Elektrische und autonome Fahrzeuge sind von einer Komplexität, die die Automobilindustrie vor große Herausforderungen stellt. In Folge wird in globalen Teams gearbeitet, woraus sich massive Änderungen bei der Entwicklung und in der eingesetzten Werkzeuglandschaft ergeben. Als Schlüssel für die erfolgreiche Umsetzung erweist sich eine Diagnosefunktionalität, die Rechnergrenzen hinter sich lässt.

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Diagnose in globalen  Entwicklungsteams

Neben batterieelektrischen Antrieben gewinnt die Brennstoffzellentechnik immer mehr an Bedeutung. AVL verfügt über annähernd 20 Jahre Erfahrung auf diesem Gebiet und unterstützt die Automobilhersteller bei ihren Entwicklungen mit Dienstleistungen sowie einer umfassenden Tool-Kette.

Treibstoff für die „Post-Öl“-Ära

Bereits seit ca. zehn Jahren arbeitet Schulz-Electronic in enger Zusammenarbeit mit OEMs und Zulieferern an der Elektrifizierung des Fahrzeugantriebs. Den Motivationsschub bekommen die Akteure von Pionieren wie Tesla, aber auch von der EU, die mit ihren Vorgaben für den CO2-Flottenausstoß die Hersteller zum Handeln treibt. Unlängst bekamen die Baden-Badener den Entwicklungsauftrag für ein neues Testsystem. Getestet werden sollte ein 48-Volt-Batteriemanagementsystem (BMS) in Kombination mit einem DC/DC-Wandler und unterschiedlichen Verbrauchern.

Entwicklungshilfe  für das 48-Volt-Bordnetz

Neue Techniken wie Elektroantrieb, autonomes Fahren und der Leichtbau erfordern sehr umfangreiche Komponenten- und Systemtests. Die PHOENIX TESTLAB GmbH will mit neuen Test- und Prüfkapazitäten ihre Kunden bei der Erschließung neuer Geschäftsfelder unterstützen, sagt Geschäftsführer Dr.-Ing. Holger Altmaier.

» Perspektivisch mit der  Brennstoffzelle auseinandersetzen «

Funktionserweiterungen von Fahrzeugen werden künftig verstärkt durch die Vernetzung mit der Daten-Cloud des Internets der Dinge realisiert. Mit der resultierenden Komplexität steigt auch der Diagnoseaufwand, um Probleme richtig zu analysieren und beheben zu können. Die ServiceXpert Gesellschaft für Service-Informationssysteme mbH zeigt im Folgenden die Herausforderungen und gibt Lösungsansätze.

Erweiterte Diagnose für  „erweiterte Fahrzeuge“

Verschiedene E-Motor-Technologien benötigen für die Absicherung leistungsstarke Testsysteme. Dafür sind umfangreiche Simulationen bestehend aus Hard- und Software erforderlich, wie MicroNova im Folgenden zeigt.

Vollständige Simulation  von E-Maschinen

Von Akustik bis Zerbersten, von thermischen Prüfungen bis zu den heiß diskutierten Real-Driving-Emission-Tests: Das Unternehmen M Plan ist auf alle denkbaren Mess- und Prüfszenarien in der Mobilitätsbranche spezialisiert.

Der richtige Ansprechpartner für Messen und Prüfen von Mobilitätslösungen

Die Ingenieure von PolyXperts, der Dienstleistungsparte des Spezialisten für optische Messtechnik Polytec in Waldbronn, hatten schon immer spannende Aufgaben in der Schwingungs- und Geräuschoptimierung sowie der Betriebsfestigkeit zu lösen. Mit dem Thema Elektromobilität wird es im wahrsten Sinne des Wortes „hochspannend“. Was macht die Aufgaben so anspruchsvoll?

Schwingungsmessung  unter Hochspannung

Wohlfühlwelten im Auto entstehen dann, wenn die Farbgebung der Displays und Bedienelemente im Innenraum Ton-in-Ton ist und sämtliche wichtigen Informationen leicht erfasst werden können. Dazu müssen optische Parameter wie Leuchtdichte, Farbhomogenität, Mura- oder Pixel-Defekte schon in der Produktionslinie genau überprüft werden. In einer dezentralen Komponentenfertigung ist das nur mit hochpräziser Lichtmesstechnik in der kompletten Lieferkette möglich, wie Instrument Systems im Folgenden zeigt.

Dezentrale Komponentenherstellung durch präzise Lichtmesstechnik

Aus Gründen der Entwicklungseffizienz fällt dem Informationsmanagement bei modernen Antriebsprüfständen immer höheres Gewicht zu. FEV hat eine durchgängige, integrierte Methodik für die Nutzung von Prüfstandskapazitäten entwickelt, die von der Prüfplanung bis zur Messdatenaufbereitung reicht und die Wirtschaftlichkeit entlang der gesamten Prozesskette weiter steigert.

