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Das Messsystem im Einsatz
E-Mobility Messystem

Das Vector CSM E-Mobility-Messsystem im Einsatz

Flexible Lösungen für vielfältige Messaufgaben

Die einfache Skalierbarkeit des E-Mobility-Messsystems erlaubt den flexiblen Einsatz bei vielen Entwicklungsaufgaben in der Elektromobilität. Je nach Messaufgabe kann schnelle ECAT-Messtechnik und bewährte CAN-Messtechnik gemeinsam im HV- und NV-Umfeld eingesetzt werden. Hier finden Sie ausgewählte Lösungsbeispiele für gängige Prüfaufgaben in der eMobility mit dem E-Mobility-Messsystem.

Datenanalyse und Messdatenmanagement
Temperatur, Spannung, Strom, Beschleunigung, Dehnung, Vibration, Durchfluss, Feuchte, Druck, Drehmoment, Drehzahl, Frequenz, u.v.m.
E-Mobility Basismesssystem
 
POD
CAN, CAN FD, LIN, FlexRay, Ethernet
ECU
Vector Datenlogger / Interfaces
 
 
CAN, CAN FD, Ethernet
CSM Datenlogger

Wirkungsgradbestimmung am elektrischen Antriebsstrang

Moderne elektrische Antriebsstränge sind vollintegriert, wodurch die Instrumentierung für die Messtechnik deutlich erschwert wird. Aus diesem Grund hat sich der Gesamtwirkungsgrad als aussagekräftige Größe für die weitere Optimierung herauskristallisiert, da lediglich elektrische Eingangsleistung und mechanische Ausgangsleistung in Relation gesetzt werden müssen. Zusätzlich sollen auch Daten aus den Steuergeräten mit in die Analyse einbezogen werden, damit Wirkungsgrad und Kennfelder korreliert werden können. Für diese Prüfaufgabe kommen folgende Komponenten des Messsystems zum Einsatz:

E-Mobility Basismesssystem

  • Ein Hochvolt Breakout-Modul 1.2 (HV BM 1.2), das zwischen Inverter und Batterie direkt in die HV-Leitungen eingebracht wird, misst Strom und Spannung.
  • Ein Messmodul CNT4 evo misst mit entsprechenden Sensoren Drehzahl an den Antriebsachsen und Drehmoment.
  • Der Protokollumsetzer XCP-Gateway pro verbindet die EtherCAT®-basierten (HV BM) und CAN-Messmodule (CNT4 evo) und setzt die Daten auf XCP-on-Ethernet um.
  • Mit dem eMobilityAnalyzer in vMeasure exp werden die elektrische Eingangsleistung (anhand der Messdaten der HV BM) und die mechanische Ausgangsleistung (CNT4 evo) in Echtzeit berechnet. Mit beiden Werten wird der Wirkungsgrad ebenfalls online errechnet.

Vector Datenlogger / Interfaces

  • Mit einem Vector Interface VX1000 werden dank PTP (Precision Time Protocol) zeitsynchron die Daten aus Steuergeräten im Antriebsstrang erfasst und können in die Analyse einfließen.

Vorteile

  • Messungen direkt in den HV-Leitungen erhöhen die Qualität der Messung
  • Genaue Analyse durch Berechnungen in Echtzeit
  • Abgestimmte Hard- und Software vereinfacht den Messaufbau und spart Zeit für die Konfiguration

Verifikation des Hochvolt-Bordnetzes

Die Bordnetze moderner Elektrofahrzeuge umfassen zahlreiche verschiedene Verbraucher, die mit hochfrequenten Schaltungen Strom- und Spannungswelligkeiten in den Leitungen hervorrufen. Diese Welligkeiten können schwerwiegende Schäden an den Komponenten und unangenehme Geräusche hervorrufen. Um die Sicherheit in allen Situationen zu gewährleisten muss das Bordnetz auch im Fahrversuch verifiziert werden, wodurch umfangreiche Strom- und Spannungsmessungen im gesamten Bordnetz nötig werden. Damit zu hohe Datenmengen vermieden werden, sollen in diesem Fall intelligente Trigger verwendet werden. Auch diese Prüfaufgabe lässt sich mit den Komponenten des E-Mobility-Messsystems leicht umsetzen.

