Leistungsmessung bei Elektrofahrzeugen

Mesure de la puissance sur les véhicules électriques

Lors de l'évaluation de systèmes techniques, la distribution de l'énergie à un moment donné est d'une importance capitale. En rapportant l'énergie à une unité de temps, on obtient la puissance comme variable caractéristique de l'état du système.

 

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Le rendement d'un moteur électrique est l'une des variables décisives dans l'optimisation de l'autonomie réalisable d'un véhicule électrique pour une capacité donnée du système de batterie. Le rendement résulte du rapport entre la puissance de sortie mécanique et la puissance d'entrée électrique effective. Pour déterminer le rendement d'un moteur électrique, il faut saisir à la fois l'entrée électrique et la sortie mécanique.

 

L'une des tâches typiques de mesure dans le développement des véhicules électriques est de déterminer la puissance de la chaîne de traction électrique, c'est-à-dire la batterie, le convertisseur et le moteur électrique. La détermination correcte de la puissance effective dans un système triphasé entre le convertisseur et le moteur électrique comporte de nombreux aspects.  Vous devez accorder une attention particulière au matériel de mesure utilisé, à la configuration de la mesure, au taux d'échantillonnage et à l'évaluation des données afin d'obtenir des résultats précis. D'une part, l'alimentation CC du système de batterie est une liaison CC monophasée avec des ondulations superposées et, d'autre part, le système triphasé entre le convertisseur et le moteur où les courants du moteur sont déterminés par la vitesse de rotation ainsi que par les harmoniques résultant de la modulation de largeur d'impulsion (PWM).

La puissance active peut être convertie en d'autres formes de puissance (mécanique, thermique, etc.). La puissance réactive impose une contrainte supplémentaire au circuit et la puissance apparente est la somme géométrique/vectorielle des deux.

Voici un aperçu de ces calculs :

Puissance effective (P) :

La puissance effective, également appelée puissance réelle ou puissance active, représente la puissance réelle consommée ou fournie par une charge. Elle est calculée en multipliant les valeurs instantanées de tension et de courant et en prenant la moyenne sur une période donnée.

Puissance apparente (S) :

La puissance apparente représente la puissance totale circulant dans un circuit, y compris la puissance effective et la puissance réactive. Elle est calculée en multipliant les valeurs instantanées de la tension et du courant sans tenir compte de leur relation de phase.

Puissance réactive (Q) :

La puissance réactive représente la composante inactive de la puissance qui oscille entre les sources et les charges en raison d'éléments inductifs ou capacitifs dans le circuit. Elle est calculée en multipliant les valeurs instantanées de tension et de courant et en prenant la moyenne sur une période de temps spécifique tout en tenant compte de leur relation de phase.

 

Pour les systèmes triphasés, il s'agit d'additionner les puissances de chaque phase.

Facteur de puissance (PF) :

Le facteur de puissance représente le rapport entre la puissance effective et la puissance apparente et indique l'efficacité avec laquelle une charge utilise l'énergie électrique. Il est calculé en divisant la puissance effective par la puissance apparente. PF = P / S. Le facteur de puissance est généralement exprimé en décimales ou en pourcentage.

Normalement, le courant et la tension contiennent des harmoniques de plus haute fréquence : Dans le cas de quantités périodiques non sinusoïdales de courant et de tension, il est utile de représenter les signaux périodiques selon Fourier. Cela peut être utilisé pour montrer quelles fréquences du courant et de la tension contribuent à la puissance effective et déterminer ainsi la largeur de bande ou le taux d'échantillonnage requis de l'analyseur de puissance.

Il est important de s'assurer que les appareils de mesure de la puissance utilisés dans les VE sont correctement étalonnés et ont une précision et une résolution suffisantes pour répondre aux exigences de l'application. L'entretien et l'étalonnage réguliers de l'analyseur de puissance et de l'analyseur de qualité d'énergie sont essentiels pour garantir des relevés précis et des performances optimales du système électrique du véhicule électrique.  

Les appareils de mesure de puissance HT permettent de mesurer directement des tensions jusqu'à 1000 V RMS. En outre, il existe des entrées pour les sondes de courant, les bobines de Rogowski et les shunts de mesure. La réalisation de calculs de puissance pour 1, 2 ou 3 phases en ligne dans un système de mesure est une pratique courante dans la mesure et l'analyse de la puissance électrique. L'équipement de mesure de la puissance comprend généralement divers capteurs, transducteurs et algorithmes pour calculer avec précision les différents paramètres de puissance tels que la puissance effective, la puissance apparente, la puissance réactive et le facteur de puissance. Tout cela peut être fait en ligne avec notre analyseur de puissance et notre analyseur de qualité d'énergie.

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