Ready to measure

Plug&Play-Sensorpaket mit Verkabelung zur hochdynamischen Strommessung für den Einsatz in 12-V- und 48-V-Bordnetzen.

In aktuellen Fahrzeuggenerationen unterstützen Assistenzsysteme den Fahrer und sorgen für Sicherheit. Infotainmentsysteme unterhalten die Insassen während der Fahrt und navigieren zum Ziel. Sitze werden längst nicht mehr mühsam von Hand verstellt, auch das Öffnen und Schließen der Türen übernehmen Elektromotoren. Der steigende Bedarf an Elektrifizierung geht allerdings weit über diese Komfort- und Sicherheitsfunktionen hinaus. Verbrauchsoptimierung und Emissionsreduktion stellen die Antriebsstrangentwicklung vor immer neue Herausforderungen.

Für diese komplexeren und leistungsstärkeren Systeme und Steuerungen reicht das 12-V-Bordnetz nicht mehr aus. Hier sind Lösungen zur Entlastung gefragt. Ein zusätzliches 48-V-Bordnetz bietet deutliche Vorteile. Zum einen hat es noch energetisch genügend Reserven, um weitere, ehedem mechanische Funktionen elektrisch zu bedienen. Weiter ermöglicht es die 48-Volt-Technik, größere Leistungen effizient zu übertragen, denn so kann bei gleichem Stromfluss die vierfache Leistung übertragen werden und die geringeren Kabeldurchmesser helfen das Gewicht zu reduzieren. Dank 48-V-Netz kann ein Start-Stopp-System zu einem Mild-Hybrid mit Rekuperation, Boosten und Segeln erweitert werden. Das führt zu einem deutlichen Rückgang von Verbrauch und Emissionen im Stadtverkehr.

In Bordnetzen können immer wieder kurzfristig Strom- und Spannungsspitzen auftreten, z.B. durch eine plötzliche Stromunterbrechung in einem Elektronikmodul, wobei die Bordnetzspannung dann vorübergehend auf ein Vielfaches der Nennspannung ansteigen kann. Die Dauer einer solchen Spannungsspitze liegt zwar nur in der Größenordnung von Bruchteilen einer Millisekunde, aber es reicht aus, um Elektronikbausteine im Fahrzeug zu beschädigen. Um dies auszuschließen und zu gewährleisten, dass ein paralleler Betrieb von 12- und 48-V-Bordnetz reibungslos funktioniert, benötigt man präzise Messungen, um die Strom- und Spannungsverläufe an allen elektrischen Komponenten sicher zu erfassen.

CSM hat ein Sensorpaket entwickelt, das eine schnelle und synchrone Strommessung ermöglicht. Mit diesem anschlussfertigen Sensormodul lassen sich in Verbindung mit dem EtherCAT®-basierten CSM-Messmodul ECAT ADMM 4 HS800 hochdynamische Strommessungen (z.B. auch alle drei Phasen am Inverter) mit einer Grenzfrequenz von 100 kHz in einem Messbereich von ±500 A durchführen.

Außer der reinen Strommessung ist natürlich auch Leistungsaufnahme und Effizienz der einzelnen Komponenten sowie deren zeitlicher Verlauf wichtig. Mit dem CSM ECAT ADMM 4 HS800 Messmodul lassen sich auch Spannungen an Antriebs- und Bordnetzkomponenten bis zum Messbereich ±90 V direkt messen. Durch den vom ECAT-Modul unterstützten Synchronisationsmechanismus Distributed Clocks ist eine synchrone Messung aller Kanäle möglich – unabdingbar für Leistungsmessungen.

Herz des Systems ist ein spezieller Hall-Sensor der Firma LEM. Der von CSM ausgewählte Sensor hat eine hohe Grenzfrequenz, arbeitet in einem großen Betriebstemperaturbereich und da höchst genau.

Sensoren dieser Leistungsklasse benötigen eine individuell abgestimmte Hilfsversorgung. Genau das nimmt CSM seinen Kunden ab. Das Sensorsystem ist fertig verkabelt, der Kunde kann es per Plug&Play einsetzen und sofort nutzen. Dazu ist ein DC/DC-Wandler und ein geeigneter Shunt integriert, sodass ein analoges Ausgangssignal proportional zum gemessenen Strom entsteht und der Kunde sicher sein kann, dass der eingesetzte Sensor optimal arbeitet.