Schneller testen.
Die Elektrifizierung von Fahrzeugen hat sich über Verbraucher-Pkw hinaus auf den gewerblichen und industriellen Transport ausgeweitet, was zu ständigen Fortschritten in der Automobilelektronik geführt hat. Während sich die Branche einst auf Unterhaltungs-, Navigations- und Komfortsysteme konzentrierte, priorisiert sie heute Hochleistungs-, Hochspannungs- und Energiemanagementsysteme.
Diese Leistungsanforderungen beschränken sich nicht nur auf die Batterie und den Elektromotor, da auch der Antriebsstrang und die Energiemanagementsysteme ähnliche Anforderungen haben. Um mit den sich schnell ändernden Anforderungen von Elektrofahrzeugen Schritt zu halten, müssen Testingenieure den Trends voraus sein und den häufigen Austausch von Testgeräten vermeiden.
EA Elektro-Automatik GmbH & Co. KG (EA) bietet eine Reihe von DC-Stromversorgungen, elektronischen Lasten und bidirektionalen Stromversorgungen an, die die Flexibilität bieten, verschiedenste Geräte zu testen und auch zukünftige Anforderungen zu erfüllen. Die PSI-, EL-, ELR-, PSB- und PUB-Serien von EA können bis zu 2000 V erreichen und verfügen über: echte automatische Bereichswahl, und einen integrierten Arbitrary-Wellenform und Funktionsgenerator.
Prüfung von Brennstoffzellen, Batterien und Batteriemanagementsystemen
Die Energiequelle für Elektrofahrzeuge besteht aus Hochleistungsbatterien oder Brennstoffzellen und wird in modernen Fahrzeugen von einem Batteriemanagementsystem verwaltet. Angesichts des hohen Leistungsbedarfs im gesamten Fahrzeug ist es entscheidend, Batterien und Brennstoffzellen unter realen Bedingungen zu testen.
Von Start/Stop Betrieb bis hin zum Berufsverkehr bei sengender Hitze und eingeschalteter Klimaanlage stehen Elektrofahrzeuge auf der Straße vor verschiedenen Herausforderungen, und die Fähigkeit, diese Szenarien zu simulieren, ist unerlässlich, um die Teststandards für Automobile zu erfüllen.
Weitere Informationen zum Testen dieser Stromquellen finden Sie in den Kapiteln zu Batterien und Brennstoffzellen.
Doch wie testet man ein Batteriemanagementsystem?
Hier setzen Device Under Test (DUT)-Konzepte an.
EAs DC-Stromversorgungen, Lasten und bidirektionale DC-Stromversorgungen vereinfachen die Simulation verschiedener Fahrbedingungen mit ihrem integrierten Funktions- und Arbitrary-Wellenform Generator. Die bidirektionalen DC-Stromversorgungen haben auch Batterietestfunktionen, die das Laden oder Entladen einer Batterie automatisch simulieren können.
Die bidirektionale Funktionalität der PSB-Serie von EA ermöglicht die genaue Simulation einer Batterie oder eines Batterieladegeräts zum Testen von Batteriemanagementsystemen, ohne dass dabei auf einen bestimmten Ladezustand gewartet werden muss. Zudem muss keine spezielle Ladestation oder Batterie angeschafft werden. Mit Hilfe von zwei bidirektionalen DC-Stromversorgungen (PSB) werden Ladestation und Batterie simuliert.
Prüfen von DC-DC Konvertern
In Elektrofahrzeugen werden DC-DC-Wandler verwendet, um hohe Batteriespannungen (200-800 V) in die niedrigen DC-Spannungen (12-48 V) umzuwandeln, die von Scheinwerfern, Radio und anderem Zubehör benötigt werden. Das Testen dieser Wandler erfordert einen DC-Eingang und eine Last zum Anschließen des DC-Ausgangs. Die DC Stromversorgungen und Lasten von EA bieten Nieder- und Hochspannungsoptionen, um diese Anforderungen zu erfüllen. Die bidirektionalen DC Stromversorgungen von EA, bspw. die PSB 10000-Serie, können sowohl als Spannungsquelle als auch als Senke (Last) arbeiten, wodurch die Menge an erforderlicher Testausrüstung reduziert wird.
Mit dem eingebauten Funktionsgenerator lassen sich reale Szenarien simulieren, wie z. B. das wiederholte Ein- und Ausschalten der Scheinwerfer oder der Vollbetrieb der Heizung im Winter bzw. der Klimaanlage bei sengender Hitze. Ein typischer Testaufbau mit einem PSB-Paar zum Testen beider Seiten der DC/DC-Wandler ist in der nachfolgenden Abbildung dargestellt. Der hohe Wirkungsgrad der PSBs bedeutet, dass während dieser Tests nur 5-10 % der Leistung verloren gehen, während der Rest der Leistung in das lokale Stromnetz zurückgespeist wird.
