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Immer einen Schritt voraus: Die Herausforderungen der EV-Antriebsstrangprüfung
News & Events | Tips & Trends | 7 Minuten Lesezeit |

Immer einen Schritt voraus: Die Herausforderungen der EV-Antriebsstrangprüfung

In diesem Blogbeitrag gehen wir auf die technischen Herausforderungen bei der Prüfung von Elektrofahrzeugen und der Messung der Netzqualität ein und wie die innovativen Lösungen von Gantner Instruments helfen können, diese Herausforderungen zu meistern.

Die technischen Herausforderungen bei der Prüfung von Elektrofahrzeugen sind komplex. Mit dem technologischen Fortschritt werden auch die Prüf- und Messanwendungen stetig komplexer.

Technische Herausforderungen bei der Prüfung von EV-Antriebssträngen und der Messung der Netzqualität

Herausforderungen bei der Prüfung von EV-Antriebssträngen

Die größte Herausforderung bei der Prüfung des Antriebsstrangs von Elektrofahrzeugen besteht darin, die Funktion und das Zusammenspiel der drei Schlüsselkomponenten Batterie, Wechselrichter und Motor sicherzustellen und gleichzeitig die Anforderungen an Sicherheit, Leistung und Effizienz zu erfüllen. Um diese Aufgabe zu meistern, setzen die Ingenieure eine Kombination aus Labortests, Simulationen und Praxistests ein, um die Leistung des gesamten Antriebssystems zu validieren. Zu den drei Hauptkomponenten eines EV-Antriebsstrangs und den damit verbundenen besonderen Prüfanforderungen gehören:

  • Batterie
    Die Herausforderungen bei der Prüfung von Batterien bestehen darin, Kapazität, Effizienz und Leistung unter verschiedenen Betriebsbedingungen sicherzustellen. Dazu müssen verschiedene Temperaturen, Lade-/Entladezyklen und Ladezustände (SOC) simuliert werden. Darüber hinaus ist die Prüfung der Batteriealterung und -degradation von entscheidender Bedeutung, um die langfristige Zuverlässigkeit und Sicherheit der Batterie zu gewährleisten.
  • Inverter
    Zu den Herausforderungen bei der Prüfung von Umrichtern gehören die Sicherstellung einer ordnungsgemäßen Motorsteuerung, die Bewertung des Wirkungsgrads und die Überprüfung der Fähigkeit des Umrichters, verschiedene Lastbedingungen zu bewältigen. Die Prüfung der thermischen Leistung des Wechselrichters, der Schutzfunktionen und der Fehlerbehandlung ist ebenfalls von entscheidender Bedeutung, um die allgemeine Zuverlässigkeit und Sicherheit des Antriebsstrangs zu gewährleisten.
  • Motor
    Zu den Herausforderungen bei der Prüfung von Motoren gehört die Bewertung ihres Wirkungsgrads, ihres Drehmoments und ihrer Leistungsabgabe über einen weiten Bereich von Drehzahlen und Lastbedingungen. Die Prüfung des Kühlsystems und der Geräusch-, Vibrations- und Harshness-Eigenschaften (NVH) des Motors ist entscheidend für ein reibungsloses und komfortables Fahrerlebnis.
Datenerfassungslösung für die Prüfung von Elektrofahrzeugen

Geeignete Messfrequenz bei der Prüfung von EV-Antriebssträngen

Die Anzahl der Messungen bei der Prüfung von EV-Antriebssträngen hängt von der zu prüfenden Komponente und den zu untersuchenden Parametern ab. Ingenieure verwenden häufig eine Kombination aus Hochgeschwindigkeits-Datenerfassungssystemen und Überwachungssystemen mit niedrigeren Frequenzen, um den Bedarf an genauen, hochauflösenden Daten mit überschaubaren Datenmengen in Einklang zu bringen.

Niedriger Geräuschpegel mit Q.boost-Plattform

Herausforderungen bei der Messung der Netzqualität

Die Netzqualität ist ein entscheidender Parameter, der sich direkt auf die Leistung, Effizienz und Zuverlässigkeit des Antriebsstrangs eines Elektrofahrzeugs auswirkt. Ingenieure stehen vor zahlreichen Herausforderungen, wenn es um die Messung und Aufrechterhaltung der Netzqualität in Automobilanwendungen geht.

