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Hochvolt-Equipment (E-Mobilität)

Test- und Prüfsysteme für elektronische Baugruppen, Steuergeräte und Fahrzeugkomponenten im HV-Bereich für ein sicheres Arbeiten im Labor, am Prüfstand und am Fahrzeug.

Bei der Entwicklung von Fahrzeugkomponenten und deren Integration im Fahrzeug werden eine Vielzahl elektronischer Test- und Prüfsysteme benötigt. Die Entwicklung und Produktion von Elektro- und Hybridfahrzeugen stellen dabei besonders hohe und vielfältige Anforderungen an Testsysteme und -komponenten. Sicheres Messen, Testen, Prüfen und Applizieren im Hochvoltbereich erfordert, genauso wie der Umgang mit komplexen Steuergeräten, transparente und reproduzierbare Testverfahren. Tests und Prüfungen sollen im Idealfall automatisiert ablaufen, Abläufe und Testergebnisse müssen für Nachweise und Zertifizierungen automatisch dokumentiert werden.

Dies alles erfordert neben hochzuverlässigen und automatisierbaren Testsystemen auch die zu komplexen Steuergeräten passenden Simulationen – beispielsweise zur Nachbildung realer Batteriezellen – sowie HV-taugliches Zubehör wie Sonderkabel, Break-Out-Boxen und Adaptionen.

Für Ihre Anwendungen im HV-Bereich konzipieren und entwickeln wir individuelle Adapter, Versorgungssysteme sowie Mess- und Simulationstechnik für ein sicheres Handling im Labor, am Prüfstand und am Fahrzeug (bis zu 1000 V  / 1000 A).

Einsatzbereiche

  • Komponenten-Entwicklung für Elektro- und Hybridfahrzeuge
  • Validierung, Test und Absicherung (HiL-Testing, FMUs)
  • Komponenten- und Fahrzeugerprobung
  • Produktfreigabe
  • Qualitätssicherung

Vorteile

  • Größtmögliche Arbeitssicherheit in allen Einsatzfällen
  • Höchste Zuverlässigkeit und langfristige Nutzbarkeit durch herausragende Qualität
  • Hochwertige, robuste und auf den jeweiligen Einsatzort angepasste Ausführungen (Verschmutzung, Klima, …)
  • Dauerhafte Beschriftungen und Kennzeichnungen
  • Mindestens Einhaltung, meist Übererfüllung relevanter Standards

HV-Messadapter und HV-Breakout-Boxen (BOB)

Um Messungen an normalerweise geschlossenen Hochvolt-Systemen sicher und zuverlässig durchführen zu können kommen HV-Messadapter und HV-Breakut-Boxen zum Einsatz.

HV-Messadapter bieten neben Schnittstellen zum Abgriff einzelner I/O-Signale auch Zugriffsmöglichkeiten auf die
HV-Energieversorgung. Bei HV-Breakout-Boxen können I/O-Signale und Versorgungsleitungen darüber hinaus durch die Verwendung geeigneter Steckbrücken gezielt manipuliert werden.

Ausgestattet mit den Original-Fahrzeugsteckverbindungen lassen sich damit Signale am Steuergerätestecker berührungssicher messen bzw. durch Unterbrechung, Kurzschluss oder Zuschaltung eines Ableit- und Übergangswiderstandes gezielt beeinflussen.

Typische Einsatzbereiche sind:

  • Entwicklungsabteilungen
  • Prüfstände
  • Servicebereiche

bei OEMs, System- und Modullieferanten (Tier1), in Testhäusern sowie in Werkstätten.

HV-Isolationsfehler-Simulationen zur Prüfung sicherheitsrelevanter Funktionen

HV-Isolationsfehler-Simulationen kommen zum Einsatz um sicherheitsrelevante Systemfunktionen, entweder während des Entwicklungsprozesses oder auch nach Instandsetzung durch Kundendienst bzw. Werkstatt oder unmittelbar am Fahrzeug, zu testen und zu validieren. Das ermöglicht die Prüfung und den Nachweis der korrekten Systemreaktionen für den (sicherheitskritischen) Fehlerfall.

Das Auftreten von Isolationsfehlern im HV-Leitungssatz muss im Fahrzeugbetrieb unmittelbar und zuverlässig erkannt und daraufhin das komplette HV-Bordnetz unverzüglich abgeschaltet werden. Fehler wie Kurzschlüsse, Ableitströme oder auch Leitungsunterbrechungen im Bereich der HV-Anschaltung müssen durch Batteriemanagementsysteme (Battery-Management-Controller, BMC) permanent überwacht werden – typischerweise durch zyklische Messung des Isolationswiderstands von HV+ und HV- gegen KL-31 (Chassis).
Mit unseren HV-Fehlersimulationen können Fehlerzustände im Bereich der HV-Anschlüsse und -Leitungen gezielt erzeugt werden – abhängig vom Einsatzbereich entweder manuell oder auch automatisch.

Typische Einsatzbereiche sind:

  • HiL- und Funktionstester (automatisierte Fehlersimulationen)
  • Labor, Prüfstände und Entwicklungswerkstätten (manuell bedienbare Fehlersimulationen)

bei OEMs, System- und Modullieferanten (Tier1), in Testhäusern sowie in Werkstätten.

 

Hochvolt-Kapazitätsdekaden (HV-C-Dekaden)

Während der Entwicklung von Elektro- und Hybridfahrzeugen werden Hochvolt-Kapazitätsdekaden (HV-C-Dekaden) als Ersatz für die Zwischenkreiskapazität im Fahrzeug verwendet – und bilden damit einen der wichtigsten Energiespeicher des leistungselektronischen Fahrzeugsystems nach.

