Anwendungsfälle 
Wir unterstützen unsere Kunden mit innovativen Messtechnik-Lösungen für die Produktentwicklung. Dabei findet unsere Messtechnik in vielen Bereichen und in allen Entwicklungsschritten ihre Verwendung. Insbesondere beim Einsatz Hochvolt-sicherer Messtechnik konnten wir gemeinsam mit unseren Kunden wegweisende Lösungen entwickeln. Im Folgenden stellen wir Ihnen eine Auswahl möglicher Anwendungsfälle der CSM-Messsysteme vor.
Thermal Runaways in den HV-Batterien von Elektro- und Hybridfahrzeugen können zu schwer löschbaren Bränden führen und die Sicherheit der Insassen gefährden. Für die sichere Auslegung von HV-Batterien durch geeignete Schutzmechanismen sind umfangreiche Prüfungen nötig. In diesem Anwendungsbeispiel erfahren Sie, wie die nötigen Temperaturmessungen an vielen Stellen in der Batterie durchgeführt werden können.
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Für die Charakterisierung von Hochvolt-Batterien sind präzise Temperaturmessungen bis auf Zellebene mit einer großen Zahl von Sensoren nötig. Nur damit können genaue Aussagen zum thermischen Verhalten getroffen werden, auf deren Grundlage das Batterie-System weiter optimiert wird. Mit dem HV DTemp Messsystem können Temperaturmessungen mit bis zu 512 Sensoren an einem Sensorkabel bis auf Zellebene durchgeführt werden.
Hochvolt-Batterien nehmen eine zentrale Stellung bei der Entwicklung von Elektrofahrzeugen ein. Das Temperaturmanagement ist für ihre optimale Funktion mit ausschlaggebend, weshalb Temperaturmessungen während der Entwicklung und der Vorserienproduktion unter verschiedenen Bedingungen durchgeführt werden. Im Folgenden wird gezeigt, wie eine solche Temperaturmessung in der Hochvolt-Batterie realisiert werden kann.
Weltweit E-Fahrzeuge laden zu können, ist ein wichtiges Ziel bei der Entwicklung und der Verbesserung von Komponenten, die an den Ladevorgängen beteiligt sind. Nationale Unterschiede der Stromnetze sowie individuelle Eigenschaften der Ladegeräte stellen dabei die größten Herausforderungen dar. Bei der Prototypen-Entwicklung eines neuen E-PKWs mit modifiziertem On-Board-Charger (OBC) mussten international Ladevorgänge und deren Rückwirkungen auf die Stromnetze messtechnisch genau untersucht werden. Dafür kam insbesondere das HV Breakout-Modul (HV BM) 3.1 OBC von CSM zum Einsatz.
Um wertvollen Platz zu sparen werden Komponenten im elektrischen Antriebsstrang kompakter und integriert. Dies begrenzt gleichzeitig den Platz für die Installation von Messtechnik, die für Strom- und Spannungsmessungen in den Stromschienen von integrierten E-Achsen, Invertern oder HV-Batterien benötigt wird. Präzise Messergebnisse für Test, Validierung und Verifizierung lassen sich so nur schwer erzielen. In diesem Beispiel wird gezeigt, wie trotz der beengten Platzverhältnisse hochfrequente Messungen in Stromschienen durchgeführt werden können.
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Im Hochvolt-Bordnetz von Elektrofahrzeugen werden während Testfahrten hochfrequent Ströme und Spannungen gemessen. Der nötige Bauraum für die Installation der nötigen Messtechnik kann durch eng verbaute Komponenten und Kabelschächte sehr begrenzt sein. In diesem Anwendungsbeispiel wird gezeigt, wie Ströme und Spannungen dennoch mit hohen Abtastraten, HV-sicher und geschützt vor Umwelteinflüssen gemessen werden können.
Weiterlesen: HV Strom- und Spannungsmessung in beengten Bauräumen »
Fahrzeuge mit Brennstoffzellen-Antrieb sind eine Ergänzung zu rein Batterieelektrisch-angetriebenen Fahrzeugen in der Elektromobilität. Mit Hilfe eines elektrochemischen Reaktors wird elektrische Energie gewonnen, die für den Antrieb und weitere Fahrzeugsysteme zur Verfügung steht. Auf Prüfständen wird das Zusammenspiel des Brennstoffzellen-Stacks mit seiner Medienversorgung und den weiteren Komponenten im Antriebsstrang überprüft. In diesem Beispiel erfahren Sie, wie die nötigen Messungen einfach und synchron durchgeführt werden.