Prüfen des Ladesystems
Prüfung von Bordladegeräten oder Ladestationen
Das Testen von Ladegeräten und Ladestationen ist eine weitere DUT-Anwendung, die sich von den oben genannten unterscheidet. Hierbei sind unterschiedliche Spannungsarten zu berücksichtigen.
Eine wichtige Überlegung beim Kauf eines Elektrofahrzeugs ist nach wie vor, wie und wo es aufgeladen werden kann. Die Automobilindustrie untersucht daher verschiedene Ladelösungen, um die Auswirkungen auf die Fahrer zu minimieren. Das Aufladen kann bspw. mit einem einfachen ICCPD-Kabel (Modus 2), über eine AC-Wallbox oder Ladestation (Modus 3) oder mit einer DC-Schnellladestation (Modus 4) erfolgen. Die regenerativen elektronischen Lasten (ELR) und bidirektionalen Stromversorgungen von EA werden verwendet, um die Fahrzeugbatterie bei Tests von Bordladegeräten (Modus 2 und Modus 3) oder DC-Schnellladestationen (Modus 4) zu simulieren. Die DC-Stromversorgungen von EA mit automatischer Bereichswahl können an diese sich ändernden Anforderungen angepasst werden. Die automatische Bereichswahl bietet volle Leistung über einen weiten Spannungsbereich, nicht nur bei maximaler Spannung wie bei herkömmlichen DC-Stromversorgungen. EA bietet auch Modelle mit hoher Leistungsdichte mit Nennspannungen von 1000 V, 1500 V und 2000 V an. Diese Modelle verfügen über bi-direktionale Funktionalität, Funktionsgeneratoren, Netzrückspeisung und niedrigen EMV-Emissionen.
Um mehr darüber zu erfahren, wie Sie Ihre eigene Mode-3-Ladestation bauen können, lesen Sie bitte den Abschnitt Ladetechnologie.
Weitere Informationen zu Infrastruktursensoren in Ladestationen wie RDC, RCMB oder IMD finden Sie unter Infrastruktursensoren.
Sie möchten gerne mehr erfahren? - Gerne vereinbaren wir mit Ihnen einen Besprechungs- oder Seminartermin.
Prüfen von Traktionswechselrichtern
In Elektrofahrzeugen treibt Wechselstrom (AC) die Motoren an, während Gleichstrom (DC) die meisten Komponenten im Fahrzeug versorgt, was logisch ist, wenn man bedenkt, dass die Stromquelle eine Batterie ist. Traktionswechselrichter werden verwendet, um die Leistung zwischen der Batterie (DC) und dem Motor (AC) hin und her zu wandeln. Diese Wechselrichter spielen auch eine Rolle bei der Energierückgewinnung (beim Bremsen), der Erhöhung der Spannung und dem Schutz der Schalter. Wie im Bild unten gezeigt wird, werden die bidirektionalen DC-Stromversorgungen (PSB) von EA zum Testen eines Traktionsumrichters in Verbindung mit einem Elektromotor verwendet.
Die bidirektionalen DC-Stromversorgung (PSB) kann den Traktionsumrichter mit Strom versorgen, eine Batterie imitieren und auch Energie aufnehmen, wenn der Motor bspw. beim Bremsen und Aufladen der Batterie als Generator arbeitet. Die Auto-Ranging-Funktion von EA bietet einen flexibleren Ausgangsbereich im Vergleich zu herkömmlichen DC-Netzteilen, wodurch die volle Ausgangsleistung verfügbar wird, wenn die Ausgangsspannung abnimmt. Das bedeutet, dass die Gleichstromversorgungen und -lasten von EA mehrere traditionelle Gleichstromversorgungen ersetzen können, welche normalerweise erforderlich sind, um die verschiedenen Betriebspunkte eines Traktionswechselrichters abzudecken. Dies beinhaltet auch Szenarien wie: höhere Spannung/niedriger Strom und niedrige Spannung/höherer Strom.
Prüfen von Zubehör
Wie weiter oben bereits erwähnt, werden neben den Schlüsselkomponenten von Elektrofahrzeugen auch viele andere Komponenten sowohl in Elektrofahrzeugen als auch in Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor mit Gleichstrom betrieben. Die Spannungsanforderungen zur Versorgung dieser Komponenten können von den standardmäßigen 12 V bis zu 1000 V oder mehr reichen, was es für Testingenieure erforderlich macht, mehrere herkömmliche Gleichstromversorgungen für Testzwecke anzuschaffen. Die DC-Versorgungen und -Lasten von EA decken jedoch mit ihrer hohen Leistungsdichte und den Funktionen zur automatischen Bereichswahl einen viel größeren Betriebsbereich ab, wodurch wertvoller Platz im Rack gespart und die Kosten gesenkt werden.
Durch die außergewöhnlich hohe Effizienz von EA können jährlich enorme Energiekosten, als auch Stellfläche und Kühlkapazität eingespart werden. Die Integration in die automatische Testumgebung (ATE) wird auch durch die Verwendung von Anybus-Modulen für die digitale Kommunikation erleichtert, welche Optionen wie CANopen, CAN, Ethernet, Profibus usw. bieten.