Elektrikli Motorların Enerji Tüketim Testi
Araçların gerçek hayattaki sürüş koşullarında analiz edilmesi, elektrikli araç testlerinin geleceği için oldukça önemlidir. Dewesoft’un yenilikçi veri toplama çözümleri, gerçek hayattaki sürüş testi ölçümü sırasında ve ayrıca işlem sonrasında tüm analizlerin yapılmasına izin verir. Bu makalede, elektrikli iki tekerlekli bir aracın (elektrikli scooter, elektrikli bisiklet veya elektrikli motosiklet gibi) Dewesoft Power Analyzer ile verimlilik ölçümünün nasıl yapıldığı anlatılacaktır.
Aşağıdakiler gibi standartlaştırılmış sürüş döngüleri:
- NEDC (New European Driving Cycle) (Yeni Avrupa Sürüş Çevrimi)
- WLTP (Worldwide harmonized Light-Duty vehicles test procedure)(Dünya çapında uyumlaştırılmış Hafif Hizmet araçları test prosedürü),
- WMTC ((World Motorcycle Test Cycle) (Dünya Motosiklet Test Çevrimi),
ve benzeri..
elektrikli araçların gerçek enerji tüketimini ölçmek için uygun değildir. Bu testler genellikle tamamen deney tezgahına yöneliktir ve bu tür testler, elektrikli bir aracın güç tüketimini etkileyen tüm yönleri dikkate almaz.
Standart Test Sürüş Çevrimleri
NEDC test standardı 1980’lerden beri var ve yıllar içinde sadece küçük değişiklikler geçirdi. Bu, bu test prosedürünün geçerliliğini yitirmesine neden oldu. Bu, esas olarak otomotiv teknolojisindeki hızlı gelişmeler nedeniyle oldu. Araçlar, bu test prosedürünün sürüş çevrimleri için standart test prosedürü olduğu yıllarda daha hafif ve daha hızlı hale geldi.
Bu nedenle, yeni bir test prosedürü olan WLPT’yi entegre edilmeye karar verildi. Bu prosedürle birlikte, test tezgahında gerçek sürücü testlerini daha yakından yeniden üretmeyi deneyerek, NEDC’den daha gerçekçi rakamlar sunmak amaçlandı.
Bu test prosedürü uzunca bir süredir tartışılmaya devam ediyor, prosedürün daha somut olarak 2008’den 2023’e kadar uygulanması bekleniyordu. Dizel geçit skandalı süreci biraz hızlandırdığı için durum böyle olmadı. Skandal nedeniyle, düzenleyiciler bu test prosedürünün 1 Eylül 2018 tarihinden itibaren Avrupa Birliği’nde zorunlu hale gelmesi gerektiğine karar verdi.
Hem NEDC hem de WLPT testleri, önceden belirlenmiş koşullar altında bir laboratuvarda gerçekleştirilir. Oysa WLTP’nin NEDC’ye kıyasla birkaç farklı test prosedürü vardır. Daha yüksek bir hızlanma ve yavaşlama seviyesi uygular ve ortalama sürüş hızlarının yanı sıra maksimum sürüş hızları da artırılmıştır.
Vites değiştirme ayrıca bir ayar noktası vites değiştirme prosedüründen,daha rastgele bir vites değiştirme modeliyle değiştirildi. Sürüş çevrimlerinin sayısı NEDC’de 3 iken WLTP’de 5’e çıkarıldı.
Denklemin tamamında ufak bir sorun olsa da, bu standartlaştırılmış testler evrensel olmayı ve dünya çapında uygulanmayı hedefliyordu, ancak böyle olmadı. Standartlaştırılmış sürüş çevrimi testi için hala NEDC’yi kullanan Avrupa Birliği dışındaki ülkeler ve kendi standartlaştırılmış sürüş çevrimi testi prosedürlerini kullanan ülkeler vardır.
Ayrıca, testin ülkeye özel ihtiyaçlara göre uyarlandığı farklı ülkelerde WLPT testinin kendisinde de farklılıklar vardır. Daha düşük ortalama hızlar, diğerlerinin yanı sıra testleri gerçekleştiren ülkeye özgü daha düşük veya daha yüksek ortalama sıcaklıkları hesaba katmak için yeniden hesaplanan değişen sıcaklıklar olabilir.
