Schnellere Tests
Für Akkusysteme in Fahrzeugen
Die Elektrifizierung von Fahrzeugen hat die Entwicklung von Personenkraftwagen in den vergangenen Jahrzehnten maßgeblich geprägt. Während sich dieser Technologiebereich früher auf Unterhaltungs-, Navigations- und Komfortsysteme konzentrierte, hat sich die Industrie nun auf höhere Leistung, höhere Spannungen und Energiemanagementsysteme konzentriert. Diese Leistung beschränkt sich nicht nur auf eine Batterie und einen Elektromotor, sondern betrifft auch den Antriebsstrang und die Energiemanagementsysteme, die einen ähnlichen Leistungsbedarf haben.
Um mit den sich ändernden Anforderungen von Elektrofahrzeugen Schritt zu halten, besteht die Herausforderung für Testingenieure darin, Innovationen auf den Markt zu bringen, ohne dafür alle paar Monate neue Testgeräte zu kaufen.
Die Produktlinien der Gleichstromversorgungen, elektronischen Lasten und bidirektionalen Stromversorgungen von EA Elektro-Automatik ermöglichen es, deutlich flexibler und effizienter zu testen. Die PSI-, EL-, ELR- und PSB-Produktreihen können bis 2000V leisten, bieten eine echte Autoranging-Funktion sowie einen integrierten Arbitrary-Wellenform- und Funktionsgenerator.
Diese Flexibilität ermöglicht es EA, die erforderliche Leistung zu erzeugen oder zu senken, um eine beliebige Elektro-Komponente in einem Fahrzeug zu simulieren beziehungsweise zu testen – und das unter realen Bedingungen.
Produkte die in Automobilanwendungen verwendet werden
Anwendungslösungen
Prüfung des Ladesystems
On-Board-Ladegeräte (OBC), Plug-in-Ladesysteme und drahtlose Ladegeräte
Eine der Hauptfragen bei der Entscheidung für den Kauf eines Elektrofahrzeugs ist, wie und wo es aufgeladen werden soll. Diese Frage hat die Autoindustrie dazu veranlasst, verschiedene Ladekonzepte zu entwickeln, um mehr Komfort beim Ladevorgang zu bieten. Der Trend geht zu höheren Spannungen, die kleinere Ströme und weniger Kupfer erfordern. Während die Industrie über Normen entscheidet, erfordert das Testen dieser Konzepte eine vielseitige Stromversorgung. Diese muss die Nieder- und Hochspannungsanforderungen erfüllen, die viele dieser Ladegeräte haben.
Die DC-Stromversorgungen von EA mit Autoranging-Fähigkeit sind dazu in der Lage. Autoranging ermöglicht es dem Anwender, die volle Leistung über einen weiten Spannungsbereich zu erhalten. Bei herkömmlichen DC-Netzteilen ist dies hingegen nur bei maximaler Spannung gegeben. EA bietet Ihnen 1000V-, 1500V- und 2000V-Modelle, die sich durch hohe Leistungsdichte, bidirektionale Fähigkeit, Funktionsgeneratoren, Rückspeisefähigkeit und sehr geringe EMV-Emissionen auszeichnen.
EA-Vorteile:
- Autoranging
- Leistungsdichte
- Batterie-Simulation
- Bidirektional und regenerativ
- Arbiträrer Wellenform- und Funktionsgenerator
- Niedrige EMC
- Ausgangsspannung bis zu 2000V
- Plug-and-Play-Parallelisierung
Prüfung von DC-DC-Wandlern
DC-DC-Wandler werden in Elektrofahrzeugen verwendet, um Batteriespannungen (200-800V) in verschiedene Gleichspannungen (12-48V) umzuwandeln, die Scheinwerfer, das Radio und andere Zusatzgeräte benötigen. Die Prüfung dieser Geräte erfordert einen Gleichstromeingang und eine Last, an die der Gleichstromausgang angeschlossen wird. Die Stromversorgungen und Lasten von EA verfügen über Nieder- und Hochspannungsoptionen, um diese Anforderungen zu erfüllen. Zudem können die Serien PSB 9000 und 10000 als Spannungsquelle oder -senke genutzt werden, sodass der Prüfingenieur Strom in beiden Richtungen bereitstellen kann. Das minimiert die benötigte Prüfausrüstung.