E-Mobility Basismesssystem

  • Mit passenden Hochvolt Breakout-Modulen (HV BM), die direkt in die Hochvolt-Leitungen eingesetzt werden, werden Strom und Spannung an verschiedenen Stellen im Bordnetz gemessen.
  • An Stellen, an denen keine HV BM benötigt werden, können Ströme auch mit Hall-Effekt basierten LEM Sensorpaketen, die an die Messmodule AD4 OG100 angeschlossen werden, gemessen werden.
  • Ein Protokollumsetzer XCP-Gateway 4S pro erfasst die Daten der ECAT-Messmodule, synchronisiert diese besser 1 μs und setzt sie mit 1 GBit/s auf XCP-on-Ethernet um.

Vector Datenlogger / Interfaces

  • Ein Vector Interface VX1000 erfasst zusätzlich interne Daten der Fahrzeug-Steuergeräte. Diese werden dank PTP zeitsynchron zu den Daten der Messmodule aufgezeichnet.
  • Da die Daten im Fahrversuch aufgezeichnet werden sollen und zahlreiche Messkanäle mit Datenraten bis zu 1 MHz erfasst werden müssen, kommt ein hoch performanter Vector Smart-Logger der VP-Serie mit vMeasure log zum Einsatz. Dadurch können bis zu 40 Messgrößen mit je 1 MHz aufgezeichnet werden. vMeasure log beinhaltet ebenfalls die eMobilityAnalyzer Funktionsbibliothek. Damit werden die Spannungswelligkeiten in Echtzeit analysiert und sowohl Rohdaten als auch die Analyseergebnisse aufgezeichnet.

Vorteile

  • Messungen direkt in den HV-Leitungen erhöhen die Qualität der Messung
  • Genaue Analyse durch Berechnungen in Echtzeit
  • Abgestimmte Hard- und Software vereinfacht den Messaufbau und spart Zeit bei der Konfiguration

Prüfung der Betriebsfestigkeit an Hochvoltbatterien

Hochvolt-Batterien für Elektrofahrzeuge müssen im Fahrbetrieb und insbesondere bei Unfällen großen mechanischen Belastungen standhalten, um die Sicherheit zu gewährleisten. Aus diesem Grund sind umfangreiche Tests nötig. Mit dem E-Mobility Messsystem lassen sich solche Messungen, die zahlreiche verschiedene Messgrößen beinhalten, die alle im Anschluss korreliert werden sollen, leicht umsetzen.

E-Mobility Basismesssystem

  • Beschleunigungen innerhalb der Hochvolt-Batterie werden mit dem Messmodul HV IEPE3 FL1000 und IEPE-Sensoren gemessen.
  • Dehnungen innerhalb des Batteriegehäuses werden mit Dehnungsmessstreifen (DMS) und dem Messmodul HV STG4 BK20 erfasst.
  • Sollen zusätzliche Ströme und Spannungen gemessen werden eignet sich hierfür das Hochvolt Breakout-Modul 1.1.
  • Temperaturen werden während der Überprüfung Hochvolt-sicher mit dem Messmodul HV TH8 evo gemessen. An der Außenseite des Batteriegehäuses werden Temperaturen mit dem bewährten CAN-Messmodul TH8 evo erfasst.
  • Mit einem Protokollumsetzer XCP-Gateway pro werden die Daten der ECAT-Messmodule (HV IEPE3 FL1000, HV STG4 BK20 und AD4 OG100) synchronisiert und die Messdaten der CAN-Messmodule gebündelt.
  • Mit vMeasure exp und dem eMobilityAnalyzer werden die Messungen ausgewertet.

