In Zeiten steigender Treibstoffpreise und des Klimawandels sind Fahrzeuge mit elektrischem Antrieb ein Teil der mobilen Zukunft. Nach dem Willen der Bundesregierung soll bis 2020 mindestens eine Million Elektroautos auf deutschen Straßen unterwegs sein, die Bundesrepublik damit Leitmarkt für Elektromobilität werden. Jeder große Automobilhersteller hat daher schon jetzt mindestens ein Elektroauto im Programm.

Damit die Elektromotoren noch leistungsfähiger werden, testet die Bertrandt Ingenieurbüro GmbH in Wolfsburg für ihre Kunden die Antriebskomponenten von E-Fahrzeugen. Der Bertrandt-Konzern bietet Dienstleistungen rund um die Wertschöpfungskette der Produktentwicklung für die Automobil- und Luftfahrtindustrie. An 46 Standorten in Europa, den USA und China stehen über 11.000 Mitarbeiter für zukunftsfähige Lösungen. Für die Tests von elektrischen Komponenten wie E-Maschinen und Invertern nutzt der Entwicklungsdienstleister seit Mitte 2014 die eDrive-Testing-Lösung von HBM.

Das Ziel: die jeweils beste Einstellung für den Motor. Dabei geht es etwa um einen besseren Wirkungsgrad, eine höhere Maximalleistung und ein optimiertes Fahrverhalten. Bislang nutzte Bertrandt dazu ein klassisches Leistungsmessgerät, das für statische Betriebspunkte zur Ermittlung eines Wirkungsgradkennfelds ausgelegt und dafür auch weiterhin im Einsatz ist. Der Nachteil: Es speichert weder Rohdaten noch die berechneten Werte über einen längeren Zeitraum hinweg. „Mit dem neuen Messsystem von HBM ist dies Geschichte. Die Rohdaten werden zeitsynchron geliefert und schnell angezeigt – und wir können diese per Trigger gesteuert automatisch abspeichern“, sagt Max Bernholz, Teamleiter Versuch E-Antriebe bei Bertrandt.

Im Hintergrund die Stromtransformatoren im Schaltschrank, im Vordergrund die Mess-Einheit GEN3t, die aus der Warte fernbedient wird.

Alle wichtigen Daten im Rohformat

Das neue integrale Messsystem von HBM kombiniert drei Module:

  • einen Drehmoment-Messflansch,
  • ein Messdatenerfassungssystem mit den Echtzeit-Rechenfunktionen eines Power Analyzers
  • und einen Temperatursatelliten.

Die eDrive-Testing-Lösung zeigt schon während des Testvorgangs alle relevanten Daten hochaufgelöst an, wie etwa elektrische Ströme, Spannungen, Leistungen, Wirkungsgrade, Drehmoment und Drehzahl. „Gerade das Drehmoment des Motors unterliegt teilweise hochfrequenten Schwankungen, da kommt uns die Funktion ‚live FFT‘ des Gerätes sehr entgegen, auch um das Drehmoment in zeitlicher Relation zu den Phasenströmen zu analysieren“, sagt Bernholz.

Die Motoren werden alle durch Leistungselektroniken gesteuert, in denen Leistungshalbleiter das Drehfeld aus dem Gleichstrom der Lithium-Ionen-Batterie formen. „Besonders vorteilhaft für unsere Arbeit ist die hohe zeitliche Auflösung des Gerätes, um das Schaltverhalten dieser Leistungshalbleiter zu analysieren und parallel dazu alle anderen relevanten Größen auf dem Bildschirm zu sehen“, so Bernholz. Alle erfassten Rohdaten können später direkt in dem integralen System analysiert werden – die Nutzung weiterer Programme entfällt, was Zeit spart und die Fehlerquote gering hält. „Diese Lösung ist sehr flexibel, was die Verarbeitung  verschiedener Messgrößen angeht“, fasst Bernholz zusammen. Die ständige Rohdatenerfassung macht eine genaue Analyse des Antriebes möglich – und damit den Weg frei zu noch effizienteren Elektromotoren. 

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