Messdatenerfassung am Prüfstand und im Fahrzeug

In der dynamischen Welt der Automobilindustrie ist die präzise Erfassung und Analyse von Messdaten von entscheidender Bedeutung. Von der Konzeption neuer Fahrzeugmodelle, über die Optimierung einzelner Komponenten am Prüfstand, bis hin zu Fahrdynamiktests auf der Straße – die Datenerfassung (DAQ) spielt eine zentrale Rolle in jedem Schritt des Entwicklungs- und Optimierungsprozesses.

In diesem Blogpost werden wir uns genauer mit der Messdatenerfassung am Prüfstand und im Fahrzeug befassen. Wir werfen einen detaillierten Blick auf die wichtigsten Messgrößen, diskutieren häufige Anforderungen an die Datenerfassung und erläutern, warum DEWETRON Messsysteme die ideale Lösung für diese Anwendungen sind.

Was beinhaltet Messdatenerfassung am Prüfstand und im Fahrzeug?

Die Erfassung von Messdaten in der Automobilindustrie umfasst sowohl stationäre Tests am Prüfstand, als auch Messungen im Fahrzeug während der Fahrt. Die wichtigsten und auch gängigsten Messanwendungen und Analysen umfassen:

• Leistungsanalyse von Verbrennungsmotoren: basierend auf Drehzahl- und Drehmomentmessungen.
• Leistungsanalyse von E-Motoren: basierend auf Strom- und Spannungsmessungen, sowie ergänzende Drehzahl und Drehmomentanalysen.
• NVH (Noise Vibration Harshness) Messungen: mit dem Fokus auf Vibrations- sowie Geräuschmessungen.
• Temperaturmessungen
• Fahrdynamiktests: zur Beurteilung der Fahr- und Handlingsfähigkeit eines Fahrzeugs.
• Lebensdauertests: mittels Haltbarkeitsprüfungen und der Analyse von Straßenlastdaten für einzelne Komponenten sowie gesamte Systeme.
• ADAS (Advanced Driver Assistance System) –Tests: welche unter anderem eine präzise Positions- und Geschwindgkeitsbestimmung benötigen.

Mit dem zunehmenden Fokus auf den Bereich der Elektromobilität wird die genaue Erfassung elektrischer Größen besonders wichtig. Dies beinhaltet Messungen zur Prüfung und Optimierung von einzelnen Komponenten wie Inverter, Batterie oder On-Board-Ladegerät, gesamten Systemen wie dem Antriebssystem eines Elektrofahrzeugs sowie der Reichweite des Fahrzeugs.

Der Großteil dieser Messungen können sowohl am Prüfstand als auch bei Testfahrten auf der Straße vorgenommen werden. Selbst Fahrdynamik- und Lebensdauertests werden heutzutage häufig auch auf Prüfständen durchgeführt. Dafür werden realitätsnahe Straßenverhältnisse am Prüfstand simuliert. Nichtsdestotrotz sind reale Testfahrten unerlässlich, da eine perfekte Simulation realer Verhältnisse in der Praxis nicht möglich ist. Umgekehrt können die meisten Prüfstandsmessungen auch während Testfahrten im Fahrzeug durchgeführt werden. Allerdings erfordert dies grundsätzlich speziell-designte, aber dennoch handliche Messsysteme. Außerdem sind die Messungen auf der Straße aufgrund des Platzmangels oft eingeschränkt und somit nicht derart umfangreich wie am Prüfstand.

Welche Messgrößen sind wichtig?

Es gibt zahlreiche Messgrößen, die für die zuvor genannten Tests und Analysen auf dem Prüfstand sowie im Fahrzeug wichtig sind. Dazu gehören natürlich die elektrischen Größen Strom und Spannung, die die Grundlage für die Berechnung der elektrischen Leistung bilden. Aber auch mechanische Größen wie Drehmoment und Drehzahl sind wichtig, da sie für die Analyse der mechanischen Leistung benötigt werden.

Darüber hinaus sind Beschleunigungsmessungen von großer Relevanz, insbesondere in Form von Vibrationen und Schwingungen. Diese werden beispielsweise für die Ordnungsanalyse oder Modalanalyse verwendet. Auch Temperatur und akustische Größen spielen eine wichtige Rolle. Sie ermöglichen die Bestimmung des thermischen Verhaltens von Komponenten sowie die Durchführung von Geräusch- und Schwingungsanalysen für .

In Kombination ermöglichen diese Größen eine umfangreiche Analyse einzelner Komponenten sowie des gesamten Fahrzeugverhaltens.

Was sind die Anforderungen an die Messgeräte und worauf ist bei Messungen zu achten?

Obwohl sich die Messgrößen nicht ändern, unterscheiden sich die Anforderungen an die Messsysteme zwischen Anwendungen auf dem Prüfstand und im Fahrzeug stark.

