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 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 FL100 und IEPE-Sensoren gemessen.
- Dehnungen innerhalb des Batteriegehäuses werden mit Dehnungsmessstreifen (DMS) und dem Messmodul HV STG4 pro BS20 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 FL100, HV STG4 pro BS20 und AD4 OG100) synchronisiert und die Messdaten der CAN-Messmodule gebündelt.
- Mit vMeasure 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