Effizientes Informationsmanagement im Antriebsprüffeld der FEV

Im Aftersales Service stehen – häufig weltweite – Service-Netzwerke für Fahrzeuge und Maschinen bereit. Diese verfolgen generell ein Ziel: die Standzeiten und damit die Total Cost of Ownership (TCO) zu reduzieren. Zum Kerngeschäft zählt die schnelle, zielgerichtete Wartung und Reparatur. Dies setzt nicht nur den Einsatz eines effizienten Werkstatttesters voraus, sondern stellt besondere Anforderungen an dessen weltweite Verfügbarkeit und seine Aktualisierbarkeit über ein modernes Backend.

Die Maschine muss laufen!

DEKRA setzt das Scienlab Charging Discovery System (CDS) von Keysight ein, um die Ladetechnologie innerhalb eines Elektrofahrzeugs (Electric Vehicle, EV) oder einer Ladestation (Electric Vehicle Supply Equipment, EVSE) zu testen und zu zertifizieren. 

Einsatz interoperabler Ladelösungen über verschiedene Standards und Schnittstellen hinweg  

Laderegelung Elektromobilität

Dekra testet Ladetechnologie mit Testsystem von Keysight 

Klaric hat ein universelles HV-Messmodul mit 1500 VDC-Isolation für sichere Messungen von Strom, Spannung und Temperatur in Elektro- und Hybridfahrzeugen vorgestellt.  

Messtechnik 

Hochspannungs-Messmodul  

Die Messung des Wirkungsgrades der elektrischen Antriebsstränge ist eine zentrale Aufgabe bei der Entwicklung. Die Instrumentierung von Prüfständen und Testfahrzeugen mit einer perfekt abgestimmten Werkzeugkette ist dabei elementar. Das Messsystem von CSM und Vector Informatik aus Hochvolt-sicheren Messmodulen, Steuergeräte-Messtechnik und Software zur Echtzeit-Leistungsmessung vereinfacht die Wirkungsgradbestimmung nun erheblich.

Wirkungsgradmessung am Hochvolt-Antriebsstrang

Keysight Technologies will für Lithium-Ionen-Zellen die Dauer der Zellfertigung in etwa halbieren. Schlüssel ist ein neues Messverfahren, das die abschließende Qualitätsprüfung erheblich beschleunigt.

Schneller Zelltest

Sicheres Battery-Testing  für die Mobilität von morgen

Reichweite, Leistung, Lebensdauer und Sicherheit sind die zentralen Fragen bei Batterien für Elektrofahrzeuge. Mit viel Erfahrung und erprobter Prüftechnik für elektrische Energiespeicher hilft weisstechnik Automobilherstellern, Zulieferern und Prüflaboren, zuverlässige Antworten darauf zu geben. Beispielsweise im FEV-Batterietestzentrum, dem mit 12.000 qm weltweit größten Batterieprüffeld, das aktuell fertiggestellt wird.

Als Marktführer im Bereich Umweltsimulationstechnik verfügt weisstechnik über jahrzehntelange  Erfahrung und ausgereifte Lösungen für Produkt- und Materialprüfungen unterschiedlichster Art. Seit vielen Jahren entwickelt, produziert und optimiert weisstechnik dabei auch Anlagen zum Test von elektrischen Energiespeichern. Hier bietet weisstechnik nicht nur  erprobte Prüftechnik, um Energiespeicher unter allen thermischen, klimatischen und mechanischen Belastungen sicher zu testen, sondern berät und  begleitet seine Kunden auch von der  Bedarfsanalyse über Planung, Installation und Inbetriebnahme bis zum After-Sales-Service fachkompetent.

Prüfanlagen für alle Tests, Prüfgüter und Dimensionen

Das Portfolio von weisstechnik umfasst Prüfschränke, -kammern und -anlagen für alle batterierelevanten Tests: Performance- und Alterungstests, Klima- und Umweltsimulationstests, Vibrationstests und Prüfungen gemäß der Automotive-Testnorm LV 124 und weiterer relevanten Normen. Je nach Bedarf kann die Prüftechnik für den Test von Speicherzellen, Modulen, Akkupacks, kompletten Antriebseinheiten oder des Batteriemanagementsystems ausgelegt werden.

Know-how für Autobauer, Zulieferer und Prüflabore

Der Markt für Energiespeicher für Elektrofahrzeuge entwickelt sich sehr dynamisch. Neben Fahrzeugherstellern und eingesessenen Prüflaboren drängen auch viele Start-Up-Unternehmen auf den Markt und benötigen entsprechende  Prüfeinrichtungen. Deshalb setzt  weisstechnik auf eine umfassende, individuelle Beratung und entwickelt bedarfsgerechte Lösungen für jede Anforderung. Die Battery-Testing-Experten beraten  dabei unter anderem zu den Themen Sicherheitskonzept, Testnormen, Testkapazitäten, Gebäudeplanung und Prozessoptimierung.

