독일 Lenting시 소재 음향 센터는 최첨단 사륜구동차용 음향 롤러 동력계를 개발했다. 아주 소형의 디자인이 특징으로, 자동차 개발 시 평안한 승차감, 즉 진동 수준이 낮은 조용함을 목표로 할 때 요구되는 특정 사항을 해결한다.
제어되는 각각의 모터 드라이브가 콤팩트형 전체 개념의 한 부분으로서 서로 조화되고 조정되는데 그 초점이 있다.
운전자는 가능한 최고의 안전 수준과 우수한 가격 대비 성능 비율 외에도 높은 수준의 편안함과 세련미를 기대한다.
여기서 차량 전체의 소음 배경이 결정적인 역할을 한다. Akustikzentrum Lenting(AZL)사와 같은 업체는 최첨단 기법을 사용하여 불쾌한 잡음이나 진동을 잡아내는 기술 장비와 노하우를 자동차 제조업체에 제공한다.
AZL은 2013년 초 이래 지멘스와 긴밀한 협력을 통해 최신 세대의 롤러 동력계를 성공적으로 사용해 왔다. AZL의 대표 이사 Michael Zehner는 말한다, “저희는 신규 동력계를 위한 자동화, 저전압 개폐 장치, 구동 기술, 사용자 인터페이스 및 운용 기기 등의 분야에서 전적으로 지멘스의 제품을 선택했습니다. 이러한 결정을 한 이유는 여러 가지입니다. 우선, 당사는 지멘스와의 관계에서 항상 좋은 일들을 경험했습니다. 또 다른 이유는, 제품에 10년 동안 필요할 때마다 예비품이 제공되는 고품질의 부품이 설치되었다는 점을 고객들이 좋아한다는 것 입니다.”
이러한 협력의 결과가 바로 세계 최소형 음향 사륜구동 롤러 동력계이다.
지멘스 휴대용 패널을 사용한 차량 시험
Zehner는 설명한다, “공간은, 특히 시험대를 현대화하고자 하는 OEM에게 중요한 이슈입니다. 구형 시험 시스템은 제거 되었고 신규 요구 사항을 준수하는 고성능 시스템을 지정된 공간에 설치하여야 합니다. 저희 제품은 디자인이 극도로 소형 이라는 특별한 장점을 가지고 있으며, 일반적으로, 대체되는 시스템보다 적은 공간을 차지합니다.”
수냉식 Simotics T-1FW3 토크 모터 4대를 개별 드라이 브로 시험대의 동력계 드럼에 직접 장착하여 콤팩트형 디자인 을 가능하게 했다.
영구 자석 동기 모터 4대에 기초한 이 솔루션으로 AZL은 해당 부문에서 성공적으로 완전히 새로운 시대를 선도했다.
Zehner가 설명한다, “저희는 콤팩트형 전체 개념의 단축 모터 드라이브를 출시하고자 하였습니다. 그래서 저희는 모터가 자체 기초에 장착되고 장축을 통하여 동력계에 체결되는 직결 드라이브를 채택하는 전통적인 시스템 개념을 개발하였습니다. 이는 독창적인 개념이며, 단단한 기계식 전송의 결과로 매우 우수한 폐-루프 제어 품질을 달성할 수 있습니다.”
아래쪽에서 본 지멘스 Simotics T-1FW3 토크 모터를 장착한 콤팩트형 롤러 동력계
AZL에서 시행되듯이 음향 시험은 특히 폐-루프 제어 기술에 관련한 특별 요구 사항을 충족시켜야 한다. 예를 들면, 다양한 도로 조건을 시뮬레이션하기 위하여 다양한 표면이나 작은 장애물을 장착한 동력계 롤은 완벽히 동기화되어 작동해야 한다. 또한, 사용자가 개별 롤을 정밀하게 제어하여 코너 주변 운전을 시뮬레이션할 수 있어야 한다.
