Analyse mehrerer Lastfälle in nur einem Prüfstandsumfeld Analyse mehrerer Lastfälle in nur einem Prüfstandsumfeld | HBM

Analyse mehrerer Lastfälle in nur einem Prüfstandsumfeld bei HUBER + SUHNER

Ob Bahn oder Auto - die Mobilität der Zukunft wird im Zeichen der Energiewende elektrisch sein. Auf der Schiene haben sich schon heute mit Strom betriebene Züge durchgesetzt. Auf der Straße gewinnen Hybrid- und Elektrofahrzeuge zunehmend an Bedeutung. Auch in der Luftfahrt sind elektrisch angetriebene Flugzeuge auf dem Vormarsch. Energieeffizient, sicher und komfortabel sollen die elektrischen Verkehrsmittel sein –  dank hochwertiger Verbindungstechnik von HUBER+SUHNER (H+S)
wird dies möglich.

Die Firma HUBER+SUHNER entwickelt und produziert Kabel, Verbinder und Kabelsysteme zur Daten- und Energieübertragung und bietet dazu Hochfrequenz- und Niederfrequenz-Technologien sowie Faseroptische Produkte aus einer Hand.

Problem

Kabel an elektrischen Ladestationen müssen eine Vielzahl an Belastungen aushalten, und dennoch über eine lange Zeit hinweg zuverlässig arbeiten.

Lösung

Das Unternehmen HUBER+SUHNER, weltweit führender Anbieter für Verbindungstechnik, setzt für die Tests seiner Kabel hochmoderne automatisierte Prüfstände mit Prüfrobotern ein, in der die unterschiedlichsten Lastfälle erprobt werden können. Für die notwendige Messdatenerfassung mit großen Datenmengen und hohen Präzisionsanforderungen kommt die komplette Messkette von HBM zum Einsatz.

Ergebnis

Das moderne Prüfkonzept von Kabeln ermöglicht exakte und belastbare Lebensdaueranalysen für Kabel in Ladestationen – ein spezieller, und dennoch wesentlicher Beitrag für die Zukunft der Elektromobilität.

Kabel und Ladesystem im Eisblock
Kabel und Ladesysteme müssen teilweise extremen Umgebungsbedingungen standhalten.

Die HUBER+SUHNER RADOX® Kabel und deren Einsatz in HPC High power charging system

In Ladestationen sind Kabel und Kabelverbindungen während der gesamten Lebensdauer starken Vibrationen, extremen Temperaturen und aggressiven Flüssigkeiten ausgesetzt. Die Anforderungen an Qualität, Langlebigkeit und Temperaturresistenz der eingesetzten Kabel und Systeme sind sehr hoch. RADOX® mehradrige Kabel haben eine hohe Belastbarkeit und Widerstandsfähigkeit gegen Hitze. Sie wurden spezifisch für die Konstruktion von kompakten und leichten Hochleistungsgeräten entwickelt.

Um den dauerhaften Einsatz in elektrischen Ladestationen zu gewährleisten, werden die Kabel zum Testen in eine Folterbank gespannt und Millionen Lastzyklen ausgesetzt.

Automated test stand
Application in a test stand

Aufbau des automatisierten Prüfstands

Moderne Prüfstandsroboter prägen den Kabeln die vordefinierten Belastungen auf. Dafür werden verschiedene Belastungsprofile bei unterschiedlichen Umgebungstemperaturen in einer Klimakammer durchgespielt. Auch visuell werden die Kabel während des Tests überprüft um mögliche Veränderungen an der Oberfläche des Isolationsmantels zu ermitteln.

Um stabile und rückführbare Messdaten zu erhalten, wird für die Langzeittests die komplette Messkette von HBM eingesetzt – von den präzisen Sensoren über die Datenerfassung bis zur intuitiven Software, welche in wenigen Klicks große Mengen an Daten auswertet und analysiert. Eine zuverlässige Messkette ohne Systembrüche wird somit garantiert.

Laut Herrn T.-M. Schmid, Techniker bei H+S, eröffnet der Einsatz moderner Roboter und deren Freiheitsgrad im Prüfstandsumfeld neue Dimensionen. So können zum Beispiel gleich mehrere Lastfälle abgedeckt werden: Ob Biegeversuch, Torsionsversuch oder komplette 1:1 simulierte Bewegungen, alle möglichen Lastfälle können mit einer Arbeitsmaschine realisiert werden.

 

Die Kunst besteht darin, die relevanten Messstellen und -grössen zu finden und zu erfassen, um Materialveränderungen in den Kabeln zu detektieren. Hierfür werden Sensoren für Kraft, Drehmoment, Drehwinkel und Temperatur eingesetzt. Für die Messdatenerfassung und –analyse kommen das Datenerfassungssystem QuantumX und die Software catman® von HBM zum Einsatz.

Lebensdaueranalyse mit catman®: Klassierverfahren (Peak-Valley-Analyse)

Bei Langzeitversuchen müssen die maximal auftretenden Kräfte oder Drehmomente wiederholbar exakt bestimmt werden. Hierfür werden die analogen Aufnehmersignale hochpräzise und hochdynamisch digitalisiert und erfasst. Da die Messung mehrere Monate dauert, fallen erhebliche Mengen an Rohdaten an, die es zu analysieren gilt.

Dank einer intelligenten Datenreduktionsmethode in der Datenerfassungssoftware catman® werden nur die relevanten Minima und Maxima der Sensorsignale gespeichert wodurch eine erhebliche Datenreduktion ermöglicht wird. Gleichzeitig läuft ein Zykluszähler mit, der Minima und Maxima auswertet. Der Test kann nach einer vorgegebenen Zyklenzahl beendet werden (intelligente Trigger). Der statistische Trend der Minima- und Maxima-Signalwerte wiederum wird ebenfalls online analysiert und fließt in die Ereignis- oder Alarmüberwachung mit ein. Alarme können im einfachsten Fall die Signalfarbe ändern (blau->rot) oder Aktionen generieren wie einen Eintrag ins Logbuch, Push-Nachricht aufs Mobiltelefon, Kamera-Aktivierung, Speicherung aller Rohdaten und vieles mehr.

Im Laufe der Messung werden die Daten periodisch in definierten Zeitabständen gesichert. Dabei wird der Zähler nicht beeinflusst. Zum Stoppen der Messung wird eine definierte maximale Veränderung der Minima- oder Maxima-Werte als Stopp-Trigger verwendet.

Die Lebensdauer der Kabel bestimmt sich aus der erzielten Anzahl der realen Lastzyklen. Es werden keine Programmier-Kenntnisse benötigt, um diese anspruchsvolle Mess- und Testaufgabe realisieren zu können.

Die elektrische Mobilität benötigt intelligente Lösungen. H+S ist bereit, hier einen wesentlichen Beitrag zu leisten. HBM unterstützt mit Qualitätswerkzeugen für die messtechnische Bewertung im Test; zusätzlich bietet HBM weitere Angebote für elektrische Tests, sowie für die Leistungs- und Effizienzanalyse von Batterien.