Vorteile

  • Einfache Verbindung verschiedener Messgrößen
  • Gleichzeitige Messungen für genaue Analysen
  • Abgestimmte Hard- und Software vereinfacht den Messaufbau und spart Zeit bei der Konfiguration

Das Gesamtsystem

Das Vector CSM E-Mobility-Messsystem enthält alle nötige Hard- und Software, um Mess- und Prüfaufgaben für die eMobility durchzuführen. Dafür umfasst es:

  • Messmodule, Schnittstellen und Software für die Erfassung und Synchronisation großer Datenmengen von
    • Analogen Messdaten aus Hochvolt- und Niedervolt-Umgebungen
    • Messdaten aus Fahrzeug-Bussen
    • Daten aus Steuergeräten
  • Datenlogger für die Aufzeichnung analoger Messdaten und Daten von Fahrzeug-Bussen
  • Den eMobilityAnalyzer für Leistungsanalysen und weitere Berechnungen in Echtzeit
  • Softwarepakete für die Datenanalyse und Datenmanagement

Highlights

  • Dezentrales, skalierbares online Messsystem für Testfahrten und Prüfstände
  • Vielkanalige Echtzeit-Leistungsanalyse bei direkter Strom- und Spannungsmessung in HV-Leitungen
  • Gleichzeitige Erfassung weiterer physikalischer Paramater (Temperatur, Beschleunigung, u. v. a. m.)
  • Synchrone Erfassung von Fahrzeug Bus- und Steuergerätedaten
  • Rohdatenaufzeichnung uns leistungsfähige Signalanalyse
  • Cloud-basiertes Datenmanagement mit Data-Mining

Downloads

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Dateigröße

Deutsch
V.1.0.4
1.76 MB
Hier finden Sie alle Informationen rund um das vollumfängliche Messsystem für die Elektromobilität

vSignalyzer

Mit der Vector Informatik Software vSignalyzer werden die Messdaten noch effizienter dargestellt und ausgewertet.

Dank der Unterstützung von unterschiedlichsten Dateiformaten können Messdaten aus zahlreichen Quellen erfasst und komfortabel dargestellt werden. Umfangreiche Funktionsbibliotheken und Data-Mining-Funktionen erleichtern die manuelle oder automatische Auswertung der Daten.

Die eMobilityAnalyzer Funktionsbibliothek ist ebenfalls Bestandteil des vSignalyzer, wodurch wichtige Leistungsparameter in Echtzeit berechnet werden können.

Hier erfahren Sie mehr über den vSignalyzer.

vMDM

Vector vMDM (Vector Measurement Data Management) ist die Software-Lösung für professionelles Messdaten-Management.

Mit vMDM werden große Datenmengen komfortabel verwaltet, strukturiert und gespeichert. Über die Cloud können Daten einfach zwischen Teams ausgetauscht und vor unberechtigtem Zugriff geschützt werden.

Über den direkten Anschluss an den vSignalyzer können die Daten automatisiert verarbeitet werden.

Hier erfahren Sie mehr über vMDM.

vMeasure exp

Vector vMeasure exp ist die umfangreiche Messsoftware für die Erfassung und Auswertung Ihrer Messdaten - mit allen Funktionen, die Sie von einer modernen DAQ Software erwarten.

Integraler Bestandteil ist die eMobilityAnalyzer Funktionsbibliothek, die umfangreiche Analysen wichtiger Leistungsparameter in Echtzeit erlaubt:

  • Charger Efficiency: Bestimmung des Wirkungsgrades von On-Board-Ladegeräten (für Dreiphasenwechselstrom)
  • DC Analysis: Ermittlung von Effektivleistung, Energie und Restwelligkeiten auf Strom und Spannung im DC-Bereich
  • DC Efficiency: Wirkungsberechnung in Echtzeit
  • e-Motor Power Analysis: Bestimmung von Wirk-, Schein- und Blindleistung sowie des Leistungsfaktors eines Elektromotors in Stern- oder Dreieckschaltung
  • e-Motor Y-Delta: Durchführung der Stern-Dreieck-Transformation bzw. deren Umkehrung
  • Ripple: Kenngrößen über Schwankungen eines Eingangssignals aber auch deren Gleich- und Effektivwert
  • Shaft/Axle Power: Mechanische Energie oder Leistung
Hier erfahren Sie mehr über vMeasure exp.
vMeasure exp

XCP-Gateway

XCP-Gateways stellen die Verbindung zwischen allen CAN- und EtherCat®-basierten Messmodulen sowie den Vector Netzwerk-Interfaces her und setzten die Daten auf XCP-on-Ethernet um.

