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Dreiphasige Strom- und Spannungsmessung im elektrischen Antriebsstrang

12. Juli 2021 - Die CSM GmbH stellt ein neues HV-Breakout-Modul vor, das in Kombination mit dem eMobilityAnalyzer von Vector Informatik die Durchführung von Echtzeit-Leistungsanalysen auf dem Prüfstand und im Fahrversuch ermöglicht. Das neue Modul vereinfacht die Instrumentierung, verbessert die Genauigkeit und reduziert die Kosten im Vergleich zu Systemen, die nicht für den Einsatz im Fahrzeug konzipiert wurden. Zudem erfüllt es die internationalen Sicherheitsstandards, die für den Einsatz von Geräten in Hochvolt-Anwendungen bei Elektrofahrzeugen erforderlich sind.

Das neue HV Breakout-Modul (HV BM) 3.3 von CSM Computer-Systeme-Messtechnik GmbH ermöglicht erstmalig die elektrische Leistungsanalyse von Fahrzeugmotoren ohne den Einsatz von klassischen Leistungsmessern und Stromwandlern. Das Modul eignet sich sowohl für die Anwendung in Antriebstrang-Prüfständen als auch für die mobile Echtzeitmessung im Hochvolt-Bordnetz von Versuchsfahrzeugen.

Dreiphasige Messungen einfach umsetzen

Das HV BM 3.3 tastet Strom- und Spannungssignale mit 2 MS/s ab und sendet die Abtastwerte über XCP-on-Ethernet direkt an die Vector Informatik Software vMeasure exp oder CANape. Dort werden die gemessenen Rohdaten abgespeichert und Leistungswerte mit der integrierten Funktionsbibliothek eMobilityAnalyzer in Echtzeit berechnet. Der eMobilityAnalyzer berechnet Motor-Leistungswerte wie Wirkleistung, Schein- und Blindleistung, Leistungsfaktor, elektrische Drehzahl, Harmonische, Gesamtarbeit oder die Effektivleistung der Motorwicklungen. Gleichzeitig ist eine graphische Online-Darstellung von allen Messgrößen und Leistungsparametern verfügbar.

Im HV Breakout-Modul 3.3 können die Hochvolt-Leitungen bis 95 mm2 direkt angeschlossen werden. Hochvoltleitungen werden über passende PG-Verschraubungen in das Modul geführt. Anstelle von PG-Verschraubungen kann das HV BM 3.3 XCP auch mit 3-phasigen PowerLog-Steckverbindern geliefert werden. Damit kann insbesondere in Antriebsstrang-Prüfständen ein einfacher Anschluss von Prüflingen durchgeführt werden, um Umrüstzeiten zu verkürzen.

Für die 3-phasige Leistungsmessung ist die Messschaltung für Ströme und Spannungen schon im Modul angelegt. Damit entfallen umständliche Verkabelungen und damit verbundene Störeinflüsse. Im Modul werden Phasenströme und –Spannungen bis 1.400 A und 2.000 V absolut synchron abgetastet. Eine aufwendige Phasenkorrektur zur Leistungsmessung wie bisher üblich, ist nicht notwendig. Die direkte A/D-Umsetzung im Modul und -Übertragung von digitalen Abtastwerten schließt elektromagnetische Störungen im Umfeld von hoch-taktenden Traktionswechselrichtern aus.

Schlanke Gestaltung der Messkette

Die Kanalzahl zur Leistungsanalyse ist einfach erweiterbar: Die Messdaten weiterer HV Breakout-Module, beispielsweise eingesetzt zwischen Batterie und Inverter oder anderen Fahrzeugkomponenten, werden über eine EtherCAT-Schnittstelle synchron in die Messkette aufgenommen. Damit ist die Wirkungsgradanalyse an Komponenten im Antriebsstrang mit minimalem Aufwand durchführbar.

Über eine CAN-Schnittstelle können zusätzlich HV-sichere und konventionelle CSM MiniModule zur Messung von Temperaturen, Vibration, Drehmoment und Drehzahl ergänzt werden, um Lastpunkte temperaturgenau anzufahren und Wirkungsgradkennfelder aufzunehmen.

Die Zeitsynchronisation mit weiteren Datenquellen, wie z.B. Steuergerätedaten, erfolgt mittels PTP Synchronisation gemäß IEEE1588.

Das HV BM 3.3 ist für den rauen Einsatz und Temperaturen von -40 °C bis +125 °C ausgelegt. Für die sehr hohe Genauigkeit über den gesamten Temperaturbereich sorgt ein Hochvolt- und störsicher-gekapseltes Design mit temperaturkompensierten Shunt-Modulen.

www.csm.de/