ScopeCorder mit CAN-Analyse und Echtzeitmathematik
Neue »Vehicle«-Version des DL850V von Yokogawa
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Anwendungsbeispiel
Fiktiver Dauertest eines seriellen Hybrids
Das Schaubild zeigt den fiktiven Dauertest eines seriellen Hybrids. Die Batterie wird über das Netz oder den Range Extender geladen und speist einen modernen integrierten Fahrzeug-Umrichter. Dieser treibt dreiphasig einen eMotor für hohe Drehzahlen. Als Last kommt häufig eine Wirbelstrombremse oder eine Gleichstrommaschine zum Einsatz, im Bild als Reifen angedeutet. Der DL850V misst in diesem Beispielszenario an 73 Messkanälen mit 7 Modulen und errechnet die elektrische Wirkleistung in Echtzeit. Gleichzeitig werden Drehzahl, Drehmoment, Vibration, Temperatur, Batteriespannung und Strom, sowie die CAN-Kommunikation analysiert. Der Prüfstandsführer kann die Kurvenzüge während der Messung auf dem großen Monitor mit Hilfe der GigaZoom2-Engine auswerten oder Schnappschüsse machen, wenn Unregelmäßigkeiten auftreten. Die Strommessung an zwei Hochvoltphasen für die Leistungserrechnung wird idealerweise mit zwei Nullfluss-Stromwandlern durchgeführt. Am Batteriesignal mit einem Shunt.
Dieses Anwendungsbeispiel zeigt die Einsatzmöglichkeiten des DL850V auf: An einem Elektrofahrzeug-Prüfstand sollen kritische Signale an Fahrzeugkomponenten überwacht werden. Zusätzlich sollen sie mit den CAN-Kommunikationsdaten verglichen werden, um im Problemfall Rückschlüsse ziehen zu können. Auf dem Prüfstand wird ein serielles Hybridsystem für ein Elektrofahrzeug untersucht. Der Strang ab Verbrennungsmotor mit Ladegenerator (Range Extender im Bild grau ausgeführt), Batteriesystem, Umrichter und eMotor soll im Langzeitbetrieb getestet werden.
Der DL850V nimmt dabei folgende Größen auf: Speisespannung und Strom vom Batteriesystem zum Umrichter, Drehzahl des Elektromotors, Drehmoment an der Kupplung, Dehnungs- und Temperaturdaten an kritischen Stellen, aufgenommene Wirkleistung am eMotor und die CAN-Kommunikationsdaten am Fahrzeugbus. Dazu ist das Gerät mit folgenden Modulen bestückt:
Zwei 100 MSample/s-Hochvoltmodule bis 1000 V mit 12-Bit Auflösung zur Messung von Strom und Spannung am dreiphasigen eMotor. Das Modul besitzt zwei isolierte Eingänge zum direkten potenzialfreien Anschluss. An einem wird die Spannung, am anderen über Stromwandler der Strom gemessen. Die aktuelle Leistung wird über die DSP-Funktion, also über Echtzeitmathematik, direkt berechnet.
- Ein 1 MSample/s-Spannungsmodul mit 16-Bit Auflösung zeigt an der Batteriespannung zum Umrichter auch kleinste Schwankungen oder Einbrüche.
- Ein isoliertes Temperatur-Spannungsmodul zur Messung des Wärmeverlaufs an kritischen Stellen von Batterie und Umrichter. Für Thermoelemente und Spannungen von 100 µV bis 10 V.
- Ein 16-kanaliges Logikmodul zur Messung der Drehzahlimpulse. Es zeigt die Kurvenzüge angelegter Logiksignale bis zur Auflösung von 10 MSample/s. Über die DSP-Funktion wird wiederum die aktuelle Drehzahl berechnet.
- Ein DMS-Modul zur Erfassung von Vibrationen an kritischen Stellen des eMotors.
- Ein CAN-Modul zur Aufzeichnung der Kommunikation am Fahrzeugnetz, die dann mit den Sensorsignalen korreliert werden kann.
»Die DSP-Funktion, also die Echtzeitmathematik mit Datensignalen, ist besonders im Automotive-Bereich interessant, weil hier eine Vielzahl physikalischer Größen aus den Messdaten errechnet werden«, erläutert Mathä. Beispiele, die der DL850 in Echtzeit errechnet, sind: Linearisierung von Sensorsignalen mittels Polynome, Rotationsumrechnungen, Bestimmung von Drehrichtung und Drehzahl, Winkelposition (Lenkung), Filterung von Klopfgeräuschen oder die einfache Berechnung von Frequenz und Phase oder Strecke.
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