Misurazione della pressione aerodinamica nel settore automotive EV – On-car

APPLICAZIONE: OTTIMIZZAZIONE AERODINAMICA NEL SETTORE AUTOMOTIVE

L’applicazione:

Un fattore chiave nella determinazione delle prestazioni e del range di percorrenza di una vettura EV è l’analisi delle prestazioni aerodinamiche. Queste ultime incidono enormemente sulla dinamica del veicolo e, in ultima analisi, sull’autonomia offerta da una singola carica.

Le principali applicazioni industriali si incentrano sull’aerodinamica, focalizzandosi sull’analisi della resistenza che l’aria oppone al moto della vettura, e sull’ aerotermodinamica, dove l’obbiettivo è garantire che le batterie e i motori rientrino sempre nella loro finestra operativa ottimale.

La resistenza aerodinamica è un fattore significativo nel determinare le prestazioni, e soprattutto la distanza che un’auto può percorrere. Ogni tipo di ostacolo che impedisce ad una vettura di muoversi attraverso l’aria nel modo più efficiente ha un impatto diretto sul suo range di percorrenza, oltre a generare turbolenze, rumore, e altri tipi di asperità nell’esperienza di guida.

Date le regolazioni sempre più restrittive legate alle diverse omologazioni per ogni Paese, l’abilità dell’ingegnere aerodinamico nella ricerca del vantaggio prestazionale porta alla necessità di effettuare misurazioni e analisi sempre più accurate, e di farlo meglio delle aziende competitors. L’innovazione e la sperimentazione sono al loro apice in un mercato in rapida evoluzione e altamente competitivo, dove il consumatore si aspetta uno sviluppo rapido ed una progressiva evoluzione del prodotto. I migliori aerodinamici sono di conseguenza molto apprezzati e rispettati.

Il design esterno di una vettura viene influenzato dall’estetica e dalla necessita di rappresentare il marchio aziendale, sempre più spesso tuttavia, l’importanza delle superfici aerodinamiche porta gli ingegneri a tenere conto di ogni minimo dettaglio al fine di ridurre la resistenza aerodinamica e  estendere l’autonomia della batteria. Il ruolo dell’aerodinamico nell’industria delle auto EV diventa sempre più importante con l’avvento di importanti cambiamenti nei sistemi propulsivi delle vetture.

L’aerodinamico ha generalmente a disposizione tre strumenti per concretizzare le sue idee e testare il suo design: la CFD, la galleria del vento e le misurazioni reali a bordo della vettura.

La CFD (Computational Fluid Dynamics) è spesso sia il primo passo sia l’opzione più economica per restringere il campo di opzioni da considerare, ma non fornisce il quadro completo!
Grazie alla CFD, gli aerodinamici riescono a selezionare i migliori concepts e a costruire modelli in scala da testare in galleria del vento. In questo tipo di ambienti altamente controllati, si imposta un lavoro metodico orientato verso le soluzioni che verranno successivamente utilizzate sul veicolo da produrre.
I prodotti Scanivalve, come ad esempio lo scanner di pressione MPS, eccellono nelle misurazioni in galleria del vento, fornendo dati sensibili, accurati, veloci, e sincronizzati, permettendo così lo svolgimento di ulteriori analisi.

Dopo le simulazioni CFD e i test in galleria del vento, il nuovo componente viene prodotto in scala reale e montato sulla vettura, sulla quale vengono poi effettuati il test finali su strada o in pista, per accertarsi che offra prestazioni vantaggiose anche nel contesto dell’intero veicolo in condizioni reali.

La sfida della misurazione:

In galleria del vento, la strumentazione è altamente sensibile, accurata e reattiva, ma solo in condizioni relativamente semplificate e ideali. Gli strumenti solitamente utilizzati in galleria del vento sono generalmente molto costosi, ingombranti, e non abbastanza robusti per poter essere sfruttati nella vettura in presenza vibrazioni, rumore e infine variazioni di temperatura e pressione ambientale.
In queste condizioni è necessaria una misura miniaturizzata e robusta.
La soluzione ideale sarebbe anche un sistema di misura distribuito, che sia in grado di acquisire dati nelle aree in cui sono direttamente necessarie e che migliori la capacità di misurare localmente intorno al veicolo, spesso in aree ristretti dove non è possibile accedere con soluzioni standard.

