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Powertrain Electric Vehicle (EV)

Der Bereich Powertrain Electric Vehicle (EV) beinhaltet alle Komponenten, die als Antrieb zur Fortbewegung des Elektrofahrzeuges benötigt werden.

Prüfsysteme für die elektrischen Komponenten im Powertrain sind unabdingbar in der Entwicklung und Fertigung. Sie sind ein wichtiges Element zur Gewährleistung von Qualität und Sicherheit in Elektrofahrzeugen.

 Powertrain Electric Vehicle (EV)

Über die hier genannten Komponenten hinaus, gibt es zahlreiche Weitere, welche den Powertrain-Bereich unterstützen.

Generator

Elektromotor/Generator

Die Engine ist der elektrische Antrieb im Elektrofahrzeug und ist als Elektromotor ausgeführt.

Moderne Elektrofahrzeuge nutzen bürstenlose Wechselstrommotoren, das heißt: im Gegensatz zu Bürstenmotoren besteht zwischen dem beweglichen Rotor und dem festen Stator kein direkter elektrischer Kontakt. Dadurch hat er geringeren Verschleiß und eine höhere Lebensdauer.

Der Elektromotor kann auch als Generator wirken und zum Laden des Speichers verwendet werden (Rekuperation): beim Bremsen erfolgt eine Rückgewinnung der Bewegungsenergie, die in die Batterie eingespeist wird.  

Batterie

Batterie

Das Herzstück des Elektroautos

Die Batterie (oder Speicher) ist das Herzstück des Elektroautos und liefert die Energie zur Fortbewegung.

Es handelt sich hier um Hochvolt-Batterien mit Ausgangsspannungen zwischen 400 V DC und 800 V DC. Sie bestehen aus zahlreichen parallel und seriell zusammen geschalteten Akku-Zellen. Aktuell dominieren Lithium-Ionen-Akkus in den Elektrofahrzeugen. Weltweit wird an der Verbesserung der Leistungsfähigkeit dieser Akkus geforscht. Alternativen auf Basis anderer Rohstoffe sind aber durchaus denkbar.               

AC/DC Wandler

AC/DC Wandler

Der AC/DC Wandler ermöglicht bzw. unterstützt den Ladevorgang des Speichers.

Wie der Name schon andeutet wandelt er Wechselstrom in Gleichstrom für die Batterie um. Insbesondere in Städten oder an halb-öffentlichen Plätzen wie Firmengeländen oder Parkplätzen sind AC-Ladestationen zu finden. Der AC/DC-Wandler ermöglicht also sicheres und komfortables Aufladen von Elektroautos.

Er ist als einzelne, elektrische Komponente oder integriert in anderen Komponenten im Elektrofahrzeug verbaut.

Sie haben konkrete Prüfanforderungen im Bereich der Elektromobilität?

Sprechen Sie mich gern an. Ich freue mich auf Ihre Anfragen.

Burkhard Tettenborn
Herr Burkhard Tettenborn
+49-3641-6896-550 Fon
Converter

Converter (DC/DC Wandler)

Der Converter ist eine Komponente für die Transformierung der Hochvolt-Zwischenkreisspannung in den klassischen 12 V-Spannungsbereich herkömmlicher Fahrzeuge.

Die 12 V-Spannung wird auch in Elektrofahrzeugen benötigt, da die meisten elektrischen Komponenten im Elektrofahrzeug noch mit dieser Spannung betrieben werden (bspw. Lüfter oder Infotainment-Systeme).

Der Converter ist im Grunde ein DC/DC-Wandler. Dieser Converter kann auch Bestandteil einer anderen Komponente im Powertrain-Bereich sein.

Inverter

Inverter

Die Regelung elektrischer Antriebsmotoren erfolgt durch sogenannte Inverter (Wechselrichter), welche als Leistungselektronik inklusive Steuerungslogik für Elektromotoren ausgelegt sind.

Inverter wandeln die 3-Phasen-Wechselspannung des Generators (also des Elektromotors beim Bremsen) in eine Gleichspannung zum Laden der Batterie. Gleichermaßen wird beim Antrieb des Elektromotors die Gleichspannung der Batterie in eine 3-Phasen-Wechselspannung umgeformt.

