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Ruhestrommessung

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Das Ruhestrom-Messsystem ermöglicht präzise Messungen von Standby- und Betriebsströmen in elektrischen Geräten wie z.B. Steuergeräten (ECUs). Dadurch können Langzeittests und LabCar-Anwendungen effizienter umgesetzt werden. In diesen Tests werden alle Komponenten vernetzt und dynamische Tests unter Laborbedingungen simuliert. Dabei können die elektrische Konfiguration, das Softwareverhalten und der Stromverbrauch in einem Prototypfahrzeug unter kontrollierten Bedingungen getestet werden.

Messung des Ruhestroms im Vergleich zum Betriebsstrom

Der Ruhestrom bezieht sich auf die minimalen elektrischen Ströme, die Automobilelektronik im Ruhe- oder Standby-Zustand verbraucht. Diese Ströme sind wichtig, um die Energieeffizienz elektronischer Komponenten im inaktiven Zustand zu beurteilen. Der vollständige Leistungsumfang eines elektronischen Geräts lässt sich jedoch nur erfassen, wenn auch die höheren Ströme im Betrieb gemessen werden. Deshalb ist die Messung der Betriebsströme unverzichtbar.

Durch die Messung von Nanoampere im Ruhezustand bis hin zu Ampere im Betrieb bietet die dynamische Ruhe- und Betriebsstrommessung einen umfassenden Überblick, der für mehrere Schlüsselbereiche entscheidend ist:

  • Präzision im Energiemanagement: Sie ermöglicht eine detaillierte Überwachung des dynamischen Wechsels zwischen niedrigem und hohem Energieverbrauch in elektrischen Bauteilen. Diese Präzision ist entscheidend für die Optimierung der Batterielebensdauer und energieeffizienter Systeme in Elektrofahrzeugen, bei denen sich das Energiemanagement direkt auf Reichweite und Leistung auswirkt.
  • Verbessertes Design und Testen: Präzise Strommessungen unterstützen Ingenieure bei der Weiterentwicklung elektronischer Komponenten, sodass diese die Betriebsanforderungen erfüllen und innerhalb ihrer Leistungsspezifikationen zuverlässig funktionieren.
  • Einhaltung gesetzlicher Vorschriften und Nachhaltigkeit: Da sich die Standards in der Automobilindustrie weiterentwickeln und den Fokus auf niedrigere Emissionen und höhere Effizienz legen, ist es wichtig, den Energieverbrauch eines Bauteils überall messen und überprüfen zu können. Dies stellt sicher, dass Vorschriften eingehalten werden und hilft, den ökologischen Fußabdruck zu verkleinern.
  • Innovation in der Automobilelektronik: Der detaillierte Einblick in den Ruhestrom und den Betriebsstrom erlaubt es Ingenieuren, neue Wege zu erkunden, um den Stromverbrauch im Standby-Modus zu reduzieren und das Energiemanagement insgesamt zu verbessern. Dies führt zu intelligenteren, besser vernetzten und energieeffizienteren Lösungen für Automobile.

So funktioniert die Messung von Ruhe- und Betriebsstrom

Die Messung des Stroms über einen weiten Bereich, einschließlich sehr kleiner Ruheströme, ist wichtig, um den minimalen und maximalen Stromverbrauch der Automobilelektronik unter allen Betriebsbedingungen zu bewerten.

  • Systemaufbau: Eine präzise Kalibrierung und definierte Umgebungsbedingungen stellen sicher, dass die Messtechnik die sehr kleinen Ströme über den gesamten Messbereich genau erfassen kann.
  • Dynamische Bereichsumschaltung: Das System verwendet unsere dynamische Auto-Range-Technologie, um sich an stark variierende Stromstärken anzupassen, von extrem niedrigen Strömen im Ruhezustand bis zu hohen Strömen im aktiven Zustand. Diese adaptive Fähigkeit sorgt für präzise und nahtlose Übergänge in der Messung über den gesamten Strombereich hinweg, ohne manuelles Eingreifen.
  • Echtzeitüberwachung: Um die Veränderungen der Ströme zu überwachen, die beim Wechsel von Geräten zwischen verschiedenen Betriebszuständen auftreten, ist eine kontinuierliche Echtzeit-Datenerfassung unerlässlich. Dies beeinflusst die Batterielebensdauer und die Gesamtenergieeffizienz erheblich.