Le misure di pressione sulle superfici aerodinamiche dell’auto tradizionalmente comportavano tradizionalmente l’uso di lunghi tubi collegati direttamente a degli scanner solitamente montati in posizioni centrali.
Tuttavia, questo tipo di soluzione portava a problematiche quali l’intrappolamento o l’attorcigliamento dei tubi stessi e l’imprecisione della risposta in frequenza, oltre a perturbare il flusso rendendo la misura molto invasiva. Mantenere la lunghezza del tubo più possibile ridotta avrebbe offerto un vantaggio significativo in termini di risposta in frequenza, prestazioni, e accuratezza complessiva della misura, soprattutto se abbinata ad una correzione in tempo reale dei cambiamenti atmosferici.  Era necessario un nuovo concetto che portasse lo scanner il più vicino possibile al punto di misura, riducendone al minimo il peso e la lunghezza dei tubi.

A differenza delle auto da corsa, i livelli di pressione osservati nel settore dei veicoli elettrici possono essere molto piccoli e vengono facilmente sopraffatti dalle variazioni della pressione atmosferica, fornendo dati in tempo reali sul miglioramento delle prestazioni errati.
Si era rivelata quindi necessaria una soluzione che non solo fosse in grado di misurare le variazioni di pressione barometrica in tempo reale, ma che presentasse anche la sensibilità necessaria per rilevare le variazioni di pressione causate da un veicolo in movimento a velocita relativamente basse.

LA SOLUZIONE

Scanner di pressione differenziale reale, compatto, e ad alte prestazioni:

– Il più piccolo e leggero scanner di pressione disponibile sul mercato

– Misura di pressione multicanale ad alta precisione

– Misura differenziale reale

– Struttura esterna leggera in fibra di carbonio

– Microprocessore integrato

– Uscita ad alta precisione direttamente in unità ingegneristiche

– Uscita CANbus

– Gamma completa di accessori di installazione standard del settore

– Ampia gamma di applicazioni aerodinamiche

EvoScann® P8D è stato sviluppato per consentire la misura diretta delle pressioni dinamiche, eliminando in tempo reale gli offset dovuti alle variazioni della pressione barometrica; un vero e proprio dispositivo di misurazione della pressione differenziale.

Grazie alle dimensioni e al peso ridotti, può essere montato in un ampio range di posizioni differenti sull’auto così da fornire dati di alta precisione e completamente digitali al nodo CANbus più vicino. Ogni canale di pressione è oltretutto corretto in temperatura per fornire una precisione ottimale in anche condizioni variabili.

È possibile montare più EvoScann sulle principali superfici aerodinamiche di interesse, o addirittura all’interno di esse, per raccogliere i dati essenziali direttamente dall’auto o da un sistema di registrazione CANbus esterno. In questo modo, l’EvoScann® diventa parte integrante dell’infrastruttura dell’auto.

Basandosi sulle pressioni aerodinamiche più basse riscontrate nei veicoli stradali, Evolution Measurement ha sviluppato un prodotto con intervalli più bassi e sensibilità più elevata, in modo da rendere possibile la misura di un differenziale di pressione di 20mbar o 100 mbar, e raggiungendo un’accuratezza dello 0,1% del fondo scala, offrendo al mercato l’unico scanner di queste dimensioni in grado di farlo.

Oltre da una versatile gamma di scanner di pressione ad alte prestazioni, Evolution Measurement offre la più ampia gamma di accessori, tra cui tubazioni di pressione, tubi, e connettori che consentono di mettere in funzione il modello da provare in modo rapido ed efficiente. Altri prodotti offerti per questo settore includono sonde multiforo personalizzate, array di rastrelliere e patch di pressione da utilizzare per determinare le pressioni aerodinamiche nei punti più interessanti del veicolo.