  • Harmonische und interharmonische Schwingungen
    Elektrofahrzeuge bringen aufgrund ihrer nichtlinearen Komponenten, wie z.B. Umrichter und Wechselrichter, Oberschwingungen und Zwischenharmonische Schwingungen in das Stromnetz ein. Diese Verzerrungen können zu Störungen, Überhitzung und Fehlfunktionen in empfindlichen Geräten führen, was letztlich die gesamte Stromqualität beeinträchtigen kann. Die genaue Messung und Analyse des Ober- und Zwischenharmonischen Anteils ist entscheidend für die Identifizierung potenzieller Probleme und die Optimierung der Netzqualität.
  • Spannungsschwankungen und Flimmern
    EV-Ladestationen, regenerative Bremssysteme und schnelle Lastwechsel können Spannungsschwankungen und Flimmern im Stromnetz verursachen. Diese Schwankungen können zu Instabilitäten im Stromnetz führen und Fehlfunktionen oder Ausfälle von Geräten verursachen. Die Ingenieure müssen die Spannungsschwankungen sorgfältig überwachen und messen, um die geforderten Standards für die Netzqualität einzuhalten.
  • Kurzzeitige Störungen
    Hochfrequente transiente Störungen, wie z.B. Spannungsspitzen oder -einbrüche, können durch Schaltvorgänge, Fehlerbedingungen oder Blitzeinschläge entstehen. Diese Störungen können schwere Schäden an elektronischen Komponenten verursachen und die Zuverlässigkeit des Antriebssystems beeinträchtigen. Das Erkennen und die Abschwächung transienter Störungen ist für die Aufrechterhaltung der Netzqualität und den sicheren Betrieb von Kraftfahrzeugsystemen unerlässlich.
  • Ungleichgewicht und Asymmetrie
    Die Ingenieure müssen die Spannungsschwankungen sorgfältig überwachen und messen, um die geforderten Standards für die Netzqualität einzuhalten. Diese Einschränkungen können zu erhöhten Verlusten, geringerer Effizienz und möglichen Schäden an der Ausrüstung führen.
  • Blindleistung und Leistungsfaktoren
    Blindleistung und Leistungsfaktoren sind entscheidende Parameter für die Bewertung der Effizienz von Stromnetzen. In Elektrofahrzeugen kann Blindleistung durch induktive und kapazitive Lasten, wie Motoren und Umrichter, erzeugt werden. Ein schlechter Leistungsfaktor kann zu erhöhten Energieverlusten und einer geringeren Effizienz des Systems führen. Eine genaue Messung und Analyse der Blindleistung und des Leistungsfaktors sind notwendig, um die Leistung des Stromnetzes zu optimieren und die Energieverschwendung zu minimieren.

Die technischen Herausforderungen bei der Messung der Netzqualität sind beträchtlich und erfordern fortschrittliche Messinstrumente und -techniken, damit eine optimale Leistung und Effizienz gewährleistet werden kann. Der Q.boost Power Analyzer von Gantner Instruments kann diese Herausforderungen meistern und genaue und hochauflösende Daten zur besseren Analyse und Optimierung der Stromversorgungsqualität in viele Anwendungen liefern.


Das sind unsere Lösungen zur Bewältigung dieser technischen Herausforderungen

Q.boost Power Analyzer: Eine fortschrittliche Lösung für EV-Antriebstests
Der Q.boost Power Analyzer eignet sich hervorragend zur Messung und Analyse von Spannungs- und Stromsignalen in pulsbreitenmodulierten Systemen, wie z. B. elektrischen Antrieben, und zur Bewertung von Netzqualitätsparametern wie Oberschwingungen, Zwischenharmonischen Schwingungen, Spannungsschwankungen, transienten Störungen, Unsymmetrie und Leistungsfaktoren. Er verfügt über eine Abtastrate von 4 MHz pro Kanal, eine Bandbreite von 1,7 MHz, ein unvergleichliches Grundrauschen von unter -140 dB (34 dB mehr als die Konkurrenz) und eine Gesamtverzerrung von weniger als 3 ppm – eine bemerkenswerte 100-fache Verbesserung gegenüber anderen Geräten.

Q.boost Power Analyzer

Ausgestattet mit 4 Hochspannungs-Eingangskanälen, 4 Eingängen für Stromwandler (z.B. LEM IT, IN, LF-Serie von Danisens) und einem eingebauten bipolaren Stromversorgungssystem, optimiert der Q.boost Power Analyzer Ihre EV-Antriebsstrang-Prüfungen und Netzqualitätsmessungen.