Die Ruhe- und Betriebsstrommessung erfasst präzise den gesamte Bereich der Stromstärken in der Automobilelektronik, von minimalen Ruheströmen bis hin zu hohen Betriebsströmen, und schafft so die Voraussetzungen für die Bewältigung spezifischer Prüfaufgaben mit fortschrittlichen Lösungen.

Herausforderungen bei der Ruhe- und Betriebsstrommessung

Bei der Entwicklung und dem Testen von Geräten mit Batterieversorgung kommt es häufig zu schwankenden Betriebsströmen aufgrund von Power Management, Schlafmodi und aktiven Betriebszuständen. Herkömmliche Messtechnologien sind in dieser Hinsicht oft eingeschränkt. Die präzise Messung von Strömen in einem weiten Bereich, von Nanoströmen im Ruhezustand bis hin zu Ampere im Vollbetrieb, stellt eine Reihe von technischen und umweltbedingten Herausforderungen dar.

1.Messbereich und Empfindlichkeit: Präzise Messsysteme müssen die große Bandbreite von Strömen im Nanoampere-Bereich während des Ruhezustands bis hin zu mehreren Ampere im aktiven Betrieb erfassen. Die Technologie muss kleinste Ströme erkennen und gleichzeitig Betriebströme, die um mehrere Dekaden größer sind, messen können.
2. Genauigkeit und Auflösung: Die geringe Größe von Ruheströmen erfordert Messinstrumente mit außergewöhnlicher Genauigkeit und hoher Auflösung. Kleine Messfehler können zu erheblichen Fehleinschätzungen bei der Bewertung der Energieeffizienz und der Betriebsintegrität elektronischer Komponenten führen.
3. Dynamische Stromänderungen: In der Automobilindustrie wechseln Komponenten sehr oft und sehr schnell die Betriebszustände. Daher braucht man ein Messsystem, das sich schnell anpassen kann. Es muss kontinuierlich überwachen, ohne die Stromversorgung zu unterbrechen, und das transiente Verhalten genau erfassen.
4. Umwelteinflüsse: Die Messgenauigkeit kann durch externe Faktoren wie Temperaturschwankungen und elektromagnetische Störungen beeinträchtigt werden. Ein robustes Systemdesign ist erforderlich, um diese Einflüsse abzuschirmen und zu kompensieren, um zuverlässige Daten zu gewährleisten.
5. Integration und Konnektivität: Die Integration der Messtechnik in bestehende Testaufbauten mit unterschiedlichen Datenkommunikationsprotokollen stellt eine Herausforderung dar. Die Systeme müssen nahtlos mit verschiedenen Testarchitekturen verbunden werden, um die Abläufe zu rationalisieren und die Datenintegrität über verschiedene Plattformen hinweg zu gewährleisten.

Die Ruhe- und Betriebsstrommessung von Gantner

Der Q.raxx XL Slimline A108 2SC ist für präzise Ruhe- und Betriebsstrommessungen bei der Prüfung von Steuergeräten in der Automobilindustrie konzipiert. Er verfügt über eine Inline-Dynamik-Switching (Auto-Range) Funktion, die nahtlose Übergänge zwischen Ruhestrom- (Standby) und Betriebsstrommessungen ermöglicht. Diese Funktion ist entscheidend für genaue, unterbrechungsfreie Messungen unter verschiedenen Betriebsbedingungen. Unsere Lösung gewährleistet die Datenintegrität und Messkonsistenz, die für eine detaillierte Analyse und Optimierung der Automobilelektronik, insbesondere in stromsensitiven Anwendungen, unerlässlich sind.

Erweiterte Messmöglichkeiten

Das A108 2SC System zeichnet sich durch seine Fähigkeit aus, nahtlos zwischen Ruhe- und Betriebsstromzuständen zu wechseln, ohne die Stromversorgung zu unterbrechen. Diese Funktion ist entscheidend für die Erfassung des gesamten dynamischen Bereichs des Strombedarfs – von Strömen im Nanoampere-Bereich während des Standby-Modus bis hin zu Ampere im aktiven Betrieb.

Strommessung: Das System verfügt über zwei Kanäle, die Ruheströme (Standby) im Bereich von Nanoampere bis zu 80 mA messen können. Er schaltet dynamisch auf Betriebsströme bis zu 5 A auf Kanal 1 und bis zu 50 A auf Kanal 2 und gewährleistet so eine präzise Überwachung über ein breites Spektrum von Betriebsbedingungen. Die Genauigkeit dieser Messungen liegt bei bemerkenswerten 0,06% im 80 mA-Bereich und 0,2% im Hoch-Ampere-Bereich.

