Banco prova veicoli e motore brushless

[bekoki]

Ciao a tutti,
questo è il mio primo post, anche se vi seguo da un po'.
Vorrei chiedervi qualche chiarimento su alcuni aspetti di un progetto che sto seguendo e che consiste nella realizzazione di un banco prova per veicoli elettrici a due ruote (bici, ciclomotori, ecc).
Premetto che di base sono un elettronico, e quindi ho basi molto scarse (che sto cercando di colmare) in termini di motori e macchine elettriche..
Tornando al progetto, il banco in questione è composto da due rulli resi solidali tramite una trasmissione e collegati ad un motore brushless AC da 2 kW. Il controllo è gestito tramite una scheda National che permette di interfacciare il PC al convertitore (unidrive SP1405). Il convertitore è dotato di una resistenza esterna di frenata.
Nel funzionamento normale (1), il motore simula la resistenza della strada (inclusa la pendenza) e applica quindi una coppia adeguata (che tiene in conto anche il cinematismo di trasmissione). In base ai parametri impostati, tale coppia si oppone o è concorde al verso di rotazione imposto dal veicolo.
In un'altra modalità di funzionamento (2), il motore impone un certo numero di rpm (concordi con il senso di marcia del veicolo) e misura la coppia che deve fornire per contrastare quella erogata dal veicolo, caratterizzandone così le prestazioni.
Dopo tutta questa "pappardella", vorrei chiedervi delucidazioni sugli aspetti legati alla dissipazione del calore e alla frenatura.
Nel funzionamento normale (1), cosa succede quando il motore impone una coppia X che porterebbe ad una rotazione oraria, ma il veicolo ne eroga una superiore e contraria Y ed impone una rotazione opposta?
Nel modo 2, se non erro la resistenza di frenata non dovrebbe essere chiamata in causa, giusto? Termicamente, il motore come ne risente?
Spero di esser stato sufficientemente chiaro...
Ringrazio chiunque voglia chiarirmi questi dubbi o fornirmi anche solo lo spunto per farlo.

Alessandro

[claudiocedrone]

Ciao; la esposizione dei tuoi dubbi è abbastanza chiara, un po' meno la descrizione del sistema; la trattazione dovrebbe, prima che degli aspetti "elettrici" tenere conto di quelli meccanici ed è a mio avviso piuttosto complessa; immagino che il veicolo in prova sia poggiato sui rulli e non ad essi vincolato , un po' come nelle prove di frenata che si effettuano nelle revisioni periodiche alla motorizzazione (ipotizzo, essendo la tua descrizione alquanto sommaria); in questo scenario ciò che con tutta probabilità immagino possa accadere nel tuo "caso 1" è che si realizzi una condizione di reciproca frenatura tra il motore dei rulli e quello del veicolo (che aumenteranno la loro temperatura... quale più dell'altro ? Di quanto ? ...Boh , come vedi è un problema ingegneristicamente complesso e articolato), aumentando la differenza di coppia discorde oltre il limite di aderenza (se prima non intervengono le protezioni termiche dei motori, ammesso che ci siano ) imposto dall'attrito e dalle caratteristiche degli pneumatici e della superficie dei rulli si avrà che il veicolo si alzerà sui rulli scarrellando di lato e se la velocità di rotazione è elevata cominceranno a fumargli le gomme...

[bekoki]

Ciao,
grazie per la risposta.
Il mezzo è vincolato e tenuto a contatto con i rulli e, in quella che è la simulazione del normale funzionamento su strada, non vi è slittamento tra i rulli ed i pneumatici. Aggiungo che la coppia applicata dal motore, in modalità "1", è in genere abbastanza ridotta rispetto a quella erogata dal veicolo e viene quindi "vinta" facilmente.
Quello che al momento mi preme di più è capire quando e in che misura il bus DC scarica potenza sulla resistenza di frenata, in entrambe le modalità.

[mario_maggi]

bekoki,
temo che il sistema che avete progettato sara' carente in precisione.
Hai provato a vedere le specifiche su questo punto? Di solito non ci si accontenta di un +/- 20% nelle misure, temo che la misura di coppia indiretta (senza torsiometro) non potra' essere molto piu' precisa. Dubito che non ci sia slittamento tra ruote e rulli, se fai frenate brusche.
Ci sono tre stati per il drive:
a) fase con erogazione di potenza attiva verso il motore brushless
b) fase senza erogazione di potenza, mentre il generatore brushless genera la sola potenza necessaria a tenere attivo il drive
c) fase in cui il generatore brushless eroga la potenza necessaria a tenere attivo il drive piu' altra potenza che verra' scaricata totalmente sul resistore di frenatura.
Attenzione: il resistore di frenatura non e' quasi mai comandato in continuo ma in PWM, quindi di fatto la frenatura non sara' continua ma a impulsi. Questo dettaglio e' ininfluente se si fanno misure grossolane, ma diventa importante se si vuole misurare la coppia durante una frenata di emergenza usando il motore brushless.
Data la minima potenza in gioco, non ritengo conveniente adottare un convertitore rigenerativo in rete. Se la potenza fosse stata maggiore ed il tempo di utilizzo elevato, ti avrei consigliato di adottare un alimentatore bidirezionale con recupero dell'energia in rete, come quelli che vengono usati normalmente nelle sale prova dei veicoli ibridi o elettrici.

In un'altra modalità di funzionamento (2), il motore impone un certo numero di rpm (concordi con il senso di marcia del veicolo) e misura la coppia che deve fornire per contrastare quella erogata dal veicolo, caratterizzandone così le prestazioni.

Non ne sarei cosi' certo.
Ciao
Mario

[bekoki]

Ciao Mario,
il banco è stato costruito per agevolare la fase di test e prototipazione di un veicolo elettrico (potenza massima nominale dei motori: 750W), in maniera da evitare di dover andar su strada. Qualche compromesso in termini di precisione era stato quindi accettato, soprattutto per evitare i costi di un torsiometro, però onestamente non mi aspettavo un'imprecisione così potenzialmente importante... Ad oggi si è comportato abbastanza bene (era in costruzione quando sono stato assunto ed è in funzione già da un po'), ma sulla base di quello che mi dici credo che sia il caso di fare qualche ulteriore verifica...

[...]

In un'altra modalità di funzionamento (2), il motore impone un certo numero di rpm (concordi con il senso di marcia del veicolo) e misura la coppia che deve fornire per contrastare quella erogata dal veicolo, caratterizzandone così le prestazioni.

Non ne sarei cosi' certo.
Ciao
Mario

Ti riferisci alla scarsa precisione o c'è altro che mi sfugge?

Grazie,

Alessandro

[mario_maggi]

bekoki,
come avete concluso?
Ciao
Mario

[bekoki]

Ciao,

scusa la risposta tardiva, ma era da un po' che non guardavo il forum eseguendo il login.
Alla fine è stata mantenuta la configurazione originale (senza torsiometro, con lettura indiretta) e dopo una fase di test e taratura empirica i risultati non sono stati male, consentendo una buona ripetibilità ed anche una precisione soddisfacenti, ottenendo a banco risultati paragonabili a quelli su strada ed ai dati acquisiti con altre metodologie.
Alla fine sul banco il veicolo ne ha macinati davvero tanti di chilometri..


Alessandro