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Hochvolt-Messtechnik und NVH im mobilen Einsatz
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.
Hintergrund
Engineering und Testing von elektrischen Antriebssträngen werden neuen Anforderungen unterworfen. Neue Komponenten, Technologien und Werkstoffe führen auch zu neuen akustischen und schwingungstechnischen Fragestellungen.
Die Entwicklung neuer, performanter Elektrofahrzeuge erfordert ein innovatives, ganzheitliches Engineering und Testing. Für die Entwicklung wird ein Messsystem benötigt, das sowohl E-Mobilitätsanalysen als auch NVH-Analysen bereitstellt.
Messaufgabe
Erfassung von akustischen Signalen und Strom, Spannung sowie Leistung für eine ganzheitliche Analyse des elektrischen Antriebsstranges.
Herausforderung
Für eine ganzheitliche Analyse und zielgerichtete Optimierung des elektrischen Antriebsstranges müssen Signale für NVH-Analysen sowie Messwerte für Performance-Analysen synchron erfasst und in einer Analysesoftware gebündelt werden.
Die synchrone Erfassung aller benötigten Parameter spart wertvolle Zeit, da kein aufwändiges, manuelles Nachbereiten der Daten notwendig ist. Dafür wird ein Messsystem benötigt, dass die große Menge an Rohdaten in Echtzeit verarbeiten kann.
Die verwendete Messtechnik muss kompakt und robust gestaltet sein, um direkt im Fahrzeug, nahe an der Messstelle, verbaut werden zu können. Dadurch kann die gleiche Messtechnik auf dem Prüfstand und im Fahrversuch verwendet werden und eine Vergleichbarkeit der Testergebnisse ist gegeben. Zudem muss an relevanten Messpunkten die HV-Sicherheit für Systeme und Anwender gegeben sein.
CSM Messtechniklösung
Mit einem einheitlichen Messsystem aus Hard- und Software von Müller-BBM VibroAkustik Systeme, die durch Hardware von CSM ergänzt wird, lassen sich alle nötigen Messwerte synchron erfassen und in Echtzeit auswerten.
- Für die Erfassung der akustischen Signale wird ein Mikrofonarray multimic von Müller-BBM VAS verbaut. Dies erlaubt eine exakte und wiederholbare Anordnung der Mikrofonpositionen.
- Die für vibroakustische Messungen verwendeten Sensoren des multimic sind direkt an Messmodule AD4 IE100 angeschlossen.
- Im HV-Bordnetz werden Ströme und Spannungen direkt in den HV-Leitungen zwischen den Komponenten mit dem HV Breakout-Modul 1.2 und dem HV Breakout-Modul 3.3 erfasst.
- Zusätzlich können Temperaturen in HV-Batterie, Inverter und Elektromotor mit dem Temperaturmessmodul HV TH4 evo gemessen werden.
- Alle Messmodule sind über EtherCAT® an ein XCP-Gateway angeschlossen und besser als 1 μs synchronisiert.
- Über das CSM PAK AddOn wird die Messkette mit dem PAK live.hub von Müller-BBM VAS verbunden. Alle CSM-Module senden kontinuierlich den Datenstrom an den PAK live.hub, der als Daten-Hub den Datenstrom dynamisch weiterverteilt.
- Über den PAK live.hub wird der PTP-synchrone Datenstrom in Echtzeit der PAK NVH-Software Suite PAK 6.X bereitgestellt.
- Mit PAK 6.X werden alle notwendigen Analysen (z.B. elektrische und mechanische Leistung, d/q-Transformation und Modulationsanalyse) sowie Auswertungen im Bereich Struktur, Rotation und Sound Quality in Echtzeit vorgenommen.
Vorteile
Durch die einfache Vernetzung der Datenströme können verschiedenste Testaufgaben mit einem Messsystem umfangreich gelöst werden. Durch die kompakte Messtechnik können akustische und leistungstechnische Phänomene im Fahrzeug validiert werden.
Die hohen Datenraten und Gewährleistung der Synchronität aller verbunden Messmodule erlaubt die Analyse in Echtzeit.
Weitere Informationen
Weiterführende Informationen
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CSM Xplained: Messen in Hochvolt-Umgebungen
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CSM Xplained: Strommessung in der E-Mobility
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CSM Xplained: Spannungsmessung in der E-Mobility
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CSM Xplained: Beschleunigungsmessung in der E-Mobility
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CSM Xplained: Betriebsfestigkeit in der E-Mobility
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CSM Xplained: Hochvolt- und NVH-Messungen in Elektrofahrzeugen
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CSM Xplained: Messketten schnell und zuverlässig konfigurieren – Teure und zeitraubende Fehler vermeiden
Verwendete Produkte
Verwendete Hardware
HV Breakout-Module 1.2, 1.2C
Einphasige Messung von Innenleiterstrom und Spannung
Die HV Breakout-Module (BM) vom Typ 1.2 wurden speziell für die sichere und präzise einphasige Messung in getrennten HV+ und HV- Kabeln konzipiert. Innenleiterstrom und Spannung werden direkt erfasst und die Momentanleistung online im Modul berechnet.
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.
HV Breakout-Module 3.3, 3.3C
Dreiphasige Messung von Innenleiterstrom und Spannung mit direkter XCP-on-Ethernet-Ausgabe
Die HV Breakout-Module (BM) vom Typ 3.3 wurden speziell für die sichere und präzise dreiphasige Messung in HV-Spannung führenden Kabeln konzipiert. Die Innenleiterströme und Außenleiter-Spannungen werden direkt erfasst und über XCP-on-Ethernet ausgegeben.
HV TH Messmodule
Sichere Temperaturmessung mit Typ K-Sensoren
Sichere Temperaturmessungen mit Thermoelementen an Hochvolt-Komponenten: Die HV-sicheren Thermo-Messmodule wurden speziell für das zuverlässige Erfassen von Temperaturen in Elektro- und Hybrid-Fahrzeugen entwickelt.
Verwendete Software
CSM PAK AddOn
Für die unkomplizierte Integration unserer Messmodule in einen Müller-BBM Messaufbau haben wir das CSM PAK AddOn entwickelt. Mit dieser Software-Erweiterung können Messdaten aus CSM Messmodulen synchron in die PAK Software von Müller-BBM übertragen und dort zusammen mit weiteren Messwerten untersucht werden (erfordert die Option PTP/IEEE1588 für das XCP-Modul).
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.