Spannungsmessung: Zwei Kanälen, die Spannungsmessungen bis zu ±60 V verarbeiten können. Das System bietet eine außergewöhnliche Messauflösung von bis zu 12 µV und ermöglicht so eine detaillierte Analyse von Spannungsschwankungen und Anomalien, die für eine fortschrittliche Fahrzeugdiagnose entscheidend sind.

Selbstrückstellender Überstromschutz: Das Messsystem ist mit selbstzurücksetzenden Überstromschutzmechanismen ausgestattet. Es verfügt außerdem über eine spezielle Belüftung, um eine konstante Leistung und Systemintegrität unter verschiedenen Umweltbedingungen zu gewährleisten. Dies sorgt für einen zuverlässigen und sicheren Betrieb während längerer Testphasen.

Die Anwendungen dieses Systems sind vielfältig

Die Komplexität von Fahrzeugnetzwerken erfordert die Messung des Ruhestroms und des Betriebsstroms aller Bordnetzkomponente, wie z.B. Steuergeräte (ECU´s), Beleuchtungssysteme, Anzeigenelemente, Displays, Warnleuchten, Modems oder auch kleinste Elektromotoren. Das Verständnis der Stromaufnahme von Komponenten im passiven und aktiven Modus sowie beim Übergang zwischen diesen Modi ist für die Bewertung der elektrischen Leistung und der Energieeffizienz von entscheidender Bedeutung.

  • Messung von Ruhestrom und Betriebsstrom: Misst präzise den Strom, der von Komponenten in ihrem passiven (Ruhe-) Zustand und während des aktiven Betriebs aufgenommen wird, und liefert so wichtige Daten zur Optimierung der elektrischen Leistung.
  • Messung von Leckströmen: Identifiziert und quantifiziert Leckströme, die die Effizienz von Batterien und die Leistung von Komponenten beeinträchtigen können, und gewährleistet so die Zuverlässigkeit von Automobilsystemen.
  • Energiebilanzierung: Hilft beim Ausgleich des Energieverbrauchs zwischen den verschiedenen Komponenten und trägt so zur Optimierung der Gesamtenergieeffizienz des elektrischen Netzwerks des Fahrzeugs bei.
  • Untersuchung komplexer Schlafmodi: Analysiert den Energieverbrauch während der Schlaf- oder Standby-Phasen von Controllern, um effektive Energiemanagementstrategien zu entwickeln.
  • Untersuchung des Einschaltverhaltens (Surge, Inrush): Überwacht die Reaktion elektronischer Komponenten auf plötzliche Leistungserhöhungen, um die Lebensdauer der Komponenten und die Betriebssicherheit zu bewerten.
  • Dynamik im Schlafmodus: Bietet detaillierte Einblicke in die Energiedynamik von Controllern während ihrer Schlaf- oder Standby-Phasen und hilft so bei der Entwicklung energieeffizienter Designs.
  • Analyse von Stromstößen und Einschaltströmen: Überwacht die Reaktion elektronischer Komponenten auf plötzliche Leistungserhöhungen, um die Lebensdauer der Komponenten und die Betriebssicherheit zu bewerten.

Anschlussmöglichkeiten und Integration:

Der Q.raxx XL Slimline A108 2SC ist speziell für die Kompatibilität mit einem EtherCAT-Slave konzipiert und verfügt über einen integrierten Standard-EtherCAT-Buskoppler. Er bietet jedoch auch die Möglichkeit, eine Q.station UART anzuschließen, was seine Flexibilität in Bezug auf Konnektivität und Datenkommunikation erhöht. Dieses Design stellt sicher, dass der A108 2SC für eine mühelose Integration in eine Vielzahl von Testaufbauten vorbereitet ist.

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Das Quiescent-Strommesssystem ist eine hochentwickelte Lösung für Fachleute, die ihre Testkapazitäten im Automobilbereich mit präzisen und weitreichenden Strommessungen erweitern möchten. Die Integration des Quiescent-Strommesssystems in Automotive-Prüflabore steigert nicht nur die Genauigkeit und den Umfang von Strommessungen, sondern bereichert auch den Entwicklungsprozess, indem es tiefere Einblicke in das Verhalten von Komponenten und Systeminteraktionen gewährt und damit sicherstellt, dass Ihre Projekte die höchsten Standards für Leistung und Zuverlässigkeit erfüllen.

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