  • Hochauflösende Daten
    Mit einer Abtastrate von 4 MHz und einer Bandbreite von 1,7 MHz liefert der Q.boost Power Analyzer Ingenieuren hochauflösende Daten für eine bessere Analyse, Systemoptimierung und das Management der Netzqualität.
  • Präzise Messungen
    Das niedrige Grundrauschen und die minimale harmonische Gesamtverzerrung sorgen dafür, dass der Q.boost Power Analyzer hochpräzise Messungen von Spannung, Strom und Netzqualität liefert.
  • Rationalisierter Prüfprozess
    Das integrierte bipolare Stromversorgungssystem für Stromwandler macht zusätzliche Stromversorgungssysteme und Verkabelungen überflüssig und vereinfacht so den Prüf- und Messprozess.
  • Vielseitig einsetzbare Eingänge
    Der Analysator unterstützt verschiedene Stromwandlereingänge und bietet damit Flexibilität bei der Auswahl der richtigen Sensoren für die jeweilige Anwendung.
  • Umfassende Analyse der Netzqualität
    Der Q.boost Power Analyzer wurde entwickelt, um kritische Netzqualitätsparameter wie Oberschwingungen, Zwischenharmonische Schwingungen, Spannungsschwankungen, transiente Störungen, Unsymmetrie und Leistungsfaktoren zu messen und zu analysieren. Das hilft Ingenieuren, potenzielle Probleme in Kfz-Netzsystemen zu erkennen und zu entschärfen.

Der Q.boost Power Analyzer von Gantner Instruments ist eine fortschrittliche Lösung für die Herausforderungen bei der Prüfung von EV-Antriebssträngen und der Messung der Netzqualität in der Automobilindustrie. Er liefert Ingenieuren genaue und hochauflösende Daten für eine bessere Analyse, Systemoptimierung und das Managagen der Netzqualität. Mit seinen beeindruckenden Funktionen und Leistungen ist der Q.boost Power Analyzer ein unverzichtbares Werkzeug für Ingenieure, welche in der Automobilindustrie an der Prüfung von EV-Antriebssträngen und der Messung der Netzqualität arbeiten.


Q.Serie X: Hochspannungsisolationsmessmodule für die Automobilprüfung

Die meistverkaufte Datenerfassungsproduktlinie von Gantner Instruments ist die Q.series X. Sie umfasst Hochspannungsisolationsmessmodule mit präziser und stabiler Signalkonditionierung und sicherer elektrischer Isolierung bis zu 5000 VDC Spitze und 1500 VDC kontinuierlich. Die Module unterstützen verschiedene Messeingänge für Spannungs-, Strom-, RTD-, Thermoelement-, IEPE- und Dehnungsmessstreifen-Sensoren mit einer Datenabtastrate von bis zu 100 kHz. Zu den Vorteilen der Q.series X für Automotive Testing gehören:

  • Flexible Mixed-Signal-Datenerfassung
    Die Q.series X ist eine Mixed-Signal-Mehrkanal-Datenerfassungslösung mit einer vielseitigen Auswahl an E/A-Modulen. Sie können Spannung, Strom, Temperatur, Drehmoment, Dehnung, Vibration, Zähler und mehr messen. Mit dieser maximalen Sensorflexibilität kann das DAQ leicht an die anspruchsvollen Anforderungen von EV-Antriebsstrangtests angepasst werden.
  • 1500V Hochspannungs-Galvanische Isolierung
    Die Hochspannungsisolations-Messmodule Q.series X eignen sich für Spannungs-, Strom-, RTD-, Thermoelement-, IEPE- und Dehnungsmessstreifen-Sensoren mit einer Abtastrate von bis zu 100 kHz. Alle Hochspannungsisolationsmodule verfügen über eine galvanische Isolierung von mindestens 1500 VDC von Kanal zu Kanal, von Kanal zu Versorgung und von Kanal zu Bus.
  • Hochpräzise Thermoelement-Messung
    Die Temperatur ist ein wichtiger Maßstab für die Verbesserung der Effizienz von Batterien und des gesamten elektrischen Antriebsstrangs. Clevere Eingangsschaltungen und eine galvanische Hochspannungsisolierung gewährleisten höchste Genauigkeit in jeder Prüfumgebung.
  • Vollständig konfigurierbare Datenlogger
    Bei Motortests fallen viele Daten mit unterschiedlichen Abtastraten an. Mixed-Signal- und Multifrequenz-Datenprotokollierung stellt sicher, dass nur die Daten gespeichert werden, die Sie benötigen, und vermeidet unnötigen Datenspeicher-Overhead.
  • Einfache Integration
    Benutzerfreundliche APIs, moderne Publish-Subscribe-Protokolle und verschiedene Feldbusschnittstellen wie CAN, EtherCAT und PROFINET machen die Integration der Q.series X in jedes Regelung und Datenerfassungssystem einfach und problemlos. Plugins und Treiber u. a. für LabVIEW, MATLAB und Python ermöglichen eine erweiterte Datenanalyse und Berichterstellung.

