Hochvolt-Messtechnik und NVH im mobilen Einsatz
Die Elektrifizierung des Antriebsstrangs von Fahrzeugen beinhaltet große Herausforderungen beim Zusammenspiel der einzelnen Komponenten. Einflussgebend sind dabei unter anderem das Hochvolt-Bordnetz und seine angeschlossenen Aggregate, neue Werkstoffe und der Wegfall von maskierenden Geräuschquellen. Mit einer synchronen Erfassung von NVH- und Leistungsdaten am Antriebsstrang können ganzheitliche Betrachtungen von entwicklungstechnischen Fragestellungen vorgenommen und effizient Zielkonflikte zwischen Akustik und Performance adressiert werden.
HINTERGRUND
Der Wandel hin zur Elektromobilität verändert die Anforderungen an das Engineering und Testing des Antriebsstrangs. Neue Werkstoffe und Technologien sowie eine Vielzahl an Hochvolt-Komponenten führen zu neuen akustischen und schwingungstechnischen Fragestellungen. Die Entwicklung neuer, performanter Elektrofahrzeuge erfordert ein innovatives, ganzheitliches Engineering und Testing. Benötigt wird ein Messsystem für die Entwicklung, das sowohl E-Mobilitätsanalysen als auch NVH-Analysen bereitstellt.
HERAUSFORDERUNG
Testing- und Engineering-Aufgaben müssen schnell und effizient gelöst werden. Dafür stehen hochspezialisierte Systeme für die unterschiedlichsten Aufgaben zur Verfügung, deren Datenströme bisher nicht synchron erfasst werden und dadurch ein aufwendiges, manuelles Nachbereiten der Daten erfordern. Häufig werden einzelne Aufgaben nacheinander bearbeitet. Damit werden Prüfstandskapazitäten und personelle Ressourcen länger blockiert.
Heutige Elektrofahrzeuge, ihr Hochvoltbordnetz und ihre Komponenten sind komplex und kompakt verbaut. Das Messen von Strömen und Spannungen muss in geschirmten Hochvolt-Leitungen und beengten Bauräumen Hochvolt-sicher erfolgen. Gleichzeitig müssen die Daten von Beschleunigungssensoren, Mikrofonen und/oder anderen Sensoren miterfasst werden. Das bedeutet eine erhöhte Anzahl an Messstellen und eine signifikant höhere Menge an Rohdaten, die zu verarbeiten ist.
MESSTECHNISCHE LÖSUNG
Um eine hochpräzise Erfassung dynamischer Daten bei hohen Betriebsspannungen und Strömen zur ermöglichen, ist eine zukunftsorientierte Systemlösung erforderlich. Mit CSM als neuem Partner des PAK live-Ökosystems der Müller-BBM VibroAkustik Systeme (MBBM-VAS) wird die Datenerfassungsseite um einen Spezialisten für mobile, robuste Messdatenerfassung im Niedervolt- und Hochvolt-Bereich erweitert. Mit dieser HV-Messtechnik lassen sich reale Ströme und Spannungen synchron mit weiteren dynamischen Daten in Echtzeit im Betrieb erfassen und auswerten.
Dazu wird die CSM-Messtechnik direkt im Hochvolt-Bordnetz von Elektro- und Hybridfahrzeugen an den einzelnen Quellen und Verbrauchern platziert, die messtechnisch beurteilt werden müssen. Jedes Messmodul ist dabei kompakt, robust und störsicher für HV- und NV-Umgebungen ausgestaltet. Die für vibroakustische Analysen eingesetzten Sensoren und Mikrofone werden direkt an CSM ECAT-MiniModule angeschlossen.
Die im Hochvolt-Bordnetz eingesetzten HV-Breakout-Module erfassen in den HV-Leitungen gleichzeitig Ströme, Spannungen und Leistungen. Alle eingesetzten Module sind über EtherCAT® vernetzt und damit besser als 1 μs synchronisiert. Konfiguriert werden die CSM-Messmodule mit der CSM-eigenen Software CSMconfig. Diese interagiert mit dem CSM PAK AddOn Manager, der im CSM PAK AddOn enthalten ist. Das CSM PAK AddOn erlaubt die einfache Integration der CSM-Messmodule in den vibroakustischen Messaufbau.
Die Messkette ist über ein CSM XCP-Gateway oder Messmodule mit direkter XCP-on-Ethernet-Ausgabe eingebunden. Über den CSM PAK AddOn Server werden die Messdaten an den PAK live.hub von MBBM-VAS übertragen. Alle CSM-Module senden kontinuierlich den Datenstrom an den PAK live.hub, der als Daten-Hub den Datenstrom dynamisch weiterverteilt.
DATENANALYSE
Neben den E-NVH/E-Power-Analysen, wie
- d/q-Transformation
- Modulationsanalyse
- Drehmoment-Ripple
- Rotor-Positionen aus Resolver-/Encoder-Daten
- Frequenz-/Ordnungsanalyse für PWM-Fächer
- Sound Design und psychoakustische Parameter
- elektrische und mechanische Leistung
- elektrisches Arbeitsspiel
können mit PAK umfassende Analysen im Bereich Struktur, Rotation und Sound Quality vorgenommen werden.
VORTEILE
- Schnelles, mobiles Messen mit robuster Messtechnik zur Validierung von akustischen und leistungstechnischen Phänomenen
- Hochvolt-sichere, PTP-synchrone Datenerfassung von analogen und digitalen Messgrößen mit bis zu 1 MHz direkt an den relevanten Quellen
- Dezentraler, kompakter Messaufbau für eine sichere Datenerfassung insbesondere in beengten Bauräumen und rauen Umgebungen
- Direktes Messen von Strom, Schirmstrom, Spannung und Leistung in Hochvolt-Leitungen
- Strom-, Spannungs- und Leistungsmessung im elektrischen Antriebsstrang mit synchronisierter NVH-Analyse zur Korrelation von akustischen und elektrischen Phänomenen
- Echtzeit-Analyse des Messdatenstroms
- Leistungsstarkes Grafik-Reporting online & offline
- Erhöhte Wertschöpfung rund um Messdaten durch kontextbezogenes Engineering
- Integriertes Messdatenmanagement auf Basis von Cloud-Technologien