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Die Hochvolt-Leitungen in den Hochvolt-Bordnetzen moderner Elektrofahrzeuge sind starken Strom- und Spannungsweilligkeiten ausgesetzt, die Ströme in den Kabelschirmen induzieren. Überschreiten diese Schirmströme die Tragfähigkeit des Schirmgeflechts sind Kabelbrände und Schäden an angeschlossenen Komponenten die Folge. Um die Sicherheit des Systems zu gewährleisten, sind umfangreiche Messungen der Schirmströme nötig.
Das Hochvolt-Bordnetz in Elektro- und Hybridfahrzeugen wird in allen Entwicklungsstadien validiert und zur Serienfreigabe umfangreich getestet. Für diese Validierungs- und Abnahme-Messungen nach dem Standard ISO 21498-1 und -2 eignen sich vor allem HV Breakout-Module, weil sie direkt in den HV-Leitungen des Bordnetzes eingesetzt werden können.
Grundvoraussetzung für die Alltagstauglichkeit und Akzeptanz von Elektrofahrzeugen ist die flächendeckende Verfügbarkeit von Lademöglichkeiten. Verschiedene Ladekonzepte werden für den Ausbau der Ladeinfrastruktur benötigt und von den Betreibern von Ladestationsnetzen eingehend getestet. Dabei müssen an vielen Stellen Hochvolt-sichere Strom- und Spannungsmessungen durchgeführt werden. Das folgende Beispiel zeigt, wie dies durchgeführt werden kann.
Elektrofahrzeuge verfügen über zwei, drei oder auch vier Elektromoten in ihrem Antriebsstrang. Das Zusammenspiel der Inverter und Elektromotoren wird in der frühen Entwicklungsphase getestet, um die Motorsteuerung genau abzustimmen. Dafür werden umfangreiche Leistungsanalysen auf dem Prüfstand und im Versuchsfahrzeug durchgeführt. In diesem Beispiel wird gezeigt, wie mit einem einfach skalierbaren Messaufbau die notwendigen Leistungsanalysen in Echtzeit durchgeführt werden.
Weiterlesen: Leistungsanalysen an Antriebssträngen mit mehreren... »
Eine Herausforderung bei der Steigerung von Reichweite und Leistung von Elektrofahrzeugen ist die optimale Auslegung von Invertern. Als Verbindung zwischen Batterie und Elektromotor nehmen sie eine Schlüsselstelle im Antriebsstrang ein. In diesem Anwendungsbeispiel wird gezeigt, wie Leistungs- und Wirkungsgradberechnungen am Inverter vorgenommen werden und wie die Messkette leicht für weitere Messungen erweitert werden kann.
Weiterlesen: Echtzeit-Wirkungsgradmessung an Inverter und... »
In der Europäischen Union müssen Verbrauchswerte von neuen Personenkraftwagen und leichten Nutzfahrzeugen für die Typzulassung gemäß dem WLTP (Worldwide Harmonized Light-Duty Vehicles Test Procedure) gemessen werden. Dies trifft auch auf Elektrofahrzeuge (reine Elektrofahrzeuge mit batterieelektrischem Antrieb und Hybridfahrzeuge) zu, für die zusätzlich die elektrische Reichweite ermittelt wird. In diesem Beispiel wird gezeigt, wie die verbrauchte elektrische Energie gemäß dem WLTP gemessen werden kann.
Weiterlesen: WLTP Leistungsmessung an Elektro- und Hybridfahrzeugen »
Elektrische Antriebsstränge müssen während vieler Entwicklungsschritte überprüft und getestet werden. Der Gesamtwirkungsgrad stellt hierbei eine wichtige Größe für die weitere Optimierung dar. Erfahren Sie in diesem Anwendungsbeispiel, wie der Gesamtwirkungsgrad an vollintegrierten elektrischen Antriebssträngen in Echtzeit gemessen wird.
Weiterlesen: Echtzeit-Wirkungsgradmessung am elektrischen... »
Neue Tests von Elektrofahrzeugen und ihrer Komponenten sollen die Sicherheit für Fahrgäste und Systeme gewährleisten. Mit einem Falltest wird nachgewiesen, dass die Batterie bei einer Kollision später nicht explodiert. Im folgenden Beispiel wird gezeigt, wie die nötigen Beschleunigungsmessungen innerhalb und außerhalb der Hochvolt-Batterie während des Falltests durchgeführt werden.
