Durchgängige und zertifizierte Sicherheit beim Messen in der elektrischen Wirkungskette von Fahrzeugen

HBM bietet mit dem Mess­daten­erfas­sungs­system QuantumX zwei isolierte Messmodule mit VDE-Zertifikat – für nachgewiesene Sicherheit bei der Messung auf gefährlich hohem Spannungspotential.

Von Gesetzgebern werden weitere Verringerungen der CO2- und der Schadstoffemissionen gefordert, weshalb mittel- und langfristig eine Unabhängigkeit von fossilen Treibstoffen zum Antrieb von Fahrzeugen erreicht werden muss. Daher spielt die Elektrifizierung von Antriebssträngen eine immer größere Rolle. Hierbei stehen verschiedene Lösungsmöglichkeiten zur Auswahl -  die Hybridisierung konventioneller Antriebsstränge, batteriebetriebene Elektrofahrzeug, die Brennstoffzelle sowie die Elektrifizierung von Nebenaggregaten und die damit einhergehende Veränderung von Fahrzeugkomponenten. Gleichermaßen wird der Auf- und Ausbau entsprechender Lade-Infrastruktur zur Befüllung mit Wasserstoff oder elektrischer Ladung vorangetrieben. Mobile dynamische elektrische Antriebe sind auf dem Vormarsch!

Die Elektrifizierung des Antriebsstrangs und der Nebenaggregate sowie die Integration von Energiespeichern mit hoher/gefährlicher elektrischer Spannung in Fahrzeugen stellt jedoch hohe Anforderungen an die Sicherheit im Umgang mit gefährlichen Spannungen im Prüfstands- und Feldversuch und darüber hinaus. QuantumX von HBM bietet gleich zwei Messmodule mit VDE-Zertifizierung – für unabhängig bestätigte Sicherheit beim Entwickeln und Testen elektrifizierter Systeme und Anlagen.

„In elektrischen Komponenten wie beispielsweise dem Energiespeicher von Elektrofahrzeugen treten je nach Modell Spannungen von bis zu 800 Volt auf. Bei gesunden erwachsenen Menschen geht man mit Überschreiten einer Spannung ab 50 V Wechselspannung (AC) oder 120 V Gleichspannung (DC) von einer lebensbedrohlichen Situation aus“, sagt Christof Salcher, Produktmanager bei HBM. „Deshalb bieten wir in unserer QuantumX-Familie mit dem Spannungsmessmodul MX403B und dem Thermoelement-Messverstärker MX809B zwei präzise, isolierte Messmodule an, die für messtechnische Analysen elektrischer Komponenten entwickelt wurden.

Mit diesen Modulen bieten wir ein durchgängiges Sicherheitskonzept über die gesamte Messkette, welche bis heute einzigartig auf dem Markt ist. Hierbei hat uns der VDE von Anfang an in Entwicklung, Produktion und Service begleitet und mit dem VDE-Zertifikat ausgezeichnet. Das war neu und hat in der Branche einen gewissen Nachholbedarf generiert und unsere Kunden zum Nachdenken aufgefordert.“

Mit dem VDE-Zertifikat bestätigt das Prüf- und Zertifizierungsinstitut des Verbands der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (VDE), dass beide QuantumX-Module die anwendbaren Normen einhalten und somit Gefährdungen des Benutzers auf ein vertretbares Maß reduziert sind. Basis dafür sind unter anderem die Messgerätenorm IEC 61010 und ihre Vorgaben für Prüf- und Messkreise in Messgeräten sowie die gesamte Messkette – vom Aufnehmer bis zur Messelektronik. Diese Anforderungen erfüllen QuantumX MX403B und MX809B mit einem ganzheit­lichen Isolierungskonzept: doppelt isolierte und robuste Messleitungen, sichere Messleitungen, berührgeschützte Steckverbinder sowie IEC61010-konformer Aufbau der Geräte unter Einhaltung der nötigen Minimalabstände und Isolationen und der dafür nötigen Tests.

