición de torque coincidente. (≥ 200 Hz), y los transductores de par deben calibrarse de forma trazable. Una desviación de calibración entre los dos canales de tan solo 0.5% introducirá una señal de momento de guiñada espuria que corrompe la validación de la distribución del par.
• Simulación de velocidad de rueda: El modelo HIL genera señales realistas de velocidad de las ruedas. (PODER / Flexray) que replican las condiciones de deslizamiento de un vehículo en una maniobra de curva: una entrada clave para el observador de la relación de deslizamiento del controlador de vectorización de par.
• Representación de la rigidez del eje de transmisión: Los ejes de transmisión de vehículos reales tienen una rigidez torsional finita (normalmente entre 500 y 2000 Nm/rad). El acoplamiento del banco de pruebas debe replicar esta rigidez con acoplamientos compatibles hechos específicamente o compensarla en el bucle de referencia de torsión del controlador dyno..

Elementos de prueba principales para la validación de la vectorización de par

1. Precisión de la distribución del par estático

Con el controlador del vehículo ordenando una relación de división de par específica de izquierda a derecha (P.EJ., 60:40), el banco mide el par real en cada eje de salida durante un intervalo de estado estable de 10 segundos. La prueba se repite en 10 puntos de operación velocidad-par que abarcan toda la envolvente.

Métricas clave: Error de par absoluto en cada eje (Nuevo Méjico); error de relación de división de par (% de proporción ordenada); repetibilidad (pag) encima 10 carreras consecutivas en el mismo punto de operación.

2. Respuesta dinámica al paso del par

El controlador recibe la orden de pasar de una posición simétrica. 50:50 distribución asimétrica 80:20 (o unilateral completo) dividir en un tiempo mínimo. El banco registra la respuesta escalonada del par de cada eje., y el momento de guiñada generado por la diferencia de par se calcula a partir del ancho de vía conocido del vehículo objetivo.

Métricas clave: tiempo de subida desde 10% a 90% de diferencia de par objetivo (objetivo: ≤ 20 ms para aplicaciones de rendimiento); exceso de par (% de amplitud de paso objetivo); acoplamiento: cambio de par en el eje no comandado durante el paso.

3. Precisión de generación del momento de guiñada

A una velocidad del vehículo definida (P.EJ., 80 km/h en el eje), Se ordena al controlador de vectorización de par que genere un momento de guiñada específico. (P.EJ., +500 Nm-m sobre el centro de gravedad del vehículo). La magistratura, Combinado con el modelo HIL de dinámica del vehículo., valida si el momento de guiñada real generado por la asimetría de par coincide con el valor ordenado dentro de la tolerancia de especificación (normalmente ±5%).

Métricas clave: Error de momento de guiñada en estado estacionario; gradiente de momento de guiñada vs. Ángulo de dirección superior a ±20° de la demanda de aceleración lateral simulada.; Consistencia del momento de guiñada bajo variación del deslizamiento del neumático. (simulado por el modelo HIL).

4. Acoplamiento cruzado y rechazo de interferencias

Cuando un motor cambia rápidamente en el comando de par, el efecto sobre la salida de par del otro eje debe estar por debajo del umbral de interferencia especificado. Un desacoplamiento deficiente entre los dos bucles de control del inversor produce un “conversación cruzada” par que el conductor percibe como una perturbación inesperada de guiñada. El banquillo aplica un PRBS (Secuencia binaria pseudoaleatoria) perturbación del par en un eje y mide la función de transferencia de contaminación al otro eje.

Métricas clave: Magnitud de la función de transferencia de acoplamiento cruzado en 10 Hz, 50 Hz, 100 Hz; ángulo de fase del acoplamiento; ancho de banda dentro del cual el acoplamiento cruzado es inferior a −40 dB (es decir., < 1% contamination).

5. Simetría térmica bajo carga asimétrica

Una maniobra de vectorización de par sostenida, por ejemplo, una vuelta de circuito con curvas continuas: carga un motor significativamente más que el otro. El banco de pruebas mantiene un comando de par asimétrico sostenido (P.EJ., 80% en el motor de la rueda exterior, 20% en el interior) por un mínimo de 10 minutos y controla las temperaturas del devanado en ambos lados. Si el circuito de refrigeración es compartido (riel de refrigerante común), La temperatura del motor del lado caliente debe permanecer dentro del límite térmico incluso cuando el motor del lado frío genera un calor mínimo.. La distribución del flujo de refrigerante entre los dos motores debe caracterizarse en el caso más desfavorable de carga unilateral..

Integración con simulación de dinámica de vehículos

Las pruebas de vectorización de par de mayor valor se ejecutan con el controlador eAxle funcionando en circuito cerrado frente a un modelo completo de dinámica del vehículo en tiempo real.. El bastidor HIL simula las fuerzas de los neumáticos. (a través de una Fórmula Mágica Pacejka o similar), cinemática de suspensión, y entrada de dirección del conductor. Las respuestas de estabilización de guiñada del controlador ante eventos simulados de sobreviraje y subviraje se validan con respecto a los objetivos del equipo de ingeniería de dinámica del vehículo, todo antes de que se construya el prototipo del vehículo..

ECONOTESTS puede suministrar bancos de pruebas eAxle de doble eje con dinamómetros adaptados, Integración HIL, y la cadena de instrumentación necesaria para la validación de la vectorización de par.. Ya sea que su programa involucre un eAxle de desempeño de lujo o un eje trasero de doble motor SUV económico, habla con nuestro equipo de ingeniería sobre la arquitectura de prueba correcta.