Die Gehäuse von HV-Batterien dienen nicht nur dem Schutz von Batteriezellen und Elektronik in ihrem Inneren, sondern sind auch struktureller Teil des Fahrzeugrahmens. Mechanische Belastungen müssen für ein optimales Gehäusedesign gemessen werden - innerhalb und an der Außenseite des Gehäuses. In diesem Beispiel wird gezeigt, wie die nötigen Messungen mit Dehnungsmessstreifen (DMS) und DMS-Messmodulen einfach und sicher durchgeführt werden.
Weiterlesen: Hochvolt-sichere Dehnungsmessung in HV-Batterien »
Eine funktionale Absicherung wird häufig nötig, wenn umfangreiche Änderungen an Fahrzeugsystemen vorgenommen werden. Dabei werden alle wichtigen Fahrzeugparameter unter unterschiedlichsten Betriebsbedingungen getestet. Das folgende Beispiel zeigt, wie solche Prüfungen an Gabelstaplern durchgeführt werden.
Weiterlesen: Funktionale Absicherung nach Motorintegration »
Der Motorsport stellt härteste Anforderungen an Mensch und Maschine; und ebenso an die Messtechnik, die für die Entwicklung unabdingbar ist. ABT Sportsline hat gemeinsam mit Audi und Schaeffler die Messtechnik von CSM in der Formula E eingesetzt, um während der Entwicklung und Erprobung der Rennwagen präzise Daten zu erhalten. Erfahren Sie im folgenden Anwendungsbericht, an welchen Stellen CSM Messtechnik zum Einsatz kam.
Hohe Reichweiten bei Elektro-PKWs bieten zu können, ist eine der größten Herausforderungen für Fahrzeughersteller. Ausschlaggebend ist dafür der Gesamtenergieverbrauch des Fahrzeugs. Häufig wird hierbei nur der Verbrauch des elektrischen Antriebsstrangs betrachtet, aber: Wie viel trägt dabei das Niedervoltbordnetz, zu dem unter anderem Fahrassistenzsysteme und das Infotainment gehören, zur Entladung der Antriebsbatterie bei? Für Konkurrenzanalysen wurden die Ströme dieser Komponenten daher genauer untersucht: Beim Benchmarking eines E-SUV kamen hierfür rund 100 CSMshunts verschiedener Varianten zum Einsatz.
Weiterlesen: Wie beeinflusst Komfort im Fahrzeug die Reichweite? »
Die Reichweite elektrischer Fahrzeuge entscheidet über ihre Alltagstauglichkeit und Akzeptanz bei den Nutzern. Für eine Reichweitensteigerung müssen die elektrischen Antriebsstränge und ihre Komponenten stetig optimiert werden. Im folgenden Beispiel wird gezeigt, wie eine effiziente Leistungsmessung im Niederspannungs-Netz erfolgt. Analog könnte ein solche Messung auch im HV-Netz erfolgen.
Bei der Entwicklung des elektrischen Antriebsstranges bei Elektrofahrzeugen müssen während der Entwicklung Spannungs- und Stromverläufe an den AC-Phasen der Elektromotoren erfasst und analysiert werden. Dafür eignen sich besonders die HV Breakout-Module, da sie benötigte Werte äußerst schnell, synchron und präzise messen.
Um Kraftstoffverbräuche weiter zu minimieren, muss auch die Kraftstoffversorgung bedarfsgerecht geregelt werden. Die Aufzeichnung von Stromverläufen am Steuergerät der Kraftstoffpumpe über einen längeren Zeitraum soll verifizieren, ob dessen Sicherung richtig dimensioniert ist. Im folgenden Anwendungsbericht erfahren Sie, wie eine solche Messung einfach durchgeführt wird und dabei Vorteile von CAN- und EtherCAT-basierten Messmodulen kombiniert werden können.
Um Effizienz und Fahrkomfort weiter zu optimieren setzen Automobilhersteller in Mildhybridfahrzeugen auf integrierte Startergeneratoren (ISG). Für die optimale Applikation dieser Technologie sind schnelle Strom- und Spannungsmessungen entscheidend. CSM bietet die geeignete Messtechnik, um Messungen mit hoher Datenrate und auch im mobilen Versuch durchführen zu können.
