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Leistungsmessung an einem E-Scooter
Die Reichweite elektrischer Fahrzeuge entscheidet über ihre Alltagstauglichkeit und Akzeptanz bei den Nutzern. Für eine Reichweitensteigerung müssen die elektrischen Antriebsstränge und ihre Komponenten stetig optimiert werden. Im folgenden Beispiel wird gezeigt, wie eine effiziente Leistungsmessung im Niederspannungs-Netz erfolgt. Analog könnte ein solche Messung auch im HV-Netz erfolgen.
Hintergrund
E-Scooter bieten aufgrund ihrer Bauform wenig Platz für die Komponenten des Antriebs. Ein optimaler Abgleich von Performance und Größe des Antriebs ist hier essentiell. In diesem Punkt ähneln E-Scooter größeren Elektrofahrzeugen, die mit Hochspannung betrieben werden.
Bei der Entwicklung von E-Scootern müssen für die Optimierung des Antriebs umfangreiche Leistungsmessungen durchgeführt werden. In diesem Beispiel sollte die Firma APS-tech die Leistungen an der Batterie und dem Inverter eines handelsüblichen E-Scooters messen. Die Leistungsmessungen sollten im Fahrversuch erfolgen.
Messaufgabe
Strom- und Spannungsmessung für die Echtzeit-Leistungsberechnung.
Herausforderung
Die verwendete Messtechnik soll den Antrieb durch übermäßiges Gewicht und verändertes Fahrverhalten nicht unnötig belasten, um die Messergebnisse nicht zu verfälschen. Der Inverter arbeitet in dem E-Scooter mit einer Grundfrequenz von 8 kHz und erfordert dadurch Messtechnik mit einer entsprechend hohen Abtastrate. Weiterhin sollte die Datenerfassung und Wirkleistungsberechnung während des Fahrversuchs mobil erfolgen und drahtlos auf einem Monitor dargestellt werden.
CSM Messtechniklösung
- HV BM 1.1
Misst Strom und Spannung zwischen Batterie und Inverter - HV BM 3.1
Dreiphasige Messung von Strom und Spannung zwischen Inverter und Elektromotor - EtherCAT®
Erlaubt Datenraten von bis zu 1 MHz - XCP-Gateway basic
Erfasst die Messdaten synchron und setzt sie in das XCP-on-Ethernet Protokoll um - Desktop
Leistungsdaten werden per WLAN übertragen und räumlich getrennt dargestellt - MiniPC mit Vector vMeasure
Das eMobilityAnalyzer Paket für vMeasure erlaubt die online Leistungsberechnung
- Für die einphasige Erfassung von Strom und Spannung zwischen Batterie und Inverter wird das HV Breakout-Modul (BM) 1.1 direkt in die Stromleitung eingesetzt.
- Das HV BM 3.1 erfasst Strom und Spannung zwischen Inverter und Elektromotor dreiphasig. Spontane Vorgänge in den Leitungen können mit der Momentanleistung überwacht werden, die die HV BM online berechnen.
- Das XCP-Gateway basic setzt die Messdaten auf XCP-on-Ethernet um und stellt die Synchronität der angeschlossenen Messmodule sicher.
- Mit einem Vector Mini PC werden die Messdaten erfasst und die Wirkleistungen der Batterie und des Inverters in Echtzeit berechnet. Dafür kommt der eMobilityAnalyzer für vMeasure von Vector Informatik zum Einsatz.
- Über WLAN werden die Leistungsdaten an einen räumlich getrennten Monitor übertragen und dargestellt.
Vorteile
Mit diesem Messaufbau konnten die Anforderungen hinsichtlich Platzbedarf und Messdatenrate erfüllt werden. Dank der mobilen Berechnung der Leistungen direkt im Fahrzeug reduziert sich die zu übertragende Datenmenge. Datenverluste durch einen möglichen Verbindungsabriss werden vermieden. Auch konnte gezeigt werden, dass die HV BM auch in 48V-Bordnetzen effektiv eingesetzt werden können.
Wir bedanken uns für die gute Zusammenarbeit bei diesem Projekt bei dem Team von APS-tech.
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.
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.
