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Anwendungsfälle
zuverlässig Flotten-Daten aufzeichnen

Sichere Beschleunigungsmessung in der HV-Batterie

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.

Hintergrund

Hintergrund

Falltests müssen durchgeführt werden, um sicher zu stellen, dass HV-Batterie-Packs z. B. bei einem Unfall nicht explodieren oder Feuer fangen. Internationale Normen weichen hier durchaus voneinander ab und schreiben z. B. unterschiedliche Fallhöhen, Ladezustände der Batterie und auch Oberflächen, auf die das Pack trifft, vor.

Gültigkeitsbereich International USA Korea China
Standard SAE J2464 SAE J2929 UL 2580 USABC FreedomCAR KMVSS 18-3 QC/T 743
Fallhöhe (m) 2 ≥ 1 1 10 ≥ 10 4.9 1.5
Oberfläche der Aufprallfläche flache Oberfläche Beton zylindrisches Stahlobjekt Beton Holz
Ladezustand der Batterie (in %) 95 - 100 Maximal 100 80 100

Tab 1: Vergleich von internationalen Standards für einen Falltest von HV-Batterien (Stand: November 2019 - keine Gewähr)

Im vorliegenden Beispiel wird ein Falltest nach dem koreanischen „Korea Motor Vehicle Safety Standard“ (KMVSS 18-3 /Annex 1-48) durchgeführt: Die vorgegebene Fallhöhe beträgt 4,9 Meter, aus der das Batterie-Pack mit einem Ladezustand von 80 % auf eine Betonoberfläche trifft.

Messaufgabe

Synchrone Messung von Beschleunigungen innerhalb und außerhalb einer Hochvolt-Batterie während eines Falltests.

Herausforderung

Herausforderung

Während des Falltests sollen die Beschleunigungen an verschiedenen Punkten innerhalb und außerhalb der Batterie gemessen werden, um die wirkenden Kräfte zu erfassen. Die Sensordaten der Beschleunigungsaufnehmer im Inneren der Batterie müssen Hochvolt-sicher und synchron mit den an der Außenseite der Batterie gemessenen Werten erfasst werden. Um selbst kleine Dynamiken der wirkenden Kräfte bei Fall und Aufprall zu registrieren, muss mit einer hohen Messdatenrate gemessen werden.

CSM-Messtechniklösung

CSM-Messtechniklösung

  • Unerwünschte Störeinflüsse durch große Kabellängen werden durch eine Platzierung der gesamten Messtechnik auf der Hälfte der Fallhöhe (ca. 2,5 Meter) minimiert.
  • Innerhalb des Batterie-Packs werden handelsübliche uniaxiale Beschleunigungsaufnehmer, die für Anwendungen im Niederspannungsbereich konzipiert wurden, mit dem HV-sicheren HV-IEPE-Sensorkabel verbunden. Dieses wird über PG-Verschraubungen aus der Batterie geführt und an ein Messmodul HV IEPE3 FL1000 angeschlossen. Dieses Messmodul wurde speziell für die Verwendung von IEPE-Sensoren im HV-Umfeld entwickelt und erfasst die Daten mit bis zu 1 MHz Datenrate je Messkanal.
  • Die Beschleunigungsmessung an der Außenseite des Batterie-Packs erfolgt mit weiteren Beschleunigungsaufnehmern, deren Signale mit dem Messmodul AD4 ECAT IE100 erfasst werden. Dieses Modul erlaubt eine Messdatenrate von 100 kHz pro Kanal zur Erfassung der wirkenden Kräfte.
  • Beide Messmodule werden mit einem XCP-Gateway basic, durch das im Ethernet-Standard integrierte Distributed-Clock-Verfahren, synchronisiert. Das XCP-Gateway sorgt als Schnittstelle zur Datenerfassungssoftware weiterhin für die Umsetzung der Signale in den XCP-on-Ethernet Standard.
  • Als Datenerfassungssoftware kommt vMeasure exp von Vector Informatik zum Einsatz, das eine einfache Integration der CSM-Messmodule erlauben und dadurch einen einfachen Aufbau der Messkette ermöglicht.
Beschleunigungsmessung in E-Mobility-Messsystem
Einordnung der Beschleunigungsmessung in HV-Batterien in die Systematik des Vector CSM E-Mobility-Messsystems
Vorteile

