Auf dem Prüfstand: Wechselrichter für E-Fahrzeuge prüfen

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Messwerte einer unabhängigen Quelle

Sowohl der Maschinen- als auch der Batterie-Emulator verfügen jeweils über ein eigenes Messsystem, mit dem die Ströme und Spannungen gemessen werden. Zusätzlich ist ein Präzisions-Leistungsanalysator WT1800 von Yokogawa integriert, der deutlich mehr Messmöglichkeiten bietet und als Kontrollsystem dient.

Der WT1800 misst Spannungen und Ströme sowohl auf der Batterie- als auch auf der Lastseite, wobei aufgrund der hohen Ströme von mehreren 100 Ampere hochgenaue Stromwandler zum Einsatz kommen. Alle Messwerte werden an den Prüfstand übertragen und können dort auf den Monitoren dargestellt werden. „Bevor die Referenzwerte in den Prüfling einprogrammiert werden, können die Ergebnisse der integrierten Messtechnik teilweise stark abweichen. Dafür ist es wichtig, zuverlässige Messwerte einer unabhängigen Quelle, wie dem Yokogawa Leistungsmessgerät zu haben“, meint Markus Toesko.

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Prüfstand mit CAN-Bussen

Die Steuerung des Wechselrichters benötigt für den Betrieb zusätzlich eine Versorgungsspannung von 12 V, die im realen Einsatz von der Autobatterie zur Verfügung gestellt wird. Auch hier kann der Prüfstand elektrische Störungen auf der Versorgungsleitung simulieren. Die Betriebsspannung wird hierzu entsprechend der jeweiligen Norm zyklisch erhöht und verringert. Damit lässt sich überprüfen, wie der Controller auf Störimpulse reagiert.

Der Prüfstand verfügt außerdem über zwei CAN-Bussysteme. Eines wird für die Steuerung des Wechselrichter-Controllers benötigt, wobei zudem eine Restbussimulation erforderlich ist. Diese simuliert andere im Fahrzeug vorhandene Steuergeräte, mit denen der Wechselrichter im Betrieb Daten austauscht. Ohne eine Restbussimulation würde der Wechselrichter nicht korrekt arbeiten.

Über den CAN-Bus kann der Prüfstand auch die Temperatur im Steuergerät auslesen. Der zweite CAN-Bus dient der Kommunikation zwischen den verschiedenen Komponenten des Prüfstands. Über diesen Bus werden auch viele Messdaten zum Prüfstandrechner übertragen.

Schließlich enthält der Prüfstand noch ein Datenerfassungssystem MW100 von Yokogawa. Hier lassen sich bis zu 50 Sensoren anschließen, um bei Bedarf beispielsweise Temperatur-messungen an verschiedenen Stellen am Prüfobjekt durchzuführen und aufzuzeichnen.

Individuelle Testanforderungen

Je nach Aufgabenstellung können die entwicklungsbegleitenden Tests für einen Wechselrichter zahlreiche Einzelprüfungen umfassen und insgesamt mehrere Wochen dauern. Für möglichst realitätsnahe Tests werden meist Fahrzyklen programmiert, die entweder einschlägigen Normen entsprechen oder individuelle Kundenanforderungen erfüllen. Ein Fahrzyklus dauert normalerweise etwa eine halbe Stunde und simuliert verschiedene Beschleunigungs- und Bremsvorgänge.

Meist werden die Fahrzyklen bei unterschiedlichen Temperaturen und Luftfeuchtewerten wiederholt, um auch Extrembedingungen zu prüfen. Ebenso decken diese Tests in der Regel die für das jeweilige Produkt geltenden maximalen Strom- und Spannungswerte ab. Auch hier bietet die große Flexibilität des Prüfstands entscheidende Vorteile. So lassen sich beispielsweise die Wechselrichter auch testen, wenn die zugehörige Maschine noch nicht verfügbar ist. Hierfür sind nur entsprechende Parametersätze notwendig, die von der Entwicklungsabteilung zur Verfügung gestellt werden.

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