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Anwendungsfälle
zuverlässig Flotten-Daten aufzeichnen

HV Strom- und Spannungsmessung in Stromschienen

Um wertvollen Platz zu sparen werden Komponenten im elektrischen Antriebsstrang kompakter und integriert. Dies begrenzt gleichzeitig den Platz für die Installation von Messtechnik, die für Strom- und Spannungsmessungen in den Stromschienen von integrierten E-Achsen, Invertern oder HV-Batterien benötigt wird. Präzise Messergebnisse für Test, Validierung und Verifizierung lassen sich so nur schwer erzielen. In diesem Beispiel wird gezeigt, wie trotz der beengten Platzverhältnisse hochfrequente Messungen in Stromschienen durchgeführt werden können.

Strom und Spannungsmessung mit HV BM Split
Icon Background

Hintergrund

Stromflüsse und Spannungen in Stromschienen müssen in zahlreichen Komponenten von Elektro- und Hybridfahrzeugen gemessen werden: In HV-Batterien werden mit Strom- und Spannungsmessungen in den Stromschienen die Simulationen für die Auslegung der Batterie und des Batterie-Management-Systems überprüft. In integrierten E-Achsen dienen die Messungen in den Stromschienen zwischen Inverter und Elektromotor als Ausgangsbasis für Leistungsanalysen.

Generell stehen verschiedene messtechnische Lösungen für solche Aufgaben zur Verfügung. Eine Umsetzung mit Messshunts bietet sich aufgrund der geringen Störanfälligkeit und der Möglichkeit des direkten Einbaus in die Stromschiene, wodurch der Platzbedarf minimiert wird, an.

Messaufgabe

Erfassung von Strom, Spannung und Leistung in Stromschienen, z. B. um Leistungen zu analysieren und Simulationen zu überprüfen.

Icon Challenge

Herausforderung

Die verwendete Messtechnik muss klein genug sein, um in den engen Bauräumen und den Stromschienen verbaut zu sein.

Für genaue Messungen sollte ein großer Messbereich abgedeckt werden, die Messtechnik störunempfindlich sein und mit hohen Datenraten gemessen werden können.

Weiterhin muss die Messtechnik natürlich die HV-Sicherheit für Anwender und umliegende Systeme durch geeignete Schutzmaßnahmen gewährleisten.

Icon Solution

CSM Messtechnik-Lösung

Strom- und Spannungsmessungen in Stromschienen lassen sich mit HV BM Split Modulen leicht umsetzen. Durch das geteilte Design von Sensormodulen und Messmodul lässt sich der Messaufbau flexibel gestalten, weshalb auch an Messstellen in sehr beengten Bauräumen gemessen werden kann. Die Sensormodule für die Strommessung (HV SBM_I - HV Split-Breakout-Module) verwenden die aktiven Shuntmodule der bekannten HV Breakout-Module. Diese Shuntmodule bestehen aus Messshunt, Temperatursensor und der Sensorelektronik und erlauben sehr präzise Messungen von Strömen mit konstanter Stromstärke und auch hochfrequente Stromspitzen.

Messaufbau for die Strom- und Spannungsmessung in Stromschienen
  • Für den Verbau direkt in den Stromschienen wurde das HV SBM_I open entwickelt. Es besteht aus einem, sicher vergossenen Shuntmodul und wird über Bohrungen in den Kupfer-Anschlussfahren mit der Stromschiene verschraubt. Mit dem HV SBM_I open werden Ströme bis ±2.000 A gemessen und zudem das HV- Spannungspotential abgegriffen.
  • Über ein HV-sicheres und geschirmtes Sensorkabel wird das HV SBM_I open an das Messmodul HV SAM 1.1 (HV Split-Acquisition-Modul) angeschlossen. Hierüber werden permanent die analogen Strom-Messwerte sowie die Shunttemperatur für die automatische Online-Temperaturkompensation übertragen. Die Versorgung der Sensorelektronik im Shuntmodul erfolgt ebenfalls über dieses Sensorkabel.
  • Mit einem HV-sicheren und geschirmten Sensorkabel erfolgt der Spannungsabgriff HV+. Dieses wird ebenfalls an das HV SAM 1.1 angeschlossen.
  • Das HV SAM 1.1 wird an geeigneter Stelle außerhalb des HV-Bauraumes installiert.
  • Das Messmodul führt die galvanische Trennung, Filterung und AD Wandlung sowie Online-Berechnungen durch. Über EtherCAT® werden die Messdaten mit bis zu 1 MHz weitergegeben. Simultan erfolgt auch eine Datenausgabe über CAN-Bus. Optional werden auch die im Messmodul errechneten Effektivwerte von Strom und Spannung sowie verschiedene Leistungsfaktoren über CAN-Bus ausgegeben.
  • Ein XCP-Gateway setzt die EtherCAT®-Daten auf XCP-on-Ethernet um und gibt sie an den Messrechner weiter. Zusätzlich können über das XCP-Gateway auch weitere HV SAM 1.1 oder andere Messmodule für die Erfassung zusätzlicher Messgrößen eingebunden und synchronisiert werden.
HV Strom- und Spannungsmessung in Stromschienen in der Systematik des E-Mobility Messsystems
HV Strom- und Spannungsmessung in Stromschienen in der Systematik des Vector CSM E-Mobility-Messsystems
Video HV BM Split Aplication
Video: HV BM Split Modules - Application B
HV SBM_I open für die Strommessung in einer Stromschiene verbaut.
HV SBM_I open für die Strommessung in einer Stromschiene verbaut.
Spannungsabgriff HV+ mit einem HV-sicheren Sensorkabel
Der Spannungsabgriff HV+ erfolgt mit einem HV-sicheren Sensorkabel.
Icon Benefits

Vorteile

Durch die sehr kleine Bauform und die Besonderheiten der CSM Shunt-Technologie können Ströme und Spannungen auch in Stromschienen sehr präzise gemessen werden. Die Shunt-basierte Messung und die spezielle Sensorelektronik minimieren die Einflüsse von externen Feldern (Pseudosignale, Hysterese-Effekte, systembedingtes Rauschen, Kennlinienverschiebung oder Offset-Fehler) und liefern dadurch sehr genaue Messergebnisse für weiterführende Analysen.

Leistungsdaten werden zudem direkt im Messmodul HV SAM 1.1 errechnet. Für tiefergehende Analysen in Echtzeit finden weitere Komponenten aus dem Vector CSM E-Mobility-Messsystems Verwendung.

Verwendete Produkte

Verwendete Hardware

HV BM Split Module

HV BM Split Module

Messung von Innenleiterstrom und Spannung sowie Leistungsanalyse in beengten Bauräumen

Die HV BM Split Module nutzen die bewährte Technologie der HV Breakout-Module für die schnelle und präzise Messung von Innenleiterstrom, Spannung und Leistung auch unter beengten Platzverhältnissen. Mit den HV BM Split Modulen können Messungen in HV-Leitungen oder auch an Stromschienen durchgeführt werden.

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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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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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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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