Vorteile

Mit dieser Messtechnik-Lösung kann der Falltest durchgeführt werden und die dabei wirkenden Kräfte werden präzise und synchron erfasst. Die Zusammenführung der Messungen von Zuständen innerhalb und außerhalb des Batterie-Packs in einer einzigen Messkette bringt gewaltige Vorteile bei der Synchronisation und späteren Auswertung der Daten.

Dank dem CSM-Sicherheitskonzept und der Hochvolt-sicheren Messtechnik wird zudem die Verwendung von Standardsensoren, die für Anwendungen im Niederspannungsbereich konzipiert wurden, ermöglicht.

Download

Hier finden Sie den vollständigen Anwendungsfall zum Download als PDF.

Verwendete Produkte

Verwendete Hardware

AD4 OG ECAT MiniModul-Series

AD4 ECAT MM-Serie

Schnelles Messen mit IEPE-Sensoren

Typ IE100 und Typ OE100

Speziell für den Einsatz von IEPE-Sensoren entwickelt. Mit bis zu 100 kHz pro Kanal vereinfachen die Highspeed EtherCAT®-Messmodule Ihre Messaufgabe.

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Produkt HV IEPE3 Modul

HV IEPE3 ECAT TBM-Serie
Typ FL1000

Messungen mit IEPE-Sensoren bis 1 MHz Senderate

Das HV IEPE3 FL1000 wurde speziell für Messungen mit IEPE-Sensoren, z. B. Triaxial-Beschleunigungssensoren, im Hochvolt-Umfeld konzipiert. Als 19-Zoll-Einschub ist dieses Messmodul hervorragend für den Einsatz in Prüfständen geeignet.

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E-Mobility-Messsystem

Das Vector CSM E-Mobility-Messsystem

Das Messsystem für die Entwicklung der Elektromobilität

E-Mobility: Sicher messen an Hochvolt-Komponenten von Elektro- und Hybrid-Fahrzeugen Die Elektromobilität nimmt weiter Fahrt auf. Verschiedene Energiespeicher, Antriebs- und Ladesysteme weisen den Weg in die elektrische Mobilität. Die Entwicklung von Hochvolt-Batterien, Invertern und Elektromotoren stellt hohe Anforderungen an die Messtechnik, um die richtigen Ergebnisse für die weitere Optimierung zu erhalten. Gemeinsam mit Vector Informatik hat CSM ein Messsystem entwickelt, das keine Wünsche offen lässt.

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XCP-Gateway

XCP-Gateway

Die Protokollumsetzer für EtherCAT® und CAN auf XCP-on-Ethernet

Das XCP-Gateway ist die Schnittstelle zwischen Datenerfassungs-Software (bspw. vMeasure, CANape®, INCA®, Vision® ...) und den EtherCAT®-Messmodulen von CSM. Es beinhaltet einen EtherCAT®-Master und einen XCP-on-Ethernet-Slave.

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Verwendete Software

Software CSMconfig

Logo CSMconfig

Messketten schnell konfiguriert: CSMconfig (mit CSMview) ist die verlässliche Konfigurationssoftware für alle CAN- und EtherCAT®-basierten Messmodule von CSM. Die einheitliche und komfortable Oberfläche ermöglicht ein einfaches Einstellen aller Messparameter. Das beschleunigt den Messaufbau.

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vMeasure exp

vMeasure exp

Komplexe Messtechnikaufgaben sicher lösen

vMeasure exp von Vector Informatik ist die einfach zu bedienende Datenerfassungs-Software für CAN- und EtherCAT®-basierte Messmodule von CSM. vMeasure exp bietet den vollen Umfang an Funktionen, die Sie von einer modernen DAQ-Software erwarten.

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