מערכות בדיקה נמצאות בשימוש רחב בתעשיית המכוניות והחלל.
קיימים מספר יישומים אופייניים בתעשיית הרכב למערכות הנעה:
מערכות לביצוע מבחני דרך לתעשיות הרכב והאופנועים
מערכות לבדיקת מנוע – כהכוונה לייצור של מנועים חשמליים ומנועי בעירה פנימית
מערכות תיבות הילוכים/ Gearbox ליצרנים בתעשיית הרכב והמכונות
מערכות לבדיקת רכבים חשמליים – עם אספקת DC להפעלת ממיר הרכב
יצרני רכב לעתים קרובות בוחרות באופן אקראי במנועים מקווי הייצור שלהם ומשתמשים בהם כדי לבצע בדיקות קפדניות כדי לאשר האם המנועים שייצרו עומדים בכל דרישות תכנון הפיתוח והעיצוב.
בנוסף לבדיקות אלו המתבצעות בתוך החברה שמייצרת את המנועים, קיימים מערכי בדיקות רכב שמבוצעות על ידי גורמים מקצועיים ומומחים חיצוניים. לדוגמה, לחוריבה מירה, המהנדס המוביל לבדיקות רכב באנגליה, יש ניסיון רב במתן שירותי הנדסה של בדיקות לתעשיית הרכב העולמית, בדיקה של עמידה בתקנות ולסטנדרטים, בדיקות להתאמה לדרישות ספציפיות ללקוח ולבסוף גם פיתוח נהלים ושיטות בקרה ובדיקה אפקטיביים. ארגון זה מתגאה בלא פחות מ-37 מתקני בדיקה מרכזיים, כולל קבוצה מקיפה של בדיקות הנעשות במעבדות בטיחות (התרסקות, סימולציה השפעה, הולכי רגל) ובדיקות של עמידה בתקנים של איכות הסביבה כמו רמת האוירודינמיות של הרכבים, תאימות אלקטרומגנטית ומבנים ורכיבים נוספים של הרכב.
ווסתי המהירות AC המאופיינים במהירויות משתנות, מתאימים בדיוק לבדיקות של מערך יישומים ברכבים אוטונומיים, מאחר והם יכולים לדמות באופן חזרתי תנאים אמיתיים בצורה דינמית מאוד, מדויקת וליניארית. התגובתיות הגבוהה של ווסתי ה-AC, מאפשרת עצירה והתנעה מהירה המדמה אירועים של מהירויות גבוהות.
דרייברים רגנרטיביים משמשים לעתים קרובות בבדיקות של רכבים אוטונומיים, מאחר שהדרייב מסוגל לחדש את החשמל כאשר המנוע סופג אנרגיה או מספק עומס, ובכך משמר אנרגיה זו ומצמצם את עלויות התפעול.
כל הדרייבירים המשמשים ביישומים אלה צריכים להיות מותאמים באופן אופטימלי עבור יעילות אנרגטית ורמת דיוק גבוהה, עם רמות מתח וזרם נמוכים. תגובתיות של המומנט חייבת להיות מעולה, מאחר והדרייברים משמשים לעתים קרובות כמגברים של המומנט, כך שהזמן ממומנט ההתייחסות למומנט של מוט המנוע צריך להיות ממוזער – ככל שהמומנט בפועל עוקב בדייקנות ובמהירות אחר מומנט ההתייחסות, כך קל יותר למערכת הבקרה לבחון טוב יותר את הביצועים של המנועים.
שילדת הרכב
הסוגים הנפוצים ביותר של מבחני כלי רכב הם בדיקות הדינמומטרים של השלדה, המנוע והממסרים. בדיקת השסי בדרך כלל כוללת ווסת מהירות אחד ומנוע אחד לכל ציר או גלגל, תלוי בסוג הבדיקה שמבוצעת.
חברת Control Techniques מייצרת מנוע ייחודי ומערכות בדיקה של שסי, טרנסמישן ומערכות בדיקה נוספות לתעשיית הרכב. החברה מספקת ציוד בקרה של מנועים ודרייברים לחברות מובילות רבות בתחום זה, כולל Castrol, Cosworth Technology, Delphi ו-Shell.