Die Synchronität der ECAT-Messmodule und Vector Netzwerk-Interfaces wird über PTP (Precision Time Protocol) gemäß IEEE 1588 gewährleistet. Die Messdaten der CAN-Module werden gebündelt.

Je nach Messaufgabe und Anforderungen stehen verschiedene Varianten von XCP-Gateway zur Verfügung:

  • XCP-Gateway Basic: 1 ECAT Eingang und Datenrate von bis zu 100 MBit/s
  • XCP-Gateway pro: 1 ECAT Eingang, 2 CAN-Schnittstellen und Datenrate von bis zu 100 MBit/s
  • XCP-Gateway 4S pro: 4 ECAT Eingänge, 2 CAN-Schnittstellen und Datenrate von bis zu 1 GBit/s
Hier finden Sie weitere Informationen zu XCP-Gateways.
XCP-Gateway 4S pro
XCP-Gateway 4S pro

HV Breakout-Module

Mit HV Breakout-Modulen (HV BM) werden Strom, Spannung und Leistung in Hochvoltleitungen sicher und präzise gemessen.

  • Synchrone Messung von ein- oder drei-phasigen Hochvolt-Spannungen und Strömen mit bis zu 1 MHz Datenrate
  • Direkte Messungen in den HV Spannung führenden Kabel erhöht die Messgenauigkeit
  • Datenübertragung über EtherCAT® und CAN für parallele Analyse und Datenaufzeichnung

Mit den Sonderformen /S und +S können mit der HV BM gleichzeitig Innenleiter- und Schirmströme effizient und sicher gemessen werden.

Hier finden Sie weitere Informationen zu den Hochvolt Breakout-Modulen.
HV BM 3.1
HV Breakout-Modul 3.1

HV ECAT Messmodule

Die Erfassung hochdynamischer Vorgänge erfordert schnelle Messtechnik auch unter Gewährleistung der Hochvolt-Sicherheit. Für solche Anwendungsfälle bieten wir spezielle Messmodule für verschiedene Sensoren und die Erfassung unterschiedlicher physikalischer Größen:

Mit der Distributed Clock-Funktionalität wird die Synchronisierung (≤ 1 μs) aller verbundenen Messmodule unabhängig von der Größe des Messaufbaus gewährleistet und präzise Analysen werden möglich.

HV STG4 BK20
Messmodul HV STG4 BK20 für Messungen mit DMS

ECAT Messmodule

Bei Messanwendungen, deren Anforderungen die Möglichkeiten des CAN-Busses übersteigen, finden EtherCAT®-basierte Messmodule Verwendung. Durch eine hohe Bandbreite, eine hohe Anzahl zu nutzender Kanäle und einer exakten Synchronität der Messdaten eignen sich ECAT-Messmodule für präzise Analysen schneller Vorgänge.

Hier finden Sie weitere Informationen zum schnellen synchronen Messen mit EtherCAT®.

AD4 OG
Messmodul AD4 OG für Messungen mit Standardsensoren

HV CAN Messmodule

Bewährte CAN-Messtechnik kommt auch im Hochvolt-Umfeld zum Einsatz und erlaubt einfach umzusetzende und zuverlässige Messungen.

HV TH4 evo
Messmodul HV TH4 evo für HV-sichere Temperaturmessungen mit Thermoelementen

CAN Messmodule

Die CSM CAN MiniModule finden seit Jahren in dezentralen Messungen im Fahrversuch und im Prüfstand ihre Verwendung. Sie überzeugen durch ihre kompakte und robuste Bauart, wodurch sie nahe an der Messstelle verbaut werden können.