Zehner는 말한다, “노면의 기복을 시뮬레이션하기 위하여 배플을 롤에 부착할 때 배플은 좌·우측 바퀴와 한치의 오차도 없이 동시에 접촉하여야 합니다. 그렇지 않으면 매번 다른 소리가 나게 됩니다. 고속에서도 롤을 밀리미터 수준의 정밀도 로 제어하는 Sinamics 드라이브의 제어 능력으로 이를 쉽게 달성할 수 있습니다. 이것이 결정적인 요소입니다.”
폐-루프 제어의 핵심은 Drive-CLiQ 드라이브 버스를 통하여 Sinamics S120 동력 장치와 통신하는 통합적 제어 장치 내장 구동 기반 Simotion D435-2 DP/PN이다. 에너지 복구가 가능한 Sinamics S120 다축 구조는 개별 드라이브가 DC 링크를 통하여 에너지를 교환하게 한다. 이는 라인 전원 공급 장치에서 끌어들이는 전력이 별도의 인버터를 사용한 경우보다 더 작다는 것을 의미한다.
DC 링크를 통하여 개별 구동장치가 에너지를 교환하게 하는 에너지 복구 가능 Sinamics S120 다축 구조
폐-루프 제어에서 지멘스 인버터의 높은 동적 실행은 필요에 따라 자동차 운행과 발전 운영 사이를 끊김 없이 그리고 순간 적으로 오고 간다. 전체 시스템은 드라이브 자체에 동적 제어 기술과 PLC 기능을 통합하여 특히 높은 반응 속도를 가진다.
Zehner가 설명한다. “Simotion은 4축의 폐-루프 제어와 여러 운영 모드를 관리하는 한편 ET200S는 보조 장치와 안전 프로그램을 처리합니다.” 개별 모듈은 Profisafe 프로파일을 가진 Profinet을 통하여 통신하며 다축 인버터에 내장된 안전 기능을 안전 관련 방식으로 제어할 수 있다.
롤 동력계는 Microbox-PC Simatic IPC427을 통하여 제어실에서 운전한다. 또한, 시험 드라이버는 전체 시스템의 Profinet에 무선으로 연결된 Simatic Mobile Panel 277F IWLAN에서 시험대의 많은 기능과 파라미터를 제어할 수 있다. 휴대용 패널에는 안전 기능에 통합된 긴급 ‘차단’ 누름 버튼이 있어 차량 내부에서 편리하게 구동할 수 있다.
Lenting시 소재 음향 센터의 음향 사륜구동 롤러 동력계 프로토타입은 초기 시험 운전 이래 그 기능을 입증하였으며 일상적 용도의 차량 개발에 있어 신뢰할 수 있는 구성요소이다. 다른 고객들 역시 신규 드라이브와 자동화 개념을 구매하고 있다. 2014년 여름, 한 자동차 업계 고객사에 거의 동일한 시스템을 공급했다.
Lenting에서는 또한 아시아 시장을 겨냥한 롤러 동력계도 구축하고 있다. Zehner는 “저희가 공급하는 시스템은 대개 고객 맞춤 기능을 포함합니다”라고 덧붙여 말한다. “당사는 의식적 으로 모듈형 시험대 설계를 구현하였습니다. 이로써 다른 프로젝트에 특정 요소를 사용할 수 있을 뿐만 아니라 개별 고객 요구 사항에 대처할 수 있습니다. 결과적으로 각각의 지멘스 구성요소가 서로 쉽게 소통할 수 있어 커다란 장점이 됩니다. 또한, 저희를 위하여 지멘스의 담당자가 항상 대기 중이어서 안심할 수 있습니다.”
Akustikzentrum Lenting사는 15년 이상 차량 음향 개발 분야에서 활발히 활동하고 있다. 이 업체는 여러 유명 자동차 제조업체의 개발 협력업체로 개발 목적으로 Lenting 시설 에서 자체 롤러 동력계를 사용한다. 또한, AZL은 음향 시험 장비를 설계하여 소형 부품 검사기로부터 음향 시험대까지의 제품을 공급한다.