מערכות הבדיקה דורשות שליטה בזמן אמת ועיבוד כי הן חייבות להיות מסונכרנות ומדוייקות ולתת בדיוק את אותו עומס/מהירות פרופיל כמו רכב אמיתי. התגובה של לולאת הבקרה חייבת להישאר בעקביות בתוך זמן מחזור נתון – בדרך כלל 3.25ms. גם הדרייב צריך להיות מסוגל לדמות מצבים של מהירות ועומסי יתר. כאשר המנוע מתניע ומאיץ, הדרייבר חייב להשתנות למומנט אפס כדי לדמות השבתת מנוע. מן הסתם, ביצועים אלו לא יכולים להיות בדינמומטרים קונבנציונאליים.
מבחני בלימה
במקרה של מבחני בלימה, הפרופילים ומסלולי הבדיקה חייבים להיות ייחודיים, כך שניתן יהיה לדמות ולשחזר התנגדויות בזמן הנהיגה באופן מציאותי ככל האפשר, כולל בלימה, האצה, נסיעה בסיבובים, cross-country ו-off-roading. כמו כן נבדקים כאן גם מערכות בלימה נגד נעילה (ABS) והיגוי כוח חשמלי (EPS).
עמדות לבדיקת מנועים
מערכות של ווסתי מהירות משמשות בעמדות של בדיקת מנועים, הן במרכזי הפיתוח והן בקרב יצרני המנועים. כמו בכל עמדת בדיקה, המפתח הוא לדמות במדויק את תנאי ההפעלה היומיומיים.
ישנן דרישות ספציפיות להערכת האיכות של בעירה ומנועים חשמליים, כגון מגוון רחב של דפוסי בדיקה ומהירויות, מומנט ומומנט נגד מחזורי, בדיקות סיבולת ועומסים לטווח קצר.
ממירי תדר יכולים ליצור במדויק את עקומת המומנט הנדרשת, תוך מיחזור האנרגיה הנוצרת במנוע הבעירה, ובכך חוסכים את אספקת החשמל מהזרמים הסינוסיאידים.
מהנדסי הבדיקות יכולים גם לכוון את מדגם הבדיקה למהירויות ומומנטים ספציפיים, באופן שניתן יהיה לחשוף גבולות טכנולוגיים והתנגדויות.
תיבות הילוכים
בבדיקות של תיבות הילוכים, הפולסים של המומנט והמאפיינים השוטפים של מנוע בעירה פנימית מוחלים על תיבת ההילוכים/הממסרות שנבדקות. על ידי יצירת תקשורת בין כל בקרי ההנעה באמצעות תקשורת בזמן אמת Ethernet, הסינכרון הנדרש של מעגלי המהירות הנוכחיים ומהירות הבקרה מבטיח שתוצאות הבדיקה משקפות תנאים אמיתיים. זה ימנע את הצורך בהתאמות איזון לא רצויות במערכת הבקרה.
כוח אלקטרוני משמש לכניסות קלט פלט עבור מגוון רחב של סוגי תיבות הילוכים/ממסרות. ארבע מכונות עומס מחליפות את מערכת הגלגל/הכביש ומייצגות את פרופיל הנהיגה, בעוד שדרייבר קלט מדמה את מנוע הבעירה הפנימי.
סימולציית מנוע מומנט (ETPS) משחזרת את מנוע הבעירה הפנימית על עמדת פיתוח הבדיקה. כדי לעמוד בדרישות גבוהות עבור סוג זה של עמדת מבחן, משתמשים במנועים אסינכרוניים עם מגנט קבוע לצד מנוים סינכרוניים רגילים.
ציוד בדיקה לכלי רכב חשמליים
התפתחויות חדשות דורשות טכניקות בדיקה חדשות. הבדיקות על כלי רכב היברידיים ו/או החשמליים, הכוללות את ממיר הרכב, המנוע ותיבת הילוכים, יכולות להתבצע כבדיקה אחת של מערכת שלמה, המחוברת כולה בתצורת DC bus, המאפשרת התחדשות (בעת בלימה למשל) או התנעה מחדש.
עבור כוח מנוע מותקן נתון, משמעות הדבר היא שמדובר בצמצום הספק החשמל של הרשת, ובכך חוסך משאבים ועלויות אנרגיה. מאפיין מרכזי של המערכת הוא שכל לולאות הבקרה מסונכרנות אשר מקטין באופן משמעותי את הסיכון של תהודות המערכת.
מר אנדי פאי הינו העורך והכתב הטכני מזה 40 שנה של מגזינים בתחום בקרת הינע ואוטומציה תעשייתית.
באדיבות “דור הנדסה”, הנציגים של חברת NIDEC ו-Control Techniques בישראל