Mit dem eingebauten Funktionsgenerator können reale Situationen getestet werden, wie z.B. das wiederholte Ein- und Ausschalten der Scheinwerfer oder das Einschalten der Heizung auf Volllast mitten im Winter. Die folgende Abbildung zeigt einen typischen Testaufbau mit einem Paar PSBs, um beide Seiten der DC/DC-Wandler zu testen. Aufgrund des hohen Wirkungsgrades der PSBs gehen bei diesen Tests nur 5-10% der Leistung verloren, während der Rest der Leistung in das lokale Stromnetz zurückgeführt wird.
EA-Vorteile:
- Autoranging
- Leistungsdichte
- Batterie-Simulation
- Arbiträrer Wellenform- und Funktionsgenerator
- Niedrige EMC
- Ausgangsspannung bis zu 2000V
- Plug-and-Play-Parallelschaltung bis zu 2 MW
- Hohe Effizienz bis zu 96%.
Prüfung von Traktionsumrichtern
In Elektrofahrzeugen werden die Motoren mit Wechselstrom angetrieben, der Großteil des Fahrzeugs wird jedoch mit Gleichstrom betrieben. Dies ist sinnvoll, da eine Batterie als Stromquelle dient. Damit dies zu keinen technischen Konflikten führt, werden Wechselrichter eingesetzt, die den Strom von Batterie und Motor hin und her wandeln. Zudem können Traktionsumrichter auch zur Unterstützung des regenerativen Bremsens, zur Spannungsanhebung und zum Schutz der Schalter genutzt werden. Die folgende Abbildung zeigt eine Anwendung der bidirektionalen PSB-Versorgungen von EA, die zum Testen eines Traktionsumrichters (Prüfling) verwendet werden, der von einem Elektromotor angetrieben wird.
Die PSB kann sowohl den Traktionsumrichter mit Strom versorgen, während er eine Batterie simuliert, als auch Strom aufnehmen, wenn der Motor als Generator arbeitet, um die Batterie während des Bremsens aufzuladen. Die Autoranging-Funktion von EA bietet im Vergleich zu herkömmlichen DC-Stromversorgungen einen flexiblen Ausgangsbereich und stellt die volle Ausgangsleistung zur Verfügung, wenn die Ausgangsspannung abnimmt. Das bedeutet, dass die Gleichstromversorgungen und -lasten von EA mehrere herkömmliche Gleichstromversorgungen ersetzen können. Diese werden normalerweise benötigt, um die Betriebspunkte mit höherer Spannung / niedrigerem Strom und niedrigerer Spannung/höherem Strom des Traktionsumrichters abzudecken.
EA-Vorteile:
- Autoranging
- Leistungsdichte
- Batterie-Simulation
- Arbiträrer Wellenform- und Funktionsgenerator
- Spannungsmodelle bis zu 2000V
- Niedrige EMC
- Plug-and-Play-Parallelschaltung bis zu 2 MW
Prüfung von Leuchten, Relais, Sensoren und Zubehör
Zusätzlich zu den Hauptkomponenten des Elektrofahrzeugs gibt es sowohl in Elektrofahrzeugen als auch in Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor viele weitere Komponenten, die ebenfalls mit Gleichstrom betrieben werden. Hierbei können die für die Versorgung erforderlichen Spannungen von den üblichen 12V bis zu 1000V oder mehr variieren. Bei einer so großen Varianz sind Testingenieure gezwungen, mehrere herkömmliche DC-Stromversorgungen anzuschaffen, um alle Komponenten testen zu können.
EAs Gleichstromversorgungen und -Lasten verwenden eine Kombination aus hoher Leistungsdichte und Autoranging, um einen viel größeren Betriebsbereich abzudecken und letztlich wertvollen Platz und Kosten im Rack zu sparen. Die extrem hohe Effizienz von EA-Produkten hilft dabei, Energiekosten effektiv zu senken. Die Integration in ein ATE wird auch durch die Verwendung von Anybus-Modulen für die digitale Kommunikation mit Optionen wie CANopen, CAN, Ethernet, Profibus und mehr vereinfacht.