Dynamische Inline-Umschaltung zwischen Ruhestrom und Betriebsstrom

Die Messung des Ruhestroms einer Batterie ist entscheidend für ihren sicheren und effizienten Betrieb. Die Kapazität und Lebensdauer der Batterie kann durch die Identifizierung von Problemen wie Selbstentladung oder parasitären Lasten optimiert werden. Um den Ruhestrom genau zu messen, ist ein Batteriemanagementsystem (BMS) erforderlich, das dynamisch zwischen Ruhe- und Betriebsstrom umschaltet, ohne die Stromversorgung des zu prüfenden Geräts zu unterbrechen. Diese dynamische Inline-Schaltfunktion gewährleistet eine präzise und kontinuierliche Messung des Ruhestroms und liefert wertvolle Erkenntnisse über die Leistung und den Zustand der Batterie.

Mit den DAQ-Lösungen von Gantner Instruments können Ingenieure Einblicke in den Standby-Strom der Batterie gewinnen und somit potenzielle Probleme erkennen, die die Gesamtleistung, Sicherheit und Lebensdauer der Batterie beeinträchtigen könnten. Diese Erkenntnisse sind von unschätzbarem Wert für fundierte Entscheidungen und die Optimierung von Batteriesystemen in der Automobil- und Elektrofahrzeugindustrie.


GI.bench und GI.connectivity: Optimierte Konfiguration und Konnektivität

GI.bench ist ein leistungsfähiges Software-Tool zur Konfiguration und Verwaltung der Datenerfassungssysteme der Q.series X von Gantner Instruments. GI.connectivity ermöglicht die nahtlose Integration der Q.series X in Software- und Bussysteme von Drittanbietern und gewährleistet so einen reibungslosen Betrieb und Datenfluss in Ihrer Testumgebung. Folgende Vorteile ergeben sich bei der Verwendung von GI.bench und GI.connectivity:

  • Benutzerfreundliche Schnittstelle
    GI.bench bietet eine intuitive Oberfläche, die die Konfiguration und Verwaltung von Systemen der Q.series X erleichtert.
  • Umfassende Datenverwaltung
    GI.bench ermöglicht es den Nutzern, die erfassten Daten zu visualisieren, zu analysieren und für die weitere Verarbeitung und Berichterstattung zu speichern.
  • Offene API
    GI.connectivity bietet eine offene API, die eine einfache Integration mit Software von Drittanbietern und verschiedenen Feldbusschnittstellen wie CAN, EtherCAT und PROFINET ermöglicht.
Konfiguration und Parameterzuordnung für Q.boost

Die technischen Herausforderungen bei der Prüfung von EV-Antriebssträngen und der Messung der Netzqualität sind beträchtlich. Die innovativen Lösungen von Gantner Instruments, wie der Q.boost Power Analyzer und die Q.series X, bieten Ingenieuren relevante Werkzeuge, um diese Herausforderungen zu meistern. Aufgrund der hochauflösenden Daten, präzisen Messungen, rationalisierten Prüfprozessen und einfacher Integration bieten die Produkte und Dienstleistungen von Gantner Instruments erhebliche Vorteile für technische Fachleute in der Prüfbranche für Elektrofahrzeuge und in der Automobilindustrie.

Klicken Sie auf die Schaltfläche und Erfahren Sie mehr über den Q.boost Power Analyzer und die Q.series X von Gantner Instruments.


Wir freuen uns darauf, Sie bei der nächsten Veranstaltung zu sehen:

  • Die “Battery Show 2023” in Nordamerika, Novi, MI, vom 12. bis 14. September

Oder kontaktieren Sie uns unter info@gantner-instruments.com.

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