Wichtige Anforderungen für Messungen im Fahrzeug:

• Kompaktheit: Messgeräte für Messungen im Fahrzeug müssen klein und platzsparend sein. Zum einen, weil im Fahrzeug nur begrenzter Platz vorhanden ist. Zum anderen sollte es möglich sein, das Gerät in der Nähe der zu messenden Komponenten zu platzieren. Dies ist zum Beispiel notwendig, um zu vermeiden, dass Hochspannungskabel durch das gesamte Fahrzeug verlaufen.
• Energieversorgung: Um das Bordnetz nicht zu belasten, sollten Messgeräte entweder einen niedrigen Stromverbrauch haben oder eine eigenständige Energieversorgung besitzen. Idealerweise verfügen die Messgeräte für Messungen im Fahrzeug über einen eigenen Akku.
• Schnittstellen: Das Messgerät sollte über verschiedene Schnittstellen verfügen, um nahtlos mit anderen Fahrzeugsensoren und Steuergeräten kommunizieren zu können. Insbesondere das Auslesen von OBD (On-Board-Diagnose) Daten bei Fahrversuchen ist von großer Relevanz.
• Genauigkeit: Die wichtigste Anforderung ist jedoch die Genauigkeit. Je genauer ein Messgerät ist, desto besser können Leistungsanalysen, Effizienzbestimmungen, Reichweite, etc. bestimmt werden.

Abb. 1: DEWETRON NEX[DAQ] im Fahrzeug

Anforderungen für Messungen am Prüfstand

• Vielseitigkeit: Für eine umfangreiche Analyse und Auswertung, müssen Messgeräte am Prüfstand eine Vielzahl von Messgrößen gleichzeitig erfassen können.
• Hohe Abtastraten: An Prüfständen finden sich unzählige schnelle und dynamische Prozesse. Um diese akkurat und präzise erfassen zu können sind hohe Abtastraten im Bereich von 10-20 Mio. Hz. notwendig. Dies ist insbesondere bei der Messung von elektrischen Signalen oder schnellen mechanischen Vorgängen wie Vibrationen von entscheidender Bedeutung.
• Datenübertragung und Speicherkapazität: Aufgrund der enormen Datenmengen, die am Prüfstand generiert werden, ist eine schnelle Datenübertragung sowie ausreichend Speicherkapazität mit schneller Datenspeicherung erforderlich. Bei Messungen an E-Maschinen Prüfständen kann es z.B. zu Datenmengen von 1 GByte pro Sekunde kommen.
• Schnittstellen: Die Messgeräte müssen in der Lage sein, effektiv mit dem Prüfstand zu kommunizieren, um Daten zu übertragen und den Prüfprozess zu steuern. Hierfür können verschiedene Schnittstellen wie Ethernet, CAN-Bus, EtherCAT oder XCP verwendet werden, wobei die Auswahl von den spezifischen Anforderungen und Fähigkeiten des Prüfstands abhängt.
• Hohe Genauigkeit: Auch hier hat Genauigkeit höchste Priorität. Messgeräte am Prüfstand müssen hoch-präzise sein, um genaue und zuverlässige Messdaten zu liefern. Besonders wichtig ist dies für Leistungstests von Fahrzeugmotoren und -komponenten.

Abb. 2: DEWETRON DEWE3-PA8 im Prüfstand

DEWETRONs Messtechnik für die Automobilindustrie

DEWETRON unterstützt die gesamten Automobilbranche mit innovativen Messtechniklösungen. Unsere modularen Systeme sind vielseitig einsetzbar und können in verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden. Ein DEWETRON Messsystem besteht aus drei Hauptkomponenten: dem Chassis, den Messmodulen und der Messsoftware. Für jede dieser Komponenten bieten wir eine Vielzahl von Optionen, die für unterschiedlichste Anwendungen optimiert sind.

Unsere Chassis kommen in verschiedenen Ausführungen, darunter klassische Rack-Mount-Gehäuse für stationäre Anwendungen, modulare Gehäuse mit integriertem Display und Front-End-Lösungen für mobile Messungen. Je nach Anforderung kann das Chassis mit den passenden Messmodulen ausgestattet werden. Diese Module decken eine breite Palette von Messungen ab, darunter Vibrations-, Dehnungs-, Kraft-, Temperatur- sowie Strom- und Spannungsmessungen. Alle unsere Messmodule sind einfach und können nach Bedarf konfiguriert werden. Zur Darstellung und Analyse der Messdaten bieten wir unsere leistungsstarke Messsoftware OXYGEN an. Neben der Basisversion bietet OXYGEN zahlreiche Erweiterungen für spezifische Anwendungen wie Modalanalyse, erweiterte Leistungsanalyse und vieles mehr. Dank dieses modularen und flexiblen Designs bieten wir optimale Lösungen für Entwicklungsprüfstände, Fahrversuchstests oder auch End-of-Line-Prüfstände.

Abb. 3: Stellen Sie Ihr ideales Messsystem zusammen