Aber damit sind die Gefahren natürlich nicht alle eliminiert. Alle Personen im Umgang mit elektrisch gefährlichem Potential müssen entsprechend  geschult sein, z.B. als Elektrofachkraft für HV-Systeme in Kraftfahrzeugen. Im Rahmen dieser Kurse werden die erforderlichen Handgriffe und Maßnahmen zum Thema Sicherheit erlernt und gemeinsam mit Experten praktisch an einem Elektrofahrzeug geübt. Dadurch ist die Auswahl sichere elektrischer Betriebsmittel und der Umgang damit möglich. Wenn sich Mitarbeiter beispielsweise bei der Arbeit mit unsicheren Messgeräten verletzen, können das Unternehmen und die zuständige Führungskraft persönlich dafür haftbar gemacht werden. Mit den nachgewiesenen Sicherheits­standards können Unternehmen ihre Fürsorgepflicht im Bereich Arbeitsschutz einfacher erfüllen und dokumentieren.

Mit den Messgrößen Spannung und Strom bei QuantumX MX403B sowie Spannung und Temperatur bei QuantumX MX809B ergänzen sich die beiden Module optimal. Sie eignen sich für anspruchsvolle Messaufgaben in vielen Anwendungsfeldern:

• Das Spannungsmessmodul QuantumX MX403B erfasst elektrische Spannungen bis 1.000 Volt und über Shunt oder Aufsteckbürde auch Ströme gemessen werden. Es ist damit ideal für dynamische Messaufgaben im Labor, am Prüfstand oder bei mobilen Anwendungen geeignet und bietet bis 100 kS/s Messrate pro Kanal, bei einer Messbandbreite bis 40 kHz.
• Der Messverstärker QuantumX MX809B bietet acht Kanäle zur Messung von Temperaturen mittels Thermoelemente und elektrischen Spannungen auf hohem elektrischem Potenzial. Damit eignet sich das Modul ideal für Tests und Analysen von Elektromotoren, Generatoren, Gleich- oder Wechselrichtern, Ladestationen und Energiespeichern wie Hochvolt-Batterien sowie Brennstoffzellen. Beim Energiespeichertest können mit dem Messverstärker etwa Zellspannungen und Temperaturen auf einem Potenzial bis 1000 Volt präzise gemessen werden.

„Dank der vollständigen Integration in die QuantumX-Familie erlaubt das den Aufbau variabler Gesamtsysteme mit CAN-Bus oder EtherCAT-Anbindung. Neben den elektrischen und thermischen rücken auch zunehmen wieder mechanische Größen in den Fokus. Denken Sie daran, dass ein moderner Energiespeicher ein großes Systemteil darstellt, ins Gesamtfahrzeug integriert werden und allen Umweltbedingungen genügen muss“, sagt Christof Salcher, „das ermöglicht das Erstellen umfangreicher Testaufbauten zur Prüfung von Performance, Funktion, Betriebsfestigkeit, Zuverlässigkeit und Sicherheit. Gerade der Aufbau von Energie- und Temperaturbilanzen etwa beim Test von Batteriesystemen, Ladestationen oder Nebenaggregaten gibt die Frage auf eine der entscheidenden Fragen „Welche Reichweite hat mein Fahrzeug?“. Die Messdaten können zur Laufzeit analysiert und gleichzeitig in Echtzeit in vollautomatisierte Prüfabläufe integriert werden.“

Mit QuantumX bietet HBM ein Komplettsystem, das den Sicherheitsan­forderungen der wachsenden Elektrifizierung langfristig gerecht wird. „Ausschließlich Produkte, die kontinuierlich bewertet werden, dürfen das VDE-Zertifikat führen“, sagt Christof Salcher. Bei regelmäßigen Produkttests und Werksinspektionen überzeugen sich die Sicher­heitsexperten des VDE von den hohen Qualitäts- und Produktions­standards bei HBM. Alle Mitarbeiter, die an der Produktion und am Service der Module beteiligt sind, sind Elektrofachkräfte. „Dank des international akkreditierten VDE-Zertifikats erfüllen QuantumX MX403B und MX809B höchste global etablierte Sicherheitsanforderungen“, ergänzt Christof Salcher, „für anspruchsvolle und sichere Messaufgaben im Hochvolt-Bereich.“