Online efficiëntiemaximalisatie van aandrijvingen met behulp van een calorimeter in de loop

Energie-efficiëntie is een kritisch aspect bij het ontwerp en de werking van bewegingssystemen. Bij mobiele toepassingen kan een kleine vermindering van de aandrijflijnverliezen een waardevolle invloed hebben op de levensduur van de batterij en de actieradius van het voertuig. Ook voor stationaire machines is vermindering van de verliezen belangrijk, aangezien de productieprocessen een aanzienlijk aandeel hebben in het energieverbruik van de industrie. Klassiek worden de verliezen van een bewegingssysteem of subcomponent tijdens het ontwerp offline geminimaliseerd met behulp van modellen, bijvoorbeeld met behulp van Finite Element Analysis voor elektrische machines, elektro-thermische modellen van batterijsystemen, equivalente circuits voor vermogenselektronica, bewegingssimulatie voor mechanica, enz. Het nauwkeurig modelleren van verliezen is een uitdaging, vooral als deze afhangen van thermische aspecten. Het resulterende optimale ontwerp wordt dan ook beperkt door de nauwkeurigheid van de gebruikte modellen. Hoewel bepaalde ontwerpkeuzes na de bouw van het prototype niet kunnen worden gewijzigd, kunnen verscheidene instellingen tijdens het testen nog worden geoptimaliseerd, bijvoorbeeld de schakelfrequentie van de aandrijving, de instellingen van de koelpomp, de DC-spanning, het bewegingsprofiel, de besturingsinstellingen, enz. Deze kunnen iteratief worden geoptimaliseerd om werkelijk minimale verliezen te garanderen, maar dat vereist een nauwkeurige verliesmeting in de optimalisatielus. Voor een nauwkeurige verliesmeting zijn twee gangbare technieken beschikbaar, namelijk input-output of calorimetrie. Vergeleken met input-output heeft een calorimetrische meting een grotere nauwkeurigheid, maar ze is traag omdat het tijd kost om een thermisch evenwicht te bereiken.