Prüfstände für Wechselrichter (Inverter) sind ein elementarer Bestandteil in der Elektromobilität. So gehören Funktionsprüfungen, Qualitäts- und Dauerlaufprüfungen mit oder ohne Umweltsimulation (z.B. Klima) sowie End-of-Line Testsysteme für unterschiedliche Leistungsklassen von Invertern zum Aufgabenspektrum. 

Die Kompetenzen für Inverter aus dem Hause GÖPEL electronic

Die Kernaufgabe beim Funktionstest des Inverters besteht darin, die Systemkomponenten wie Energiequelle (Batterie) sowie den Verbraucher als Last (Elektromotor) zu simulieren und für den Funktionstest der Komponente zur Verfügung zu stellen.

Die Abbildung erfolgt dabei mit Originallasten (Statoren), bzw. mit passiven oder elektronischen Ersatzlasten, die wiederum durch die Phasenausgänge des Prüflings (3/6-phasig) definiert sind.

Ersetzt man im weiterführenden Test die Originallasten mit einem Elektromaschinen-Emulator sowie die Energiequelle mit einem Batterie-Emulator, kann man reale Lastszenarien simulieren. Als zusätzliche Besonderheit beim Umgang mit Invertern gilt die Bereitstellung einer Kühlmittelversorgung am Prüfling, da dieser aktiv temperiert werden muss.

In Verbindung mit einer fertigungstauglichen, verschleißfreien Kontaktierung und gekoppelter Umweltsimulation ergeben sich so hochkomplexe Gesamttestsysteme.

Der End-of-Line Test realisiert in seiner Testumgebung alle notwendigen Nachbildungen, zum Beispiel Energiequelle (Batterie) oder den Verbraucher Elektromotor als Last.

Die zu testenden Funktionen werden automatisiert getestet. Ebenso wird der Prüfling automatisch angeliefert und kontaktiert.

Nach dem erfolgtem Funktionstest wird dieser dann zurück zur weiteren Bearbeitung an das Transportsystem übergeben. Die notwendige Kommunikation zum Prüfling erfolgt durch Schnittstellen des Funktionstestsystems.

Hierfür notwendige Restbussimulationen für die Automotive-Bussysteme (z.B. CAN-FD, LIN, FlexRay) werden entsprechend der Anforderung durch das Funktionstestsystem von uns als End-of-Line-System realisiert.

Run-In-Systeme führen einen reduzierten Funktionstest für Inverter durch. Dieser reduzierte Funktionstest entspricht dem Funktionstest, allerdings mit dem Fokus darauf, die generelle Funktionsfähigkeit zu garantieren und diese zu kontrollieren.

Das Run-In-System bildet Batterie oder Elektromotor nach. Ebenso wird die Simulation der Fahrzeugumgebung  über Automotive-Bussysteme simuliert.

Ein wesentlicher Bestandteil der Run-In-Systeme ist eine Umweltsimulation durch eine Klimakammer. Hiermit ist es möglich, beliebige Klimaprofile in den Test einfließen zu lassen. In Verbindung mit einer fertigungstauglichen, verschleißfreien Kontaktierung mit gekoppelter Umweltsimulation über die Klimakammer bieten wir Ihnen ein umfangreiches Testsystem.

Battery Junction Box - BJB

Battery Junction Box (BJB)

das Modul des Batteriemanagements

Battery Junction Box (BJB) ist eine Schalteinheit für die Batterie im Elektrofahrzeug. Hier wird die Verbindung zwischen den Komponenten im Fahrzeug, welche Energie aus der Batterie benötigen, hergestellt oder getrennt.

Mit einem oder mehreren Bus-Interfaces ist diese Komponente mit dem gesamten Fahrzeug vernetzt. Die BJB ist in der Regel eine Schaltbox, welche die Hochspannungsverbindung zu- oder abschaltet. Sie gewährleistet, dass nur bei eingeschalteter Zündung die Hochspannung an den notwendigen Kontakten anliegt.