Yukarıda açıklanan iki teste benzer şekilde, WMTC motosikletler için uygulanmıştır. Bu testler ayrıca motosikletlerin tüketimini ve menzilini standartlaştırmak için geliştirilmiştir. Bu testler ayrıca yalnızca laboratuvarda, dönen bir test tezgahında yapılır.
Bu, doğal olarak, sürüş çevrimlerinin, gerçek bir sürüş senaryosu sırasında meydana gelen dinamik değişiklikleri hesaba katmayan tipik sürüş koşullarını temsil edecek şekilde tasarlandığı anlamına gelir. Bu tür testlerde sonucun değiştirilme ihtimali de vardır.
Ayrıca, bu test küresel bir standart olarak görüldüğünden, aşağıdaki gibi ortam koşullarındaki farklılıkları hesaba katmaz:
- Sıcaklıklar
- Farklı yol yüzeyleri,
- Rakımlar,
- Sürücü davranışları
- Gerçek bir sürücü testini temsil etmek için dikkate alınması gereken bir dizi başka husus
Bir elektrikli aracın enerji tüketimi yukarıda belirtilen bir dizi faktöre bağlıdır. Gerçek dünya koşulları büyük ölçüde değiştiğinden, bunların bir test tezgahında simüle edilmesi çok zordur. Enerji verimliliği ve dolayısıyla enerji tüketimi, elektrikli bir araç sürmenin faydalarını diğer tahrik türlerine göre büyük ölçüde etkiler. Ve elbette bir elektrikli aracın en önemli yönlerinden biri, aracın gerçek menzilidir.
Bu gerçek menzil sorusu çok önemlidir, çünkü bazı ülkelerde şarj altyapısı diğer ülkelerde olduğu kadar genişletilmemiştir. Bu nedenle, aracın sağlayabileceği gerçek performansı tahmin etmek için tüm ilgili bilgileri içeren gerçek bir sürüş testi sunmak için gereken tüm parametreleri değerlendirmek zor bir iştir.
Bunu başarmak için genellikle bir dizi veri toplama ekipmanı gereklidir. Bunlar, somut bir test sonucu için gereken farklı sinyalleri ölçmelidir. Daha fazla ekipman, ağırlıkta, kablolamada ve alan gereksiniminde artış anlamına gelir. Bu, özellikle alanın sınırlı olduğu bir motosiklette zordur. Bu, ölçüm sistemleri için gereksinimleri değiştirir.
o Dewesoft’un modern dijital veri toplama sistemlerine göz atın:
Donanım tarafında, ekipmanlar Yüksek Gerilim ortamlarına uygun olmalı ve zorlu ortamlara dayanabilmeli ve aynı zamanda gerçek bir sürücü testine girecek kadar kompakt olmalıdır.
Yazılım tarafında, diğerlerinin yanı sıra elektrik, mekanik, GPS, titreşim veya video gibi farklı sinyallerin eşzamanlı veri toplaması gerçekleştirilir. Daha sonra, hem ölçüm sırasında hem de işlem sonrası ham verilerin tüm spektrumundan yararlanılarak güçlü veri işlemeye tabi tutulmasına ihtiyaç vardır.
Uygulamanın Önemi
Elektrikli araçları gerçek sürüş koşullarında ölçmek giderek daha popüler hale geliyor ve mobil ve son derece güçlü bir ölçüm sistemi gerektiriyor.
Bunun temel nedeni, test düzeneğinde simüle edilmiş sürüş çevrimlerinin gerçek bir sürücü testinden alınan entegre verilerin yerini alamamasıdır. Elektrikli 2 tekerlekli araçlarda bu tür ölçümleri yapmak için, alan kısıtlamaları nedeniyle ekstra kompakt bir ölçüm sistemi gereklidir.
Ölçüm sisteminin ayrıca ölçüm sensörlerine doğrudan güç verebilmesi gerekir. Dewesoft, Dewesoft güç analizörü ürün grubu olarak adlandırılan bu uygulama için mükemmel bir çözüme sahiptir.
Güç analiz modülü, her türlü elektrik motorunun (1-12 faz) ölçümünün yanı sıra inverter ölçümlerini (yaklaşık 100 kHz’ye kadar geçiş frekanslarıyla DC-AC, AC-AC, DC-DC) destekler.