Bei Daimler Truck in Wörth werden neue LKWs zur Serienreife entwickelt. Im Fahrversuch werden hier unter anderem die am drehenden Rad wirkenden Kräfte und Momente mit dem Kistler KiRoad Performance System genau erfasst. Gleichzeitig werden mit CSM Messtechnik Sensordaten aus bis zu 200 Analogkanälen erfasst, um Aussagen über die mechanischen Belastungen in den Bauteilen treffen zu können. Mit dem eigens für dieses Projekt entwickelten KiRoad Performance Gateway lassen sich die Messdaten aus den verschiedenen Systemen synchron erfassen und auswerten.
Weiterlesen: Radkraftmessung zur Betriebsfestigkeitsanalyse »
Neben dem Wandel von Antrieben mit Verbrennungsmotor hin zur Elektromobilität stellt sich die Frage, woher der Strom kommt, der zukünftig E-Motoren in Fahrzeugen antreiben soll. Eine Idee: In das Fahrzeug integrierte Solarpanele zum Laden der Batterie. Hierfür wurde im Rahmen des Sion-Programms von Sono Motors eine Flotte an solarbetriebenen Testfahrzeugen entwickelt. Eines davon hat CSM bei der Integration der benötigten Messtechnik für die Erfassung der mechanischen Belastung und der elektrischen Leistung des Antriebsstrangs begleitet.
Weiterlesen: Messungen der mechanischen Belastung eines... »
Häufig wird bei der Optimierung von Elektro- und Hybridfahrzeugen an Komponenten im elektrischen Antriebsstrang gedacht. Für eine Steigerung der Reichweite und Effizienz ist jedoch ein perfekter Abgleich von Gewicht und Stabilität bei zahlreichen Komponenten erforderlich. Insbesondere bei stark beanspruchten Bauteilen wie dem Fahrwerk gestaltet sich dieser Kompromiss als Herausforderung. In diesem Anwendungsbeispiel wird gezeigt, wie Messungen der Betriebsfestigkeit an Spurstangen und Achslenkern durchgeführt werden können.
Weiterlesen: Messung der Betriebsfestigkeit an Spurstange und... »
Mechanische Spannungen und deren Verläufe müssen für die strukturelle Auslegung vieler Bauteile mit experimentellen Spannungsanalysen ermittelt werden. Insbesondere bei der Entwicklung von später stark beanspruchten Bauteilen an Baumaschinen ist die genaue Kenntnis der strukturellen Tragfähigkeit relevant. In diesem Anwendungsfall zeigen wir Ihnen, wie solche Spannungsanalysen an Kranauslegern im Prüfstand durchgeführt werden können.
Weiterlesen: Experimentelle Spannungsanalyse an Kranauslegern »
UniCAN 3 Datenlogger
Starke Sonneneinstrahlung und hohe Temperaturen bedeuten Stress für Fahrzeuge und Komponenten und sind dennoch Alltag in vielen Regionen der Welt. Um die einwandfreie Funktion unter verschiedenen Gegebenheiten zu testen, werden daher in fortgeschrittenen Entwicklungsphasen PKWs in Langzeittests weltweit von Endkunden gefahren. Bei einem Flottentest mit Elektrofahrzeugen in Asien kam es zu sehr hohen Umgebungstemperaturen von mehr als +50°C. Für die Analyse mussten die Messergebnisse trotz der hohen Belastung für die verwendete Messtechnik verlässlich aufgezeichnet werden. Mit dem eingesetzten UniCAN 3 Datenlogger von CSM konnte der Test ohne Funktionsverlust oder Unterbrechungen durchgeführt werden.
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Elektrische Antriebsstränge bringen neben den Veränderungen bei Strom-, Spannungs- und Leistungsmessungen auch neue Herausforderungen für die Akustik mit sich: Das HV-Bordnetz und seine Komponenten, neue Werkstoffe und der Wegfall von maskierenden Geräuschquellen bedingen eine ganzheitliche Betrachtung von Akustik und Performanceparametern. In diesem Anwendungsbeispiel wird gezeigt, wie mit einem einheitlichen Messsystem die notwendigen Messwerte erfasst und analysiert werden.
Weiterlesen: Hochvolt-Messtechnik und NVH im mobilen Einsatz »