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Echtzeit-Wirkungsgradmessung am elektrischen Antriebsstrang
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.
Hintergrund
Moderne vollintegrierte Antriebsstränge bieten unter anderem durch verringerten Platzbedarf zahlreiche Vorteile. Bei der Instrumenterierung für notwendige Messungen ergeben sich jedoch einige Herausforderungen, da Leitungen zwischen den Komponenten oft nicht mehr zugänglich sind. Aus diesem Grund hat sich der Gesamtwirkungsgrad als relevante Größe für die weitere Optimierung herauskristallisiert, da die Messpunkte für die Erfassung der elektrischen Eingangsleistung und mechanischen Ausgangsleistung zugänglich sind. Anhand von Wirkungsgradkennfeldern können die Auswirkungen von Softwareänderungen, neuen Komponenten und Funktionsentwicklungen auf den Gesamtwirkungsgrad überprüft werden.
Messaufgabe
Synchrone Messung von elektrischer Eingangsleistung und mechanischer Ausgangsleistung zur Bestimmung des Gesamtwirkungsgrades in Echtzeit.
Herausforderung
Für die Bestimmung des Gesamtwirkungsgrades muss die elektrische Leistung in den Hochvolt-Leitungen zwischen Batterie (-simulator) und Inverter Hochvolt-sicher und mit einer hohen zeitlichen Auflösung gemessen werden. Weiterhin müssen die mechanische Leistung mit Drehzahl-Drehmoment-Sensoren gemessen und die Daten nahe an der Messstelle erfasst werden, um EMV-Störungen zu vermeiden. Darüber hinaus soll die Berechnung des Gesamtwirkungsgrades in Echtzeit erfolgen, um sofort die Auswirkungen von verschiedenen Lastzuständen registrieren zu können.
CSM Messtechniklösung
Die Lösung für diese Messaufgabe findet sich im perfekt abgestimmten Vector CSM E-Mobility-Messsystem, das präzise Messmodule und leistungsstarke Software vereint.
- Batteriesimulator
Erlaubt die Simulation verschiedener Betriebszustände - HV BM 1.2
Erfasst Strom und Spannung für die Leistungsberechnung in Echtzeit - CNT evo CAN
Erfasst die Daten von Drehzahl-Drehmomentsensoren - Vector VX1000
Die Vector Schnittstelle erfasst zusätzlich interne Messgrößen - Vollintegrierter Antriebsstrang
HV-Leitungen zwischen Inverter und den Motoren sind für Messungen nicht zugänglich - Vector vMeasure oder CANape
CSM-Messmodule können einfach eingebunden werden und die Messdaten werden in Echtzeit analysiert und aufgezeichnet - XCP-Gateway pro
Erfasst die Daten von EtherCAT und CAN-basierten Messmdodulen - Drehzahl-Drehmomentsensor
Erfasst die mechanische Ausgangsleistung
- Ein Hochvolt Breakout-Modul (HV BM) 1.2 erfasst Strom und Spannung zwischen dem Batteriesimulator und dem Inverter mit einer Datenrate von 1 MHz. Dafür wird die HV BM einfach zwischen die Leitungen eingesetzt und die Kabel werden über Kabelverschraubungen in das Gehäuse geführt.
- Alternativ können die HV-Leitungen über ein PL500-Stecksystem direkt an die Variante HV BM 1.2C angeschlossen werden.
- Die Messdaten von Drehzahl-Drehmomentsensoren werden mit einem CNT evo MiniModul erfasst. Aufgrund der kompakten Bauform kann das Modul nahe an der Messstelle verbaut werden und EMV-Störungen, die auf lange Sensorkabel wirken könnten, werden vermieden.
- Ein XCP-Gateway pro erfasst die Daten der beiden Messmodule und wandelt sie in XCP-on-Ethernet um.
- Über eine Vector Netzwerk-Schnittstelle VX1000 werden synchron die internen Messgrößen miterfasst und mit den externen Messdaten über das "Precision Time Protocol (PTP)" synchronisiert.
- Die Berechnung der nötigen Leistungswerte (elektrische Eingangsleistung und mechanische Ausgangsleistung) sowie des Gesamtwirkungsgrades erfolgt in der eMobilityAnalyzer Funktionsbibliothek für Vector vMeasure oder CANape. Die internen Messgrößen können hier direkt mit den errechneten Leistungswerten korreliert werden.
Vorteile
Mit dem Vector CSM E-Mobility-Messsystem kann die Errechnung des Gesamtwirkungsgrades in Echtzeit erfolgen, also schon während der Messung und nicht erst später bei der Auswertung. Durch die robusten und kompakten Messmodule kann die Messung sowohl auf dem Prüfstand, als auch im Fahrversuch erfolgen. Der Messaufbau wird auf wenige Bestandteile verkürzt, wodurch sich die benötigte Zeit für den Messaufbau reduziert und die Qualität der Messung erhöht wird.
Weitehrin erlaubt das Vector CSM E-Mobility-Messsystem eine einfache Einbindung zusätzlicher Messmodule für weitere Messgrößen, z. B. Temperaturen.
Weitere Informationen
Weiterführende Informationen
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CSM Xplained: Messketten schnell und zuverlässig konfigurieren – Teure und zeitraubende Fehler vermeiden
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CSM Xplained: Wartung von HV-Messtechnik – Kalibrierung und Isolationsprüfung
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CSM Xplained: Erprobung von Brennstoffzellen-Antrieben auf dem Prüfstand und im Fahrversuch
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CSM Xplained: Spannungsmessung in der E-Mobility
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CSM Xplained: Strommessung in der E-Mobility
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CSM Xplained: Das Vector CSM E-Mobility-Messsystem
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CSM Xplained: Messen in Hochvolt-Umgebungen
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CSM Xplained: Autarke Leistungsmessung im Fahrversuch und am Prüfstand
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CSM Xplained: On-Board-Charger und AC-Ladevorgänge testen
Verwendete Produkte
Verwendete Hardware
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.
CNT evo CAN MM-Serie
Einfaches Erfassen digitaler Messgrößen
Das CNT evo ist ein hochpräzises Messmodul für das Messen von Frequenzen, Pulsweiten, inkrementalen Wegmessungen, Drehwinkeln, Positionsmessungen, Ereigniszählungen und Periodenmessungen.
Das Vector CSM E-Mobility-Messsystem
Das Messsystem für die Entwicklung der Elektromobilität
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.
HV Breakout-Modul 1.1
Einphasige Messung von Innenleiterstrom und Spannung
Die HV Breakout-Module (BM) vom Typ 1.1 wurden speziell für die sichere und präzise einphasige Messung in einem HV-Spannung führenden Kabel konzipiert. Innenleiterstrom und Spannung werden direkt erfasst und die Momentanleistung online im Modul berechnet.
Verwendete Software
vMeasure
Komplexe Messtechnikaufgaben sicher lösen
vMeasure von Vector Informatik ist die einfach zu bedienende Datenerfassungs-Software für CAN- und EtherCAT®-basierte Messmodule von CSM. vMeasure bietet den vollen Umfang an Funktionen, die Sie von einer modernen DAQ-Software erwarten.
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.