CAN THMM 16 pro
Messmodul THMM 16 pro für Temperaturmessungen mit Thermoelementen

vMeasure log auf Smart-Loggern der Vector VP Familie

vMeasure log ist eine hoch performante und einfach zu bedienende Softwarelösung für die Aufzeichnung großer Datenmengen aus verschiedenen Quellen (CAN, CAN FD, FlexRay, LIN und Ethernet). Dabei bietet es den gleichen Funktionsumfang wie vMeasure exp und auch den eMobilityAnalyzer. Dadurch können bereits während der Datenaufzeichnung Berechnungen durchgeführt werden und die Ergebnisse als Trigger verwendet werden.

Hier erfahren Sie mehr über vMeasure log.

Als Hardware kommen Vector Smart-Logger der VP Familie zum Einsatz. Mit hohen Aufzeichnungsraten und ihrem robusten Design sind sie bestens für den mobilen Einsatz geeignet. Sie erlauben das kontinuierliche Aufzeichnen von Messdatenraten bis zu 1 GByte/s und bieten zahlreiche Schnittstellen.

Hier erfahren Sie mehr über die Smart-Logger der VP Familie.
Vector VP7440
Smart-Logger VP7440 für das Logging von Ethernet-Daten bis 1 GByte/s

Vector VN Netzwerk-Interfaces

Müssen Daten aus Fahrzeug-Bussen mit den Messdaten der Messmodule abgeglichen werden, kommen Vector VN Netzwerk-Interfaces zum Einsatz. Mit ihnen können die Daten aus verschiedenen Bus Systemen erfasst werden:

  • CAN (FD)
  • LIN
  • J1708
  • Ethernet
  • Flexray
  • 802.11p
  • GNSS

Durch das systemweit verwendete PTP (Precision Time Protocol) können die Daten aus den Fahrzeugbussen zeitsynchron zu den Messdaten der Messmodule erfasst und genau korreliert werden.

Hier erfahren Sie mehr über Vector VN Netzwerk Interfaces.
Vector VN1600 Familie
Interfaces der VN1600 Familie

Vector VX Interfaces

Für die Erfassung von Daten aus Fahrzeug-Steuergeräten und die Kalibrierung der Steuergeräte eignen sich die VX Interfaces von Vector Informatik. Die Interfaces erlauben performantes Messen, Verstellen, Bypassen und Flashen von Steuergeräten über die standardisierte XCP-on-Ethernet-Schnittstelle.

Dank der PTP-Zeitsynchronisation werden die Daten aus Steuergeräten synchron zu Messdaten aus den Messmodulen erfasst.

Hier erfahren Sie mehr über Vector VX Interfaces.
Vector VX1000 Familie
Interfaces der VX1000 Familie

Datenlogger UniCAN 3

Datenlogger der UniCAN Familie erweitern das E-Mobility Messsystem um eine weitere Möglichkeit, die Daten während der Messung aufzuzeichnen.

Die Datenlogger sind für alle Herausforderungen im mobilen Einsatz bestens gerüstet: Sie sind extrem robust gebaut und bieten durch zahlreiche Optionen eine große Flexibilität für die Aufzeichnung von Daten aus verschiedenen Quellen und Fernübertragung. Mit der kompakten Bauform sind der UniCAN 3 ETH und der UniCAN 3 ideal für den Einsatz in der Flottenerprobung geeignet.

  • Ethernet-Schnittstelle (UniCAN 3 ETH)
  • Bis zu zwölf CAN-Schnittstellen (optional galvanisch isoliert)
    • Optional: Unterstützung von CAN FD für alle Schnittstellen
  • Vier digitale I/O-Interfaces
  • Wechselbare CF-Karte
  • Optionale Datenübertragung über LTE-Modem und WLAN-Modul

Mit dem LTE-Modem und dem WLAN-Modul können die Daten parallel zur Aufzeichnung übertragen und räumlich getrennt ausgewertet werden. Zudem kann die Logger-Konfiguration auch drahtlos geändert werden. Dadurch lässt sich der Zugriff auf die aufgezeichneten Daten denkbar flexibel gestalten.

Datenlogger UniCan 3
Datenlogger UniCAN 3