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.
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.
Thermische Untersuchung von HV-Batterien
Die Mobilitätswende wird im Wesentlichen vom batteriebetriebenen, elektrischen Antriebsstrang bestimmt – die Optimierung der HV-Batterie ist daher eine wichtige Stellschraube. Eine Größe beim Testing steht daher im Fokus: Die Temperatur. Sie ist relevant für den einwandfreien und effizienten Betrieb des Fahrzeugs. Wertvolle Erkenntnisse für die Sicherheit und richtige Auslegung des Systems können demnach aus der Beobachtung des thermischen Verhaltens abgeleitet werden. Ein guter Grund also, um detaillierte und engmaschige Messungen der Temperaturen im Inneren einer Antriebsbatterie vorzunehmen.
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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.
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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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.
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Beim alltäglichen Laden der Fahrzeugbatterien von E-PKWs sind AC-Ladesäulen ein Standard. Damit Elektrofahrzeuge auch für Endverbraucher attraktiv bleiben, muss das AC-Laden unkompliziert weltweit funktionieren. Ein On-Board-Charger (OBC), für die Umwandlung des ladenden Wechselstroms in Gleichstrom, ist daher als Fahrzeug-Komponente unverzichtbar. Fahrzeughersteller validieren deshalb neu entwickelte OBC vor der Serienproduktion mit Interoperabiltätstests. Daneben sind aber auch die Ladesäulen eine Fehlerquelle, die überprüft werden muss, da sie in der Gesamtbetrachtung eine wesentliche Rolle für die Qualität des Ladevorgangs spielen. Mit dem HV Breakout-Modul (HV BM) 3.1 OBC von CSM können diese Ladevorgänge mit Blick auf geltende Normen und landesspezifische Eigenheiten untersucht 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.
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.
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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.
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Hochvolt-sichere Beschleunigungsmessung in HV-Batterien
In der Entwicklung batteriebetriebener Elektrofahrzeuge müssen Tests an Hochvolt-Komponenten gemäß gültiger Standards und Normen durchgeführt werden. Um ein E-Fahrzeug für verschiedene nationale Märkte zu verifizieren, müssen Beschleunigungen innerhalb und außerhalb der Antriebsbatterie während Falltests gemessen werden. Besteht die HV-Batterie den Test nach den Anforderungen nicht – zum Beispiel, weil sie durch den Aufprall zu stark zerstört wird – muss noch weiter optimiert werden. Green Testing Lab, Dienstleister im Bereich Batterie-Testing, führt dafür mit Messtechnik von CSM kombinierte, synchrone Messungen in speziellen Testumgebungen durch.
Brennstoffzellenantrieb umfassend messtechnisch untersuchen
Wenn von wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen gesprochen wird, ist meistens ein Brennstoffzellenantrieb gemeint. Dieser erzeugt direkt im Fahrzeug aus dem getankten Wasserstoff den nötigen Strom, um den Elektromotor anzutreiben. Obwohl die chemische Reaktion mit wenigen Stoffen abläuft, müssen für ein ideales Ergebnis bestimmte Bedingungen gegeben sein. Diese betreffen unter anderem die Temperatur, aber auch die Qualität der zugeführten Reaktionsbestandteile. Damit ein maximal effizienter und sicherer Betrieb des Brennstoffzellenantriebs möglich ist, müssen umfassende Messungen – teils Hochvolt-sicher – durchgeführt werden.
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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.
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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.
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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.
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.
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.
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.
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.
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.
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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 »
Die Optimierung von Hybrid- und Elektrofahrzeugen erstreckt sich nicht nur auf den elektrischen Antriebstrang, sondern bezieht alle Bauteile des Fahrzeuges mit ein. Es gilt Gewicht einzusparen, um die maximale Performance und Energieeffizienz zu erreichen. Gleichzeitig muss das Fahrzeug dauerhaft stabil und für die geplante Lebensdauer sicher ausgelegt sein. Aus diesem Grund werden auch Fahrwerkskomponenten hinsichtlich der mechanischen Belastung getestet und stetig verbessert. Für Messungen der Betriebsfestigkeit an Teilen der Radaufhängung kommen Messmodule von CSM und Telemetrie-Messtechnik von AXON zum Einsatz.
Weiterlesen: Messung der Betriebsfestigkeit an Spurstange und... »
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... »
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 »
Nachhaltigkeit und Elektrifizierung auf der Straße betreffen nicht nur den Personenverkehr, sondern auch die Bereiche Transport und Logistik. Wie Nutzfahrzeuge, besonders auf Abschnitten der Zulieferung in Ballungsgebieten, durch E-Fahrzeuge ersetzt werden können, stellt Hersteller vor diverse Herausforderungen. Während Reichweite und Lademöglichkeiten in den Hintergrund rücken, sind Eigenheiten des Innenstadtverkehrs ein zentrales Thema. Die BPW Bergische Achsen KG aus Wiehl in Nordrhein-Westfalen stellte sich der Aufgabe und entwickelte einen E-LKW mit koaxialem Antrieb – unterstützt durch Datenlogger von CSM.
Weiterlesen: Datenlogging für die Enwicklung einer E-Achse »
UniCAN 3 Datenlogger
Bei der Entwicklung von wasserstoffbetriebenen LKWs, deren Elektromotoren mittels Strom aus Brennstoffzellen angetrieben werden, waren zunächst zahlreiche Tests an Prüfständen notwendig. Anschließend wurden in Vorserien-Flottentests unterschiedliche Fahrversuche durchgeführt. Um die Ergebnisse zuverlässig während beider Testsituationen aufzuzeichnen, wurde ein Datenlogger von CSM verbaut: Der UniCAN 3 konnte dabei besonders durch seine Konfigurierbarkeit per Remote-Zugriff überzeugen.
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.
Weiterlesen: Flottentests unter extremen klimatischen Bedingungen »
UniCAN 3 Datenlogger
Unter anderem bei Flottentests werden mehrere Fahrzeuge gleichzeitig ins Feld geschickt und dabei häufig mit Datenloggern ausgestattet. Diese zeichnen die Daten aus den Versuchen auf, damit die zugrundeliegenden Messungen anschließend analysiert werden können. Zumeist können Statusinformationen der Datenlogger oder Fahrzeugdaten nur rückwirkend beziehungsweise verzögert abgerufen oder ausgewertet werden. Eine Korrektur von Fehlern ist dann teilweise mit hohem zeitlichem und finanziellem Aufwand verbunden. Doch wie können schon währenddessen in Echtzeit Informationen erhalten und damit Probleme rechtzeitig erkannt werden? Mit der MQTT-Funktion der UniCAN 3 Datenlogger von CSM ist das auch remote möglich.
Weiterlesen: Loggerinformationen und Messdaten in Echtzeit »
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 »