Una de las dudas que suscitan los motores eléctricos en las ruedas es su capacidad de aislamiento ante las vibraciones y los ruidos generados, especialmente en las frecuencias más altas. A diferencia de los motores situados en los ejes, o en una posición más elevada en la cadena cinemática, los motores en rueda no cuentan con la suspensión del vehículo para que aísle sus vibraciones. El estudio del comportamiento de estos motores exige la medición, en condiciones reales de funcionamiento, del ruido, las vibraciones y las asperezas que recorren el vehículo y llegan al habitáculo.
La empresa lituana Elaphe Propulsion Technologies se centra en la innovación, la investigación y el desarrollo de motores en las ruedas para vehículos eléctricos. Actualmente trabaja para asegurarse de que su tren motriz no emita vibraciones excesivas, provocando ruido que acaba introduciéndose en el habitáculo a través de la estructura, y reduciendo el confort de marcha. Hasta la fecha, ha fabricado varias generaciones de prototipos que se están probando en diferentes vehículos y que sirven para mostrar a sus clientes que cumplen con los estándares y las regulaciones de la industria automotriz.
Componentes del motor en rueda de Elaphe Propulsion Technologies.
La importancia del control de la vibración de un motor radica en la transmisión del ruido que produce a la estructura, lo que puede comprometer la comodidad de los pasajeros. Para que un motor emita bajos niveles de vibración, es necesario un cierto grado de aislamiento. Para comprender como resolver el diseño en los motores en rueda, Elaphe ha realizado un análisis de la ruta de transferencia de esas ondas vibratorias en sus vehículos mula de pruebas. Los resultados se han utilizado en el desarrollo del producto.
Para este estudio se empleó el sistema de adquisición de datos Dewesoft Sirius, especialmente diseñado para entornos hostiles. Cada segmento de estos equipos incluye varios sensores, así como acelerómetros, micrófonos y entradas analógicas, conectadas al CAN BUS (Controller Area Network) del vehículo, que permite la transmisión de los datos. Para la prueba se utilizaron tres segmentos de Sirius sincronizados y alimentados por la batería del vehículo, capaces de medir los datos del ruido, las vibraciones y las asperezas (NVH - noise, vibration y harshness). El análisis se realizó en más de una docena de vehículos propios y de clientes sobre los que se habían realizado modificaciones en el tren motriz y ajustes en la suspensión.
Montaje del sensor alrededor del motor y los componentes de la suspensión.
El equipo de medición se conectó al vehículo de manera segura. Se montaron varios sensores debajo del chasis, en las masas no suspendidas y en los componentes de la suspensión. El sistema de adquisición tuvo que ser alimentado en alta tensión. Si bien es posible el suministro directo de energía desde el sistema de baja tensión del vehículo, para las mediciones más sensibles se utilizó una batería de Dewesoft, con el objeto de no introducir ningún ruido de los convertidores de energía portátiles.
Una vez comprobado el equipamiento, con el vehículo en marcha sobre la pista de pruebas, se registraron las mediciones de los niveles de ruido y vibración en los motores en las ruedas, en el chasis y en el habitáculo. Los datos recopilados se procesaron posteriormente y revelaron la cantidad y el espectro de vibración intrínseca que penetraron en el vehículo y produjeron ruido en el interior la cabina.
Pruebas reales de los motores eléctricos en rueda de Elaphe Propulsion Technologies.
A partir de este estudio, Elaphe ha podido aislar las frecuencias más problemáticas y conocer los puntos en los que debe trabajar a nivel de motor. Estableció las pautas para abordar cada uno de los problemas que crea cada parámetro NVH medido, para mejorar la experiencia de sus clientes.
Según la empresa ya han resuelto muchos de ellos y están trabajando en el resto. Elaphe ha logrado eliminar prácticamente todas contribuciones al ruido que el tren motriz introduce en la cabina realizando cambios significativos en el diseño de los motores y en los algoritmos de control de la electrónica de potencia. Además, ha contado con la colaboración de varias empresas especializadas en el desarrollo de sistemas de suspensión con las que ha evaluado el progreso de sus trabajos. Estos son un requisito previo para que el producto sea aceptado en el mercado.
"La rápida curva de aprendizaje para el uso de equipos de medición y el apoyo de Dewesoft, prestando los equipos adicionales para las mediciones más exigentes, nos permitió identificar y caracterizar las condiciones críticas de operación", asegura Martin Strojnik, jefe de desarrollo en Elaphe. "Basado en esto, Elaphe ha podido establecer una estrategia eficiente para la reducción del NVH y monitorizar los progresos".