Automotive Testing
Niedervoltmessungen in der E-Mobility
Auch bei Elektrofahrzeugen bleiben Messungen im Niedervoltbereich essenziell, etwa für Temperaturmessungen, das Niedervoltbordnetz oder mechanische Belastungen. Die Messtechnik muss daher hohe Genauigkeit, ein robustes Gehäuse und einen großen Betriebstemperaturbereich bieten.
Obwohl bei vollelektrischen Fahrzeugen der Fokus häufig bei Messungen im Hochvolt-Umfeld liegt, sind umfassende Messungen im Niedervoltbereich keineswegs eine Seltenheit. Denn E-Fahrzeuge sind ebenso äußeren Einflüssen ausgesetzt und müssen aus diesem Grund Untersuchungen zu Fahrdynamik, Komfort, Stabilität und Sicherheit unterzogen werden. Relevant sind hier unter anderem Temperaturmessungen an Teilen wie Bremsen aber auch an Außenspiegel-, Scheiben- und Sitzheizungen sowie der Klimatisierung im Innenraum. Daneben sind Strom- und Spannungsmessungen im Niedervolt-Bordnetz von Bedeutung, wenn untersucht werden soll, wie viel die jeweiligen Nebenverbraucher zur Entladung der Antriebsbatterie beitragen. Einen nicht unwesentlichen Anteil macht darüber hinaus die Erfassung von analogen Messsignalen aus, wie Drücke oder Durchflüsse, die zur Bewertung der Leistungsfähigkeit von Wärmetauschern/-pumpen benötigt werden. Des Weiteren werden mechanische Belastungen zur Bestimmung der Betriebsfestigkeit (mittels der Messung von Federweg, Beschleunigungen oder Rotation) erfasst; die Analyse der einwirkenden Kräfte auf das Fahrzeug ermöglicht die richtige Auslegung von Bauteilen, die entsprechend des zusätzlichem Batteriegewichts neu bewertet werden muss.
Neue Technik, neue Anforderungen
Neu sind dabei akustische Messungen im Innenraum, da einerseits die Motorengeräusche von E-Fahrzeugen anders wahrgenommen und andererseits die Geräusche der Nebenaggregate nicht mehr vom Verbrennungsmotor überdeckt werden. In modernen Fahrzeugen dominieren außerdem komplexe Mehrspannungsbordnetze aus 12 V und 48 V Komponenten: Diese führen zu gesteigerten Prüfanforderungen, da sie teils sicherheitskritische Verbraucher, wie Fahrassistenzsysteme, versorgen. Ein aufwendiger Messaufbau mit Daten aus unterschiedlichen Quellen verlangt eine zeitsynchrone Erfassung und Zusammenführung, um eine Korrelation der Werte sichtbar zu machen. In Anbetracht der Anzahl der zu erfassenden Messgrößen spielt eine unkomplizierte Instrumentierung des Fahrzeugs eine zentrale Rolle bei der Effizienz der messtechnischen Ausstattung. Idealerweise lässt sich dieselbe Messtechnik sowohl auf dem Prüfstand als auch in der mobilen Anwendung verwenden. Neben der Zeitersparnis führt das zu einer besseren Vergleichbarkeit der Ergebnisse aus den verschieden Testumgebungen. Gleichzeitig ist eine Aufzeichnung der Messdaten mit einem Datenlogger oder alternativ mit einem Messrechner wünschenswert.
Welche Möglichkeiten gibt es?
Diese Herausforderungen setzen eine flexible Messtechniklösung aus Hard- und Software voraus, die skalierbar ist und einen großen Betriebstemperaturbereich für Tests außerhalb des Prüflabors bietet. Die Messmodule von CSM überzeugen durch kleine Abmessungen und eine robuste Bauweise, die einen Einsatz auch im rauen Fahrversuch ermöglicht. Temperaturen lassen sich mit CSM Thermomodulen für PT100 / PT1000 oder Thermoelementen wie Typ J, K oder T an einer Vielzahl von Messstellen erfassen, zum Beispiel, um die Kühl- und Heizfähigkeit der Klimaanlage in Wechselwirkung mit der Außentemperatur oder mit der Batterietemperatur zu beobachten. Für Messungen zur Auswertung von Strom im Niedervoltbereich können die CSMshunts eingesetzt werden. Sie sind einfach zu verbauen, liefern präzise Ergebnisse für Messungen an den Nebenverbrauchern des Niedervoltbordnetzes. Dabei können aus unterschiedlichen Shunt-Varianten die passenden Messbereiche ausgewählt werden. Weitere Hardware aus dem Produktportfolio von CSM für Messungen im NV- sowie im HV-Umfeld lassen sich problemlos integrieren und die Messdaten aus schnellen (EtherCAT®) und langsameren (CAN) Messungen für eine gemeinsame Analyse mithilfe eines XCP-Gateways zusammenführen.
Messen mit System
Für die Auswertung der Daten werden die Module von CSM durch die Software von Vector ergänzt: Mit vMeasure und CANape lassen sich die Messergebnisse nicht nur grafisch darstellen und mathematisch auswerten, sondern auch mit weiteren Daten – wie GPS, Steuergeräte oder Kameraaufnahmen – korrelieren. Verschiedene Übertragungswege und ein robustes Design bieten flexible Möglichkeiten für eine ganzheitliche Erfassung verschiedener Messdaten aus dem Niedervoltbereich, das sich beinahe beliebig erweitern lässt. Eine einfache Konfiguration durch Messstellenpläne, Sensor- und Signaldatenbanken erleichtert darüber hinaus die Arbeit mit vielen Kanälen. Mit dem abgestimmten Messsystem mit Produktlösungen von CSM und Vector können verschiedene Anwendungen für Untersuchungen im gesamten Fahrzeug realisiert werden.
Bilder: AVL List GmbH; CSM
70794 Filderstadt
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