Elektrikli güç aktarım mekanizmasındaki merkezi unsur olan pil, elektrikli araçların performansını ve menzilini büyük ölçüde etkiler. Bu yüzden, hücre özelliklerinden tam güç aktarma organı performansına kadar kapsamlı testler gereklidir.
Elektrikli araçların enerji tüketimini etkileyebilecek birçok başka etken de vardır. Bu etkiler, sıcaklık, hava durumu, yolun kalitesi veya farklı sürüş durumları (yokuş yukarı, yokuş aşağı, asfalt veya karma sürüşler) gibi ortam koşulları veya bireysel sürücülerin farklı sürüş stilleri olabilir.
Dewesoft Güç Analizörü, gerçek sürücü testleri sırasında tüm bu etkileri göz önünde bulundurarak enerjiyi ölçebilir ve enerji analizi yapabilir.
Gerçek Sürücü Ölçümleri
Bu ölçüm için bir SIRIUS Yüksek Hızlı Veri Toplama (DAQ) cihazı seçilmiştir, 1 MS / s örnekleme hızına ve 2 MHz bant genişliğine sahiptir. Ayrıca, sensörler dahil olmak üzere tüm ölçüm ekipmanlarına güç sağlamak için çalışırken değiştirilebilir pillerle tamamlanmış bir pil takımı kullanılmıştır. Bu, ölçümün tamamen doğru olmasını sağlamak için araç üzerinden hiçbir yardımcı güce ihtiyaç duyulmadığı anlamına gelir.
Elektriksel ölçüm için seçilen SIRIUS DAQ cihazında 4 x yüksek voltaj ve 4 x düşük voltaj sinyal amplifikatörü bulunur. Bu, 3 fazlı motorun ve güç dağıtım sisteminin (lityum iyon pil) aynı anda ölçülebilmesini sağlar.
Alternatif akım (AC) voltajları, bir Dewesoft Starpoint adaptörü kullanılarak ölçüldü ve akım ölçümleri için dört DS-CLAMP-150DC seçildi.
Ölçümün olabildiğince kapsamlı olmasını sağlamak için ikinci bir özel SIRIUS izole DAQ cihazı eklendi, bu modül bir hızlanma sensörü ve bir RPM sensörü ile donatıldı.
Gerçek veri toplama ve depolama için kompakt SBOX PC ve SIRIUS kasasındaki veri toplama sistemi kullanıldı. SBOX Pc, ultra hızlı ölçüm verileri depolama ve analizi için yerleşik SSD’ye sahip güçlü bir Intel Core i7 işlemciye sahiptir.
SBoxe’ye IMU (internal measurement unit) ve bir Webcam bağlandı. ( DS-IMU1 bir GPS alıcısı içerir.) Üç SIRIUS DAQ cihazı, ölçülen sinyallerden bağımsız olarak mutlak senkron ölçümler ve veri toplama sağlayan senkron kablolarla birbirine bağlandı.
Ölçüm Ekipmanı ve Kurulum
Tüm yerleşik veri toplama sistemi aşağıdaki cihazları ve yazılımları içeriyordu:
Veri Toplama Sistemi:
- SIRIUSi – HS 4xHV, 4xLV (Standart)
- SIRIUSi – ACC, ACC + (Özel)
- SIRIUSi SBOXe
- Pil Paketi DS BP2i
Sensörler ve Dönüştürücüler:
- 4x DS-CLAMP-150DC
- Starpoint adaptörü
- DS – IMU1
- İvmeölçer
- RPM Sensörü
- USB – Kamera
DAQ Yazılımı:
Ek Yazılım Lisansları:
- POWER Analyzer Eklentisi
- DSA Yükseltmesi
Ölçüm Sonuçları
Dewesoft Güç Analizörünün güçlü yazılım işlevselliği, herhangi bir ölçüm durumunun kapsamlı ve ayrıntılı bir şekilde analiz edilmesine izin verir. Aşağıdakiler gibi birden fazla ekipmanın kombinasyonunu ile eşsiz bir test deneyimi sağlar:
- Güç Analizörü (Power Analyzer) ,
- Spectrum Analyzer,
- Scope,
- Dijital Ekranlar
- Veri Toplama Sistemi
Aşağıdaki görüntü, ölçüm sırasında Dewesoft X ölçüm yazılımının bir ekran görüntüsünü göstermektedir.