EA-Vorteile:
- Autoranging
- Leistungsdichte
- Batterie-Simulation
- Arbiträrer Wellenform- und Funktionsgenerator
- Spannungsmodelle bis zu 2000V
- Niedrige EMC
- Plug-and-Play-Parallelschaltung bis zu 2 MW
Prüfung von Brennstoffzellen, Batterien und Batteriemanagementsystemen
Die Stromquelle für Elektrofahrzeuge sind Batterien, Brennstoffzellen und Batteriemanagementsysteme. Bei einem so großen Bedarf an Strom in allen Teilen des Fahrzeugs ist es unerlässlich, dass die Tests für Batterien und Brennstoffzellen unter der Simulation realer Bedingungen durchgeführt werden. Starts, Stopps, Berufsverkehr bei großer Hitze – das sind alles Situationen, denen das Elektrofahrzeug auf der Straße begegnen wird. Die Fähigkeit, diese Szenarien nachzustellen, ist zwingend erforderlich, um verschiedene Kfz-Teststandards zu erfüllen.
Die eingebaute Autoranging-Funktion und der Arbitrary-Wellenform-Generator in EAs DC-Stromversorgungen, -lasten und bidirektionalen DC-Versorgungen vereinfachen die Simulation verschiedener Fahrbedingungen. Batterietestfunktionen zum automatischen Laden oder Entladen einer Batterie sind ebenfalls enthalten. Die bidirektionale PSB-Serie kann Batteriezustände genau simulieren, um Batteriemanagementsysteme zu testen, ohne darauf warten zu müssen, dass eine Batterie bis zu einem bestimmten Ladezustand geladen oder entladen wird.
EA-Vorteile:
- Autoranging
- Leistungsdichte
- Batterie-Simulation
- Batterie- und Brennstoffzellen-Testfunktionen
- Arbiträrer Wellenform- und Funktionsgenerator
- Spannungsmodelle bis zu 2000V
- Niedrige EMC
- Plug-and-Play-Parallelschaltung bis zu 2 MW
Fallstudien
PSB 9000 für LV 123
Automobil-Prüfnorm für BMW, Audi, Daimler, Volkswagen und Porsche
LV 123 ist eine für deutsche Automobilhersteller entwickelte Prüfnorm, die elektrische Eigenschaften und die Sicherheit von Hochspannungskomponenten in Straßenfahrzeugen prüft. Die Prüfung dient dazu, elektrische Komponenten in Situationen zu versetzen, in denen die Eingangsspannung oder der Bedarf niedriger oder höher als normal ist, um sicherzustellen, dass das Gerät auch unter diesen Bedingungen einwandfrei funktioniert. Diese Bedingungen sollen die realen Betriebsbedingungen simulieren. Die Aufgabe des Testingenieurs besteht darin, die Wellenformen oder Testsequenzen zu reproduzieren, um sicherzustellen, dass das Gerät weiterhin funktioniert. Mit dem eingebauten Arbiträr-Wellenform- und Funktionsgenerator kann der Benutzer präzise Wellenformen programmieren, um die Testanforderungen der Norm LV 123 exakt nachzubilden.
In diesem Fall wurde eine bidirektionale DC-Stromversorgung der Serie PSB 9000 verwendet, um die in der Norm LV 123 festgelegten Testbedingungen nachzubilden. Unten sehen Sie drei Beispiele: die obere Grenze der Betriebsfähigkeit, die untere Grenze der Betriebsfähigkeit und die obere Grenze der Betriebsfähigkeit. Wie Sie aus den Beispielen ersehen können, hat die PSB die spezifizierte Wellenform mit großer Genauigkeit reproduziert. Normalerweise wird diese Art von Prüfung mit einer DC-Stromversorgung und/oder einer elektronischen DC-Last durchgeführt, die von einem Arbiträr-Wellenformgenerator gespeist wird, um die Wellenformen zu erzeugen. Die PSB kann sowohl die für den Test erforderliche Quell- als auch Senkenfunktionen ausführen und zudem die Arbiträrsignalform erzeugen. Die Möglichkeit, all dies mit nur einem Gerät durchzuführen, spart Zeit und Kosten.
Obergrenze der Betriebsfähigkeit
Untergrenze der Betriebsfähigkeit
Stark begrenzte Betriebsfähigkeit
