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Anwendungsfälle
zuverlässig Flotten-Daten aufzeichnen

Schirmstrommessung an Elektrofahrzeugen

Die Hochvolt-Leitungen in den Hochvolt-Bordnetzen moderner Elektrofahrzeuge sind starken Strom- und Spannungsweilligkeiten ausgesetzt, die Ströme in den Kabelschirmen induzieren. Überschreiten diese Schirmströme die Tragfähigkeit des Schirmgeflechts sind Kabelbrände und Schäden an angeschlossenen Komponenten die Folge. Um die Sicherheit des Systems zu gewährleisten, sind umfangreiche Messungen der Schirmströme nötig.

Hintergrund

Hintergrund

Hochvolt-führende Kabel sind mit einem zusätzlichen Schirmgeflecht versehen, das induzierte Ströme aufnehmen und ableiten soll. Große Strom- und Spannungswelligkeiten, die durch hochfrequent taktende Verbraucher und Inverter, auftreten können, bestimmen den Kurvenverlauf und die Höhe dieser Schirmströme. Länge und Durchmesser der Kabel können die Auswirkungen weiter verstärken. Ist der Kabelschirm nicht ausreichend dimensioniert, können aufgrund der hohen Erwärmung der Leitungen und PG-Verschraubungen an Gehäusen Kabelbrände hervorgerufen werden und das gesamte System beschädigen.

Messaufgabe

Messung von Strömen in den Schirmgeflechten, um sicher zu stellen, dass die Transferimpedanz nicht überschritten wird.

Herausforderung

Herausforderung

Hochvolt-Bordnetz eines Elektrofahrzeugs
Schirmstrommessung an einem elektrischen Lastkraftwagen. Der lange Rahmenaufbau verursacht unterschiedliche Schirmströme in den verschiedenen Bereichen des Hochvolt-Bordnetzes. In allen HV-Leitungen wird mit CSM HV Breakout-Modulen der Schirmstrom gemessen.

Schirmströme müssen in allen Leitungen des Hochvolt-Bordnetzes gemessen werden, wodurch eine große Zahl von Messpunkten erforderlich ist. Die Messdaten müssen dabei mit einer hohen Abtastrate von 1 MS/s und synchron erfasst werden. Nur so können auftretende Stromspitzen erfasst und die Auswirkungen verschiedener Belastungszustände auf alle Bereiche des Systems analysiert werden. Eine weitere Herausforderung ist die eigentliche Applizierung der Schirmstrommessung, da der Kabelschirm vom Innenleiter getrennt und eine niederohmige Verbindung zwischen Messtechnik und Schirmgeflecht hergestellt werden muss. Zudem muss die Hochvolt-Sicherheit gewährleistet sein, da während der Messung weiterhin Spannungen auf dem Innenleiter anliegen. Begleitend sollten Temperaturen an den Kabeln und Verschraubungen gemessen werden, um Aussagen zur Beanspruchung der Leistungsinstallation treffen zu können.

Querschnitt durch ein HV-Kabel
Querschnitt durch ein Hochvolt-Kabel
CSM-Messtechniklösung

CSM-Messtechniklösung

  • Für eine vollumfängliche Messung werden HV Breakout-Module (BM) 1.2 +S zwischen HV-Batterie und Verbraucher in die HV_Leitungen eingesetzt. Diese Module erlauben die Messungen von Schirmströmen im Außenleiter sowie der Ströme, Spannungen und der Leistung in den Innenleitern von separaten HV+ und HV- Leitungen.
  • Für die alleinige Messung von Schirmströmen werden HV Breakout-Module (BM) 1.2 /S direkt in die HV-Leitungen eingesetzt. Diese Version der CSM HV Breakout-Module wurde speziell für die Messung von Schirmströmen entwickelt: Der Kabelschirm wird an den Messshunt appliziert, über den die Schirmströme mit hoher Abtastrate gemessen werden.
  • Ein Temperatur-Messmodul HV TH4 evo kann zeitgleich Temperaturen an den Leitungen und Verschraubungen erfassen.
  • Das XCP-Gateway pro erfasst die Messdaten über EtherCAT® und CAN-Bus synchron und setzt sie auf XCP-on-Ethernet um. Mit dem XCP-Gateway kann der Messaufbau auch leicht um weitere Messmodule, wie HV BM 1.2 für parallele Strom-, Spannungs- und Leistungsmessung erweitert werden.
  • Mit der Vector Software vMeasure exp werden die erfassten Daten in Echtzeit analysiert und aufgezeichnet. Durch die abgestimmte Lösung von CSM Hard- und Vector Informatik Software können alle notwendigen Leistungsparameter mit dem eMobilityAnalyzer online berechnet werden.
Schirmstrommessung in E-Mobility-Messsystem
Einordnung der Schirmstrommessung in die Systematik des Vector CSM E-Mobility-Messsystems
Vorteile

Vorteile

Mit den speziellen HV Breakout-Modulen für die Schirmstrommessung können Schirmströme an vielen Stellen im Bordnetz synchron und mit hoher Datenrate erfasst werden. Durch die robuste Bauweise ist eine Überprüfung auch im Fahrversuch möglich und das Hochvolt-Bordnetz kann sicher ausgelegt werden. Die Hochvolt-sicheren CSM Messmodule gewährleisten dabei die Sicherheit von Anwender und Messobjekt während der Messung.

Mit der HV BM 1.2 +S können synchron mit der Messung der Schirmströme weitere Größen (Strom, Spannung und leistung im Innenleiter) erfasst werden. Dadurch werden umfangreiche Analysen der Schrimströme in verschiedenen Fahrsituationen möglich.

Durch die abgestimmte Soft- und Hardware können mit dem Vector-CSM-Messsystem bis zu 40 Messkanäle mit jeweils 1 MHz gleichzeitig und synchronisiert erfasst werden, um auch vielkanalige, verteilte Fahrzeuganwendungen durchzuführen. Die Datensynchronisation im Messsystem gewährleistet das Precision-Time-Protokoll (PTP).

Anwender können auf bestimmte Ereignisse triggern oder weitere, für den Test relevante Größen errechnen. Beispiele sind Stromspitzen oder Signalableitungen, um bestimmte Ereignisse zeitlich mit anderen Messgrößen zu korrelieren. Das Messsystem kann mit einer Vector Schnittstelle erweitert werden, wenn das Fahrzeug über die serielle POD-Schnittstelle (Plug on Device) mit dem Analyserechner kalibriert werden soll. Vorteilhaft ist dabei, dass Steuergeräte-Messgrößen gleichzeitig mit den Messwerten der CSM Module erfasst werden.

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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Produkt HV TH Messmodule

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.

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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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