EPOS4 / IDX: "Torque Actual Value" Objekt?

Thema:

• Welche Bedeutung und Skalierung hat das Objekt "Torque actual value" der EPOS4 bzw. IDX?
• Wie wird der Wert des Objekts "Torque actual value" bestimmt?

Lösung:

1.) Skalierung des Objekt's "Torque actual value"

Die Werte der Objekte "Torque actual value" (0x6077) und "Torque actual averaged" (0x30D2-01) sind in [Promille] (= 1/1000) angegeben bzw. beim EPOS Studio "Data recorder" in [%] und beziehen sich auf den "Motor rated torque" (0x6076) in[μNm], d.h. das "Nennmoment" des Motors (welches in [mNm] spezifiziert ist).

In der "EPOS4 Firmware Specification" finden sich die detaillierten Informationen zu diesen Objekten:
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2.) Bestimmung des "Motor rated torque"

Das "Motor rated torque" (0x6076) (= Motornennmoment) wird von der EPOS4 bzw. IDX über den "Nominal current" (0x3001-01) des Motors (= Motornennstrom) multipliziert mit dessen "Torque constant" (0x3001-05) (= Drehmomentkonstante) berechnet. Diese beiden Motordaten müssen während der Inbetriebnahme im EPOS Studio "Startup" Wizard entsprechend den Angaben im Motor-Datenblatt konfiguriert werden.

Beispiel: "EC-i 40", PN: 496651
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Der Wert des Objekts "Torque constant" (0x3001-05) kann manuell im "Startup" Wizard (basierend auf den Datenblatt-Angaben des Motors) eingegeben werden oder während des "Regulation Tuning" automatisch bestimmt werden.

Wichtig:
Der Wert des "Nominal current" (= Nennstrom) und die "Torque constant" (= Drehmomentkonstante) muss korrekt konfiguriert sein. Ansonsten ist der intern berechnete Wert des "Motor rated torque" (0x6076) fehlerhaft und die ausgelesenen Drehmomentangaben (= "Torque values") können irreführend sein.

3.) Berechnung der "Torque values" (= Drehmomente)

Für die Ermittlung der Motordrehmoment ist kein Drehmomentsensor vorhanden!
Jedes Objekt mit einer Drehmoment-Angabe liefert deshalb nur einen berechneten Wert zurück, der auf dem gemessenen "Current actual value" (0x30D1-02), d.h. dem Motorstrom multipliziert mit der "Torque constant" (0x3001-05), d.h. der konfigurierten oder im Tuning bestimmten Drehmomentkonstante basiert.

Die Promille-Angabe des "Torque actual value" (0x6077) basiert auf der folgenden Formel:

• "Torque actual value" [Promille] = ("Current actual value" [mA] / "Nominal current" [mA]) * 1000

Das Drehmoment [mNm] kann basierend auf der Promille Angabe des "Torque actual value" (0x6077) mit den folgenden Formeln berechnet werden:

• Torque [mNm] = ("Torque actual value" [Promille] / 1000) * ("Motor rated torque" [μNm] / 1000)
• Torque [mNm] = ("Torque actual value" [Promille] / 1000) * "Motor rated torque" [mNm]
• Torque [mNm] = ("Torque actual value" [Promille] / 1000) * ("Nominal current" [mA] / 1000) * ("Torque constant" [μNm/A] / 1000)
• Torque [mNm] = ("Torque actual value" [Promille] / 1000) * "Nominal current" [mA] / 1000) * "Torque constant" [mNm/A]
• Torque [mNm] = ("Torque actual value" [Promille] / 1000) * "Nominal current" [A] * "Torque constant" [mNm/A]

4.) Genauigkeit der Drehmoment-Angaben?

Aufgrund der Tatsache, dass es es sich bei den durch die Steuerung zurückgelieferten Drehmoment-Angaben nur um berechnete Werte handelt können diese von Messwerten abweichen, die abgangsseitig mit einem Drehmomentsensor erfasst werden. Es sind hierfür verschiedene Gründe verantwortlich:

• In die Drehmomentberechnung fliessen (wie oben genannt) einige "Konstanten" ein, die korrekt konfiguriert werden müssen, aber auch typische Toleranzen von +/-10% aufweisen.
• Die Motorwicklungstemperatur hat ebenfalls eine geringe Auswirkung auf die "Konstanten".
• Falls ein Getriebe vorhanden ist, kann dessen Wirkungsgrad (im effektiven Arbeitspunkt) massgeblich sein für den Unterschied des berechneten Motor-Drehmoments und dem abgangsseitigen mit einem Drehmomentsensor dynamisch gemessenen Wert.

Zusammenfassung:

• Die von der EPOS4 oder dem IDX zurückgelieferten "Torque values" (= Drehmomentwerte) sind Promille-Angaben (= 1/1000) in bezug zu dem "Motor rated torque" (0x6076), d.h. Motornennmoment.
• Bei den "Torque values" (= Drehmomentwerten) handelt es sich nur um intern berechnete Werte basierend auf der Motorstrom-Messung und Motor-Konstanten. Diese abgeleiteten Drehmomentwerte sind nicht(!) hochgenau.
• Falls eine exakte Drehmomenterfassung (insbesondere am Getriebeabgang) notwendig ist, wird abgangsseitig ein Drehmomentmessgerät oder -sensor benötigt, welcher das Drehmoment dynamisch während der Bewegung messen kann.