Bereit für die zukünftige Mobilität

E-Motorenprüfstände von FEV

9. September 2017 | Engineering Service

Elektromobilität gewinnt stetig an Bedeutung und ist mittlerweile ein wesentlicher Bestandteil täglicher Herausforderungen. Hybrid- und Elektrofahrzeuge stellen zwar nach wie vor eine Minderheit dar, die Zahl der Forschungsprojekte steigt allerdings rasant. FEV begleitet seine Kunden auf dem Weg zur elektrischen Mobilität und bietet damit Lösungen für vielschichtige und komplexe Herausforderungen.

Neue Antriebe – neue Herausforderungen

Neben unterschiedlichen Hybridkonzepten liegt der Fokus auf vollständig elektrischen Antrieben. Als Entwicklungsdienstleister fertigt und vertreibt FEV Prüfstandskomponenten sowie komplette Prüfstände, mit denen Antriebskomponenten getestet werden können.
Komponenten, wie Hochenergiespeicher (Traktionsbatterien), Inverter und Elektromotoren sind verhältnismäßig neu und finden in konventionellen Antriebskonzepten keine Anwendung. Neben der Qualität der einzelnen Komponenten muss auch die kombinierte Anwendung in Fahrzeugen sichergestellt werden. Hersteller und Zulieferer sehen sich vielfältigen Anforderungen gegenüber. Beispielsweise benötigen sowohl Hybridlösungen als auch rein elektrische Antriebe modernste Hochenergiespeicher. Die dort eingesetzten Ströme und Spannungen erreichen bis zu 1.500 Ampère. Prüfstände müssen folglich auf die entsprechenden Sicherheitsbedingungen ausgerichtet und Mitarbeiter geschult werden.

Komponentenprüfungen

Die Prüfung eines Elektromotors für die mobile Applikation im Fahrzeug ist durchaus mit der eines Verbrennungsmotors zu vergleichen. Es werden jedoch auch die einzelnen Komponenten wie Inverter und Batterien getrennt getestet. Spezielle Batterieprüfstände ermöglichen Tests an Batteriezellen, Batterie-Packs und vollständigen Traktionsbatterien. Um beispielsweise die Lebensdauer der Batterien zu prüfen, werden diese in Klimakammern unterschiedlichen Lade- und Entladezyklen unterzogen.
Entscheidende Unterschiede zum Verbrennungsmotor finden sich im Strom als Antriebsenergie und den weitaus höheren Drehzahlen bei Elektromotoren. Vor zwei Jahren noch war die maximale Drehzahl auf etwa 15.000 U/min begrenzt. Derzeit realisiert FEV E-Motor-Prüfstände mit Drehzahlen bis zu 20.000 U/min. Zukünftige Prüfstände erreichen bis zu 30.000 U/min.

>> DERZEIT REALISIERT FEV E-MOTOREN-PRÜFSTÄNDE MIT BIS ZU 20.000 U/MIN. ZUKÜNFTIGE PRÜFSTÄNDE ERREICHEN BIS ZU 30.000 U/MIN.

Systemprüfungen

Zusätzlich werden die Komponenten im Rahmen einer Systemprüfung gemeinsam und möglichst realitätsnah getestet. Hierbei sind einerseits die Hybridanforderungen, sprich die Integration der elektrischen Komponenten in den Antriebsstrang, andererseits die rein elektrischen Antriebskonzepte zu berücksichtigen. Neben herkömmlichen Antriebskonzepten kommt nun auch eine so genannte „E-Achse“ zum Einsatz. Hierbei handelt es sich um eine hochintegrierte elektrische Antriebseinheit aus der Kombination von Elektromotor, Getriebe, Inverter und Steuergerät.
Die Überprüfung der E-Achsen erfolgt, indem rechts und links Belastungsmaschinen angeschlossen werden, um die Straßenbelastung nachzubilden.

Weitere Herausforderungen ergeben sich aus den Prüfanforderungen, dem Aufbau und den elektrischen Systemkomponenten. Zusätzlich zur bekannten Fahrer-Fahrzeugsimulation erfolgt eine Simulation der klimatischen Bedingungen. Hierbei werden Versuche in Temperaturbereichen von -40 °C bis zu 120 °C realisiert. Umfangreiche Konditionierungssysteme für Kühlmedien des Prüflings, hochgenaue Messungen von Drehzahl und Drehmoment sowie die von Spannung und Strom sind nur einige der neuen Herausforderungen, denen sich FEV in diesem Bereich stellt, um kompetente Lösungen anbieten zu können.

Das Leistungsspektrum der FEV

FEV betreibt, projektiert und realisiert Elektromobilitäts-Prüfstände für interne und externe Kunden. Hierbei kommen sowohl FEV-Belastungsmaschinen und Konditionierungssysteme als auch Tailormade-Lösungen für kundenspezifische Anforderungen zum Einsatz. Das Automatisierungssystem MORPHEE bietet ein hohes Maß an Flexibilität und eine einfache Konfiguration der unterschiedlichen Prüfstandstypen. Zudem liefert FEV nicht nur die benötigten Schnittstellen für die Einbindung von Poweranalysatoren (Messung von Spannung und Strömen von bis 1.500 A und 1.000 V), sondern berät seine Kunden auch bei Auslegung der Prüfstände hinsichtlich Sicherheit und Maschinenrichtlinie zur Erlangung der CE-Konformität.

Batterie - E-Motorenprüfstand

FEV betreibt, projektiert und realisiert Elektromobilitäts-Prüfstände für interne und externe Kunden.

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