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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
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
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.
CSM Messtechniklösung
Die Lösung für diese Messaufgabe findet sich im perfekt abgestimmten Vector CSM E-Mobility-Messsystem, das präzise Messmodule und leistungsstarke Software vereint.
- HV BM 1.2
Erfasst Strom und Spannung zwischen Batterie und Inverter einphasig - Vector vMeasure oder CANape
CSM-Messmodule können einfach eingebunden werden und die Messdaten werden in Echtzeit analysiert und aufgezeichnet - XCP-Gateway 4S pro
Erfasst die EtherCAT®-Daten der HV BM - HV BM 3.1
Dreiphasige Strom- und Spannungsmessung zwischen Ladestation und On-Board-Charger
- 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. 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 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.
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.
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: 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.
HV Breakout-Modul 3.1
Dreiphasige Messung von Innenleiterstrom, Spannung und Momentanleistung
Das HV Breakout-Modul (BM) Typ 3.1 eignet sich für die dreiphasige Strom-, Spannungs- und Leistungsmessung an dreiphasigen Ladestationen mit HV-Spannung führenden Kabeln mit Strömen von bis zu ±32 A.
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.
