Anwendungsfälle 
Hohe Reichweiten bei Elektro-PKWs bieten zu können, ist eine der größten Herausforderungen für Fahrzeughersteller. Ausschlaggebend ist dafür der Gesamtenergieverbrauch des Fahrzeugs. Häufig wird hierbei nur der Verbrauch des elektrischen Antriebsstrangs betrachtet, aber: Wie viel trägt dabei das Niedervoltbordnetz, zu dem unter anderem Fahrassistenzsysteme und das Infotainment gehören, zur Entladung der Antriebsbatterie bei? Für Konkurrenzanalysen wurden die Ströme dieser Komponenten daher genauer untersucht: Beim Benchmarking eines E-SUV kamen hierfür rund 100 CSMshunts verschiedener Varianten zum Einsatz.
Für das Benchmarking von Serienfahrzeugen werden verschiedene Eigenschaften messtechnisch untersucht, um Fahrzeuge verschiedener Hersteller miteinander vergleichen zu können. Häufig werden solche Verfahren von erfahrenen Entwicklungsdienstleistern, wie der AVL, eines der weltweit führenden Mobilitäts-Technologieunternehmen für Entwicklung, Simulation und Testen in der Automobilindustrie, durchgeführt. Ein Aspekt, der dabei bei einem batterieelektrischen SUV analysiert wurde, war die Leistungsaufnahme der elektrischen Verbraucher im Niedervoltbordnetz, das heißt für die Gleichspannungsebenen 12 V und 48 V.
Dazu gehören beispielsweise die Steuergeräte, Fahrassistenzsysteme (ESP, ABS), Scheibenwischer, die elektrischen Fensterheber, das Schließsystem des PKWs sowie das Navigationssystem und das Infotainment. Da das Niedervolt- mit dem Hochvoltsystem der Antriebsbatterie verbunden ist und von diesem über den DC/DC-Wandler versorgt wird, trägt dieser Energieverbrauch zur Reichweitenverringerung des Fahrzeugs bei.
Messaufgabe
Erfassung von Strom und Spannung an Nebenverbrauchern für die Verbrauchsberechnung sowie Temperaturen im Fahrzeuginnenraum.
Für die Analyse der Leistungsaufnahme im Niedervoltbereich mussten alle Versorgungsleitungen sämtlicher Verbraucher mit Messwiderständen, sogenannten „Shunts“ ausgestattet werden, um die Stromaufnahme der einzelnen Verbraucher exakt zu bestimmen. Aufgrund einer hochwertigen, elektrischen Sonderausstattung war die vollständige Analyse des Niedervoltbordnetzes somit mit einer großen Menge an Messstellen verbunden.
Für das Benchmarking des Energieverbrauchs aller Bestandteile des Niedervoltbereichs wurden mehr als 100 CSMshunts installiert. Für die kleineren Ströme bis 25 A kamen die CSMshunt fuse zum Einsatz: diese ließen sich unkompliziert in das bestehende Stecksystem des Fahrzeugsicherungskastens integrieren. Für die größeren Ströme ab 125 A des Bordnetzes wurden größere CSMshunts verwendet. Dabei verfügen alle Shunt-Varianten bereits über einen integrierten Messverstärker für die abfallenden Spannungen und bieten damit eine hohe Auflösung und Genauigkeit.
Mit den CSM AD Messmodulen wurden aus den abfallenden Spannungen an den Shunts die Ströme berechnet und über CAN weitergegeben. Mit einem weiteren AD Modul, ebenfalls über CAN wurde die Versorgungsspannung der jeweiligen Komponenten erfasst. Die Auswertungssoftware errechnete aus den gemessenen Werten dann die jeweilige Leistungsaufnahme. Daneben wurden im Fahrzeuginnenraum Temperaturen mit Thermoelementen und THMM Thermomodulen erfasst. Über ein ETAS CAN-Interface wurden die CAN-Daten gebündelt an einen Computer zur Analyse mit INCA übertragen.
Gerade bei einer großen Menge an Messtechnik ist Kompatibilität und eine einfache Konfiguration für uns besonders wichtig. Fahrzeugtesting ist ein komplexes Geschäft mit vielen Akteuren – da ist es entscheidend, flexibel und gleichzeitig effizient zu sein. Daher schätzen wir die Zusammenarbeit mit CSM: Hier bekommen wir das Gesamtpaket aus qualitativ hochwertiger Hardware und individuell angepassten Softwarelösungen.
Christian Juwan, Produktmanager Vehicle Benchmarking, AVL
Die durchschnittliche Leistungsaufnahme des Bordnetzes lag dabei bei rund 500 Watt: Neben der Steuerung der Fahrzeugfunktionen (Beleuchtung, Scheibenwischer, Fensterheber, Türöffner) verbrauchten die Klimaanlage und die Heizung sowie das Infotainmentsystem den meisten Strom.
Mit der steigenden Anzahl an elektrischen Komponenten im Niedervoltbordnetz muss von den Herstellern auch über Energiesparmaßnahmen, beispielsweise über automatische, intelligente Ein- und Abschaltsysteme entsprechend der typischen Verwendung der Nutzer nachgedacht werden. Wie diese umgesetzt werden und welche anderen Strategien für das Energiemanagement Anwendung finden, war Teil der Auswertung des Benchmarkings.
Mit den CSMshunts und den AD Modulen ließen sich die Ströme aller Verbraucher im Niedervoltbereich des Fahrzeugs einfach und sicher messen. Mit den verschiedenen Varianten konnte dabei je nach Bedarf der passende Messwiderstand ausgewählt werden. Durch ihre robuste Bauart waren sowohl die Shunts als auch die Messmodule für Anwendungen im Fahrversuch und auf dem Prüfstand geeignet.
Schnell und präzise messen in ETAS INCA: Die zwei Software-Ergänzungen CSM INCA AddOn CAN und CSM INCA AddOn ETH ermöglichen eine einfache Integration der CSM Messmodule und der ECM Abgasmessmodule in die Mess- und Verstellsoftware INCA von ETAS.
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.