Ein wichtiger Aspekt beim Battery- Testing ist die Sicherheit beim Testen selbst. Wegen der hohen Energiedichte kann es zu Überlastungen und Fehlfunktionen kommen. Der sogenannte Thermal Runaway in einer einzelnen Zelle kann zur Zerstörung der kompletten Batterie, des gesamten Fahrzeugs oder gar der Prüfanlage führen. Deshalb helfen verschiedene Sicherheitsrichtlinien, diese Risiken zu minimieren. Als TÜV-zertifizierter Spezialist für Batterieprüftechnik berät weisstechnik seine Kunden kompetent, welche Sicherheitsnormen für die geplanten Prüfaufgaben relevant sind und welche Sicherheitsausstattung für eine Prüfanlage erforderlich ist.

Sicher dank Hazard-Level-Baukasten und ATEX-Schutz

Zentrale Grundlage für die Sicherheitsausstattung von Batterie-Testanlagen sind die EUCAR-Hazard-Level (European Council for Automotive R&D). Diese teilen mögliche Gefahrensituationen bei Batterietests in acht Risikogruppen ein. Basierend auf dieser Klassifizierung hat weisstechnik einen Hazard-Level-Baukasten für seine Energiespeicher-Testanlagen entwickelt. Für jeden Hazard-Level sieht dieser bestimmte Sicherheitsausstattungen vor – von der einfachen elektrischen Türzuhaltung bei Level 0 bis hin zu Berstscheiben und Druckbehältern in Überdruckausführung bei Level 7. Damit werden Prüfungen in den jeweiligen  Hazard-Leveln gefahrlos möglich. Ergänzend zu den Hazard-Level-Maßnahmen kann zusätzlich auch ein Explosionsschutz notwendig sein. Die ATEX-Richtlinien betrachten die Gefahren durch  explosionsfähige Gemische, die während eines Batterietests entstehen können, wenn der Prüfling Gas in den Prüfraum einbringt. Nach einer genauen Risikoanalyse stattet weisstechnik die Testanlagen bei Bedarf mit Sicherheitseinrichtungen so aus, dass sie die ATEX-Richtlinien  sicher erfüllen.

Internationale Testnormen legen fest, wie die Sicherheit und Funktionsfähigkeit von elektrischen Energiespeichern zu testen ist. Zentral ist dabei die Automotive-Testnorm LV 124, die die wichtigsten standardisierten Tests für Energiespeicher in der Automobilindustrie beschreibt. Um jederzeit zuverlässig vergleichbare Ergebnisse zu erzielen sind die Voraussetzungen und der Ablauf der Tests darin exakt definiert. Auch rund um die Testnormen beraten die weisstechnik Experten umfassend und empfehlen oder entwickeln passende  Lösungen für die jeweilige Prüfaufgabe – wie beispielsweise den Temperaturprüfschrank TempEvent für Tests von Temperaturzyklen, das Korrosionstestgerät SaltEvent für Korrosionstests oder die Vakuumprüfschränke SkyEvent für die Höhensimulation.

Wie die geballte Prüfkompetenz in die Praxis übertragen werden kann, hat weisstechnik unlängst beim Aufbau des weltweit größten unabhängigen Batterieprüffelds für Pkw und Nutzfahrzeuge bewiesen. Im neuen Batterietestzentrum der FEV Group wurden unter anderem 62 Prüfschränke und -kammern mit einem Volumen von 800 Litern bis 22 Kubikmetern geplant, geliefert, installiert und in Betrieb genommen. Für eine optimale Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit wird das Prüffeld von einer zentralen Kälteanlage versorgt. Damit werden künftig alle gängigen Prüfungen für Batterien in der Lebensdauerabsicherung, bei Umwelt- und Transporttests sowie in der Crashsicherheit für Zellen, Module und Packs abgedeckt.

<a href="http://www.weiss-technik.com">www.weiss-technik.com</a>

Weiss Umwelttechnik GmbH Simulationsanlagen Messtechnik 

www.weiss-technik.com

Ausgabenartikel

Olaf Milbradt ist Technischer Leiter der Weiss Umwelttechnik.

Der 350-Kilonewton-Shaker mit Klimahaube ermöglicht kombinierte mechanische und elektrische Tests mit Umgebungsbedingungen von -40 bis +100 Grad Celsius.

Das Prüfsystem für Lithium- Ionen-Energiespeicher eignet sich für Betauungs- und Feuchtetests.

WeissUnwelttechnik - Hauptartikel

ausgabe 08/2020

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