- Recorder: Görüntünün sol üst kısmındaki Recorder penceresi, test sürüşü sırasında Güç akışını (turuncu) ve Frekansı (Kırmızı) gösterir.
Scope: Sağ üstteki Scope görselleştirmesi, üç AC motor voltajını (macenta, yeşil, turkuaz) gösterir. Daha fazla yakınlaştırma, modüle edilmiş PWM sinyalin her bir atımının ayrı ayrı analiz edilmesini sağlar. - FFT: Görüntünün sağ alt tarafındaki FFT grafiği, motor voltajı ve akımının FFT’sini gösterir. Geçiş frekansı, harmonik bileşenler ve temel frekansın hareketi kolayca görülebilir.
- GPS: Görüntünün alt ortasındaki grafik, test sürüşünün GPS bilgilerini gösterir.
- Vectorscope: Vectorscope’ta Gerilimler ve Akımlar, faz açılarına bağlı olarak gösterilir. Ayrıca, yazılımdaki matematik kütüphanesi, gerçek ölçüm sırasında verimlilik faktörlerinin, geri kazanım oranının vb. hesaplanmasına izin verir.
- Dijital Sayaçlar: Toplam, pozitif veya negatif enerji için enerji hesabı yazılım tarafından otomatik olarak yapılır ve kullanılan ve geri kazanılan enerjinin hızlı bir şekilde analiz edilmesine izin verir.
- Video: Tamamen senkronize edilmiş video alımı, her ölçüm durumu için ayrıntılı analize izin verir. Yazılımın yeniden oynatma işlevi analizi kolaylaştırır.
Ölçülen veriler dışında çeşitli analizler yapılabilir. Aşağıdaki tablo, verimlilik analizinin bazı örnek sonuçlarını göstermektedir.
Sonuç
Elektrikli araçlarda standartlaştırılmış sürüş çevrimi testleri, böyle bir araçtan beklenebilecek performansın bir göstergesidir. Ancak, gerçek bir sürücü testinin sağlayabileceği gerçek performans hakkında derinlemesine bilgi sağlamaz.
Öte yandan Dewesoft, bir dizi farklı parametreyi aynı anda ve birbiriyle mükemmel şekilde senkronize olarak ölçebilen kompakt bir güç analizörü çözümü sunar. Bu, elektrikli bir araçtan bekleyebileceğiniz tam performansı sağlayacak kapsamlı bir gerçek sürüş testi yapmak için gerekli tüm verileri sağlayacaktır.
Dewesoft güç analizörü, çok sayıda voltaj ve akım giriş kanalının ölçülmesini sağlayan birleşik elektrik motoru ve inverter test çözümleri sunar. Dewesoft donanımının modüler tasarımı nedeniyle kanal sayısı neredeyse sonsuzdur. Tamamen senkronize olan tek bir cihazla sıcaklık, titreşim, RPM, tork, CAN, video vb. ile birlikte sekiz adet 3 fazlı sistemi ölçmek mümkündür.
Dewesoft DAQ cihazları , kompakt, esnek ve sağlam bir donanım kasasında paketlenmiş birden fazla cihazın işlevselliğini birleştiren güçlü yazılımı sayesinde benzersizdir. Bu nedenle, elektrikli 2 tekerlekli araçlar ve diğer küçük elektrikli araçlar gibi sınırlı uzay araçlarında da gerçek sürüş koşullarında ölçüm yapmak için kullanılabilir.
Tüm bu özellikler, tek bir ölçüm cihazında kapsamlı bir güç analiz sistemi tarafından sağlanır. Veri senkronizasyonu, görselleştirme, depolama veya veri karşılaştırması ile ilgili karmaşıklık içermez. Dewesoft güç analizörü hepsini yapabilir.
Daha Fazla Bilgi Edinin:
o SIRIUS XHS ile Yeni Nesil Güç Analizörü
o SIRIUS XHS Yüksek Hızlı Güç Analizörü ve Veri Toplama Sistemi
o Dewesoft Power Analyzer Çözüm Sayfası
o Dewesoft Motor ve İnvertör Ölçüm Çözümü Sayfası