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Anwendungsfälle
zuverlässig Flotten-Daten aufzeichnen

WLTP Leistungsmessung an Elektro- und Hybridfahrzeugen

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.

Hintergrund

Hintergrund

Für den WLTP wurden spezifische Fahrzyklen (WLTC - Worldwide harmonized Light vehicles Test Cycle) definiert, in denen die jeweiligen Messungen durchgeführt werden. Diese Fahrzyklen geben bestimmte Geschwindigkeitsprofile vor, die ein realistischeres Bild der verbrauchten Energie als frühere Tests vermitteln sollen.

Auf Prüfständen werden die Fahrzyklen durchgeführt, bis die HV-Batterien entladen sind. So kann bei reinen Elektrofahrzeugen einfach die Reichweite bestimmt werden. Bei Plug-in-Hybridfahrzeugen wird die elektrische Reichweite im Verhälntis zur Gesamtreichweite bestimmt: Die letzte Zyklusfahrt wird mit vollständig entleerter Batterie zu Ende gefahren und im Anschluß wird die Energiemenge für die Komplettaufladung gemessen. Anhand der verbrauchten Energiemenge und der ermittelte Reichweite lässt sich der Energiebedarf in kWh/100km errechnen.

Messaufgabe

Strom- und Spannungsmessung zur Analyse der verbrauchten Energie und Reichweitenbestimmung in definierten Fahrzyklen.

Herausforderung

Herausforderung

Für präzise Analysen müssen die Ströme und Spannnungen mit hoher zeitlicher Auflösung erfasst werden. Anhand der Rohdaten ist jedoch keine direkte Bestimmung des Verbrauchs möglich - entsprechend der im WLTC vorgegebenen Geschwindigkeit muss die Energie im Idealfall in Echtzeit erst errechnet werden. Nachdem die Werte auf dem Prüfstad ermittelt wurden, soll zudem eine einfache Überprüfung in realen Testfahrten möglich sein.

Neben der verbrauchten elektrischen Energie sollen auch Energieverluste und Leistungsprofile ermittelt werden, um die Performance der Fahrzeuge zu analysieren.

Diagramm WLTC Fahrzyklus Klasse 3
WLTC Fahrzyklus für Fahrzeuge der Klasse 3.
CSM-Messtechniklösung

CSM-Messtechniklösung

Die Lösung für diese Messaufgabe findet sich im perfekt abgestimmten Vector CSM E-Mobility-Messsystem, das präzise Messmodule und leistungsstarke Software vereint.

  • Ein Hochvolt Breakout-Modul (HV BM) 3.1 erfasst Strom und Spannung zwischen der Ladesäule und dem On-Board-Charger (OBC) dreiphasig mit einer Datenrate von 1 MHz und 100% synchron. Dafür wird die HV BM einfach zwischen die Leitungen eingesetzt. So kann die verbrauchte Energiemenge bei der Wiederaufladung der Batterie ermittelt werden.
  • Strom und Spannung zwischen der HV Batterie und dem Inverter werden mit einem Hochvolt Breakout-Modul (HV BM) 1.2 erfasst. Dieses Modul erlaubt ebenfalls phasengenaue Messungen mit Datenraten von bis zu 1 MHz.
  • Ein XCP-Gateway 4S pro erfasst die Daten der HV BM und setzt diese mit bis zu 1 GBit/s von EtherCAT® auf XCP-on-Ethernet um.
  • Mit dem eMobilityAnalyzer, der Funktionsbibliothek für Vector vMeasure exp oder CANape, wird die Energie während der Zyklusfahrten und beim Ladevorgang in Echtzeit berechnet. In der Funktion "DCAnalysis" werden die Wirkleistung P und der kumulierte Verbrauch W errechnet. Mit der Funktion "ChargerEfficiencyAnalysis" werden zudem die Verluste während des Ladevorgangs bestimmt.
WLTP Messung in E-Mobility-Messsystem
Einordnung der WLTP Leistungsmessung in die Systematik des Vector CSM E-Mobility-Messsystems
Diagramm Strom und Spannung während WLTC Class 3
Geschwindigkeitsprofil während eines WLTC Fahrzyklus Klasse 3 (grün), Strom I (rot) und Batteriespannung U (blau)
Diagramm Wirkleistung und Energieverbrauch
Gemessene Wirkleistung P (rot) und Energieverbrauch W (grün) eines Plug-in-Hybridfahrzeuges nach WLTP
Vorteile

Vorteile

Mit dem Vector CSM E-Mobility-Messsystem können die erforderlichen elektrischen Verbrauchswerte einfach ermittelt werden - auf dem Prüfstand und im Fahrversuch. Die direkte Messung von Strom und Spannung in den HV-Leitungen erhöht zudem die Genauigkeit und ermöglicht präzise Analysen. Der Messaufbau wird weiterhin extrem verschlankt, wodurch Zeit für den Aufbau der Messkette gespart wird.

Download

Hier finden Sie den vollständigen Anwendungsfall zum Download als PDF.

Verwendete Produkte

Verwendete Hardware

Hochvolt Breakout-Module zu Leistungsmessung

HV Breakout-Module

Strom, Spannung und Leistung direkt messen

Die HV Breakout-Module (BM) wurden speziell für sichere Messanwendungen an HV-Spannung führenden Kabeln konzipiert. Strom und Spannung werden erfasst und die Leistung online im Modul berechnet.

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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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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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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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