Beispielbild für EOL-Test einer Battery Junction Box (BJB)
System für den Funktionstest oder EOL-Test einer Battery Junction Box (BJB)

Die Hochspannung kann bis zu 1000 VDC in Fahrzeugen betragen. Die BJB übernimmt dabei eine Sicherheitsfunktion: im Gefahrenfall trennt sie die Hochspannungs-Batterie vom elektrischen System mitsamt aller elektrischer Komponenten des Fahrzeuges.

Um beispielsweise Rettungskräfte keiner Gefahr auszusetzen, muss bei einem Unfall  sichergestellt sein, dass keine Hochspannung unkontrolliert im Fahrzeug anliegt.

Kompetenzen zur BJB aus dem Hause GÖPEL electronic

Mit einem End-of-Line Testsystem (EOL-Test) für Battery Junction Boxes bringen wir Sicherheit ins Elektrofahrzeug.

Alle notwendigen Funktionen der BJB-Komponente werden mittels des EOL-Testers überprüft. Zum Beispiel wird das korrekte Ein- und Ausschalten der Hochspannungsschaltelemete gestestet.

Auch die Sicherheitsabschaltung der Hochspannung durch die Battery Junction Box mit einem simulierten Crash-Impuls wird überprüft, genau wie die Stromtragfähigkeit aller Hochspannungspfade mithilfe einer entsprechenden Lastsimulation.

Wir erstellen die Restbussimulation der automobilen Netzwerkumgebung entsprechend den Vorgaben des Projektes und implementieren sie in den Test. Nur so ist eine korrekte Kommunikation mit dem Prüfling während der Prüfung möglich. Die Kontaktierung der BJB erfolgt dabei durch ein automatisiertes Handlingsystem.

Durch Hochvolt-Spannungen bei den Speichern liegen diese Spannungen auch an der Battery Junction Box an. Somit ist ein Isolationsspannungstest als Sicherheitstest mit entsprechender hoher Prüfspannung unbedingt erforderlich.

Diese Hochspannung kann bis zu 4000 V DC betragen.

Mit unseren Testsystemen für den High-Voltage-Test der Battery Junction Box weisen wir die Isolationsspannungsfestigkeit und einen geforderten Isolationswiederstand nach.

Mit einem Funktionstest für die Battery Junction Box prüfen wir alle Funktionen dieser Komponente. Das Testsystem stellt Spannungen im Hochvoltbereich bis zu 1000 V DC und 50 A zur Verfügung.

Mit diesen Stromversorgungen wird eine Batterie simuliert. Mit der simulierten Batterie wird das Ein- und Ausschalten der Hochspannungsschaltelemente sowie deren Stromtragfähigkeit an der BJB überprüft.

Die Crash-Abschaltungsfunktion der Battery Junction Box dient als Sicherheitsfunktion und wird dafür verwendet, dass die Batterie im Gefahrenfall vom Hochvoltnetz des Fahrzeuges getrennt wird. Der Test dieser Funktion wird mit einem eigens dafür generierten Crash-Impuls getestet, welcher in seinen Parametern flexibel einstellbar ist.

Ein Bestandteil von Battery Junction Boxes ist der so genannte Isolationswächter, der ebenfalls überprüft werden muss. Über die BJB fließen im normalen Betrieb bis zu 1000 A. Um diese zu überprüfen wird die Stromtragfähigkeit durch Messung der Übergangswiderstände realisiert. Die Messtechnik ist so ausgelegt, dass Übergangswiderstände im µOhm-Bereich mit ausreichender Genauigkeit überwacht werden. Außerdem übernimmt das Testsystem die Restbussimulation. 

Wir realisieren Hard- und Software zum Abgleich von Hochstromsensoren, welche Ströme zwischen -800 A DC und +800 A DC messen.

Das sind Sensoren, welche den aktuellen Verbrauchsstrom aus dem Speicher erfassen und anderen Komponenten im Fahrzeug zur Verfügung stellen.
Diese Hard- und Software kann in Funktionstestsysteme integriert werden.

Sie haben konkrete Prüfanforderungen im Bereich der Elektromobilität?

Sprechen Sie mich gern an. Ich freue mich auf Ihre Anfragen.

Burkhard Tettenborn
Herr Burkhard Tettenborn
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