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HV-Breakout-Module von CSM

Echtzeit-Analyse im Hochvolt-Bordnetz

21. Mai 2019, 10:35 Uhr | Nicole Wörner

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Das CSM-Vector-HV-Messsystem

Zur Montage im Fahrzeug können die HV-Leitungen mit der vorgesehenen Einsatzlänge an beiden Enden mit entsprechenden Steckern und Buchsen ausgerüstet werden. Damit lässt sich ein einfacher Einbau in das Fahrzeug durchführen. Über das CSM XCP Gateway werden alle eingesetzten Breakout-Module mit einem leistungsfähigen Rechner verbunden, der die Rohdaten aufzeichnet. Die Echtzeit-Analyse erfolgt mit der Vector-Software CANape oder vMeasure exp.

Echtzeit-Messung während der Fahrt

Bei der Validierung des Hochvolt-Bordnetzes wird überprüft, ob es mit seinen Hochvolt-Komponenten die geplanten Reserven für alle Betriebsbedingungen zur Verfügung stellt. Während der Fahrt treten dynamische Leistungsänderungen durch Lastwechsel oder durch plötzliches Zu-/Abschalten von Nebenaggregaten auf (Klimaanlage, Heizung, Batteriekühlung usw.). Die Steuergeräte im Fahrzeug liefern für die Validierung wichtige Informationen, weshalb auch diese zeitsynchron mit den Spannungen und Strömen des Hochvolt-Bordnetzes erfasst und in die Bewertung des Gesamtverhaltens mit einbezogen werden müssen.

Für eine Fahrzeugabnahme muss zusätzlich sichergestellt werden, dass die Spannungs- dynamik und die zu erwartende Strom- und Spannungswelligkeit auch bei kritischen Fahrsituationen in ihren definierten Grenzen bleibt. Sonst sind Störungen, das Auslösen von Schützen oder eine stark eingeschränkte Betriebsfähigkeit die Folge. Dazu werden bei Testfahrten alle DC-Leistungskanäle im Hochvolt- Bordnetz in Echtzeit mit hoher Auflösung (1 µs) durch die eingesetzten HV BM abgetastet. Um außerdem alle kurzzeitigen Spannungsspitzen und Ereignisse während einer Fahrt zu registrieren, muss intelligent getriggert werden. Spannungsspitzen können bei kritischen Fahrsituationen auftreten. Anschauliche Beispiele sind heftige Bordsteinkollisionen oder das Fahren über kritische Off-Road- und Schlagloch-Strecken. Solche „Einschläge“ auf das Elektrofahrzeug bedeuten eine Extrembelastung für das Hochvolt-Bordnetz mit seinem komplexen Leitungs- und Steckersystem. Minimale Kontaktunterbrechungen haben oft sofortige Spannungsspitzen zur Folge, die den Betrieb einschränken können. Solche Mess-situationen können nur mit einem dafür ausgelegten Messsystem gelöst werden.

Das CSM-Vector-HV-Messsystem

Nur eine perfekt abgestimmte Werkzeugkette aus HV-sicheren und zugleich robusten Messmodulen, Steuergeräte-Messtechnik, Software für synchronisierte Messdaten-Erfassung und Echtzeit-Datenanalyse ermöglicht die Prüfung während des Fahrversuchs. Dieses Messsystem hat CSM in Zusammenarbeit mit Vector Informatik optimiert.

Alle verwendeten HV BM geben die Abtastwerte über eine Vector-Schnittstelle mit einer Datenrate von 1 MHz/s an den Analyserechner. Ströme und Spannungen werden dabei hochgenau erfasst. Bis zu 40 HV-Signale und alle benötigten Steuergeräte-Messdaten werden von der Vector Software vMeasure exp oder CANape synchron erfasst und in Echtzeit direkt weiterverarbeitet. Anwender können auf bestimmte Ereignisse triggern oder weitere, für den Test relevante Größen errechnen.

Um sporadische Spannungsspitzen bei der schon vorhandenen Grundwelligkeit der HV-Spannung zu erfassen, lassen sich auch mathematische Triggerbedingungen anwenden, beispielsweise die Ableitung des Spannungssignals nach der Zeit. Der Testingenieur hat damit ein Echtzeitanalyse-Tool mit an Bord, um online direkte Effekte von Fahrsituationen zu erkennen. Zusätzlich hat der Testingenieur mit CANape den Blick auf alle Mess- und Diagnosegrößen der Steuergeräte und kann damit Auswirkungen auf das Fahrzeug beobachten. Für eine spätere Detail-Analyse oder zur Dokumentation zeichnet das Messsystem alle Daten (HV-Messgrößen, Steuergeräte-Messgrößen und berechnete Größen) auf. Die Datensynchronisation im Messsystem gewährleistet das Precision-Time-Protokoll (PTP).