Bei den bisher von uns realisierten HV-C-Dekaden können Kapazitäts-Werte in 100uF Schritten bis zu einer Gesamtkapazität von 21mF eingestellt werden. Softing bietet in diesem Zusammenhang sowohl automatisiert betreibbare Lösungen als auch manuell zu bedienende Geräte für den Laborbetrieb.

Typische Einsatzbereiche sind:

  • HiL- und Funktionstester (automatisierte HV-C-Dekaden)
  • Labor, Prüfstände und Entwicklungswerkstätten (manuell bedienbare HV-C-Dekaden)

bei OEMs, System- und Modullieferanten (Tier1) sowie in Testhäusern.

 

 

Passive Zellsimulation – Steuergerätetests ohne reale Zellen

Während des Beschleunigungsvorgangs müssen die Batterien von Elektrofahrzeugen besonders hohe Leistungen bereitstellen. Um die dafür nötigen Ströme und Leitungsquerschnitte klein zu halten werden bis zu 200 Einzelzellen in Reihe geschaltet. Während des Betriebs muss der zulässige Spannungsbereich aller Batteriezellen in jedem Betriebszustand stets eingehalten werden, um die Gefahr von Beschädigungen bis hin zu Brand oder Explosion auszuschließen.

Um bei der Entwicklung der Überwachungssteuergeräte (Cell Supervision Electronics, CSE) nicht permanent auf reale Batterien oder sehr aufwändige und teure aktive Zellsimulationen angewiesen zu sein kommen passive Zellsimulationen zum Einsatz. Diese simulieren den kompletten Zell-Stapel in einem ausgeglichenen Ladezustand, die einzelnen Cell-Controller erkennen jeweils passend geladene Zellen und damit ein voll funktionsfähiges Batteriesystem.
Passive Zellsimulationen machen es dadurch möglich, alle nicht unmittelbar Batterie-relevanten Funktionenen von CSE-Steuergeräten zu testen und abzusichern ohne reale Zellen oder aktive Zellsimulationen einsetzen zu müssen.

Typische Einsatzbereiche sind:

  • Softwareentwicklung für Elektro- und Hybridfahrzeuge
  • OBD Tests
  • Labor, Prüfstände und Entwicklungswerkstätten

bei OEMs, System- und Modullieferanten (Tier1) sowie in Testhäusern.

 

Komplexe Testadapter für das sichere Testen von HV-Komponenten am HiL-Tester

Wenn Hochvoltkomponenten oder Teilsysteme von Elektro- und Hybridfahrzeugen getestet werden sollen, müssen höchste Sicherheitsstandards für die testenden Personen und das Bedienpersonal gewährleistet werden. Hierfür müssen HV-Komponenten berührungssicher aufgebaut und alle zu messenden oder zu beeinflussenden Abgriffe galvanisch getrennt zur Hochspannung an das Testsystem geführt werden.

Hierfür realisiert Softing Testadapter für HV-Steuergeräte, also für Batteriemanagementsysteme (Battery-Management-Controller, BMC) sowie für Zellüberwachungselektronik (Cell Supervision Electronics, CSE).

Typische Einsatzbereiche sind:

  • HiL- und Funktionstester
  • OBD-Tests
  • Labor, Prüfstände und Entwicklungswerkstätten

bei OEMs, System- und Modullieferanten (Tier1) sowie in Testhäusern.

Ladeumschalter mit flüssigkeitsgekühlten Komponenten für High Power Charging (HPC)

Durch High Power Charging (HPC) wird das Schnellladen mit Ladeleistungen von bis zu 400 kW realisiert. So können Elektrofahrzeuge schnell mit Energie für Strecken von bis zu 600 Kilometer aufgeladen werden – und das während einer Kaffeepause! Doch das Schnellladen ist nicht unproblematisch. Durch Ladespannungen von bis zu 1000 V und Ladeströme bis zu 400 A Dauerstrom wird sehr viel Verlustleistung und damit Wärme erzeugt.

Um die thermische Belastung der betroffenen Komponenten zu reduzieren müssen die Systeme zur Energieübertragung effizient gekühlt werden. Weiter ist es sinnvoll HPC-Schnellladesäulen mit Schnittstellen für das sogenannte Combined Charging System auszustatten. So kann sichergestellt werden, dass die Ladesäulen auch mit Elektrofahrzeugen älteren Baujahrs kompatibel bleiben (Abwärtskompatibilität).

Für DC-Schnellladesysteme hat Softing technisch anspruchsvolle Hochvolt-Ladeumschalter konzipiert und realisiert. Ladekabel und Ladestecker werden mit einer speziellen Flüssigkeit gekühlt. Das im Ladeumschalter verbaute Kühlaggregat gibt es in 2 Varianten: als Luftkühlsystem oder mit Anschluss an ein bestehendes Hauskühlsystem. Weiter ist das Umschalten zwischen den Ladestecker-Varianten CCS1 (COMBO 1) und CCS2 (COMBO 2) möglich.

Typische Einsatzbereiche sind:

  • Prüfstände, Labor und Entwicklungswerkstätten
  • Umweltsimulationen (z.B. Windkanal)

bei OEMs und Systemlieferanten.

HV-Versorgungssysteme mit Energierückspeisung

Das Testen von Batteriemanagementsystemen (Battery-Management-Controller, BMC) und Hochvoltkomponenten erfordert die zuverlässige Versorgung dieser Systeme mit ausreichender elektrischer Leistung. Ströme und Spannungen müssen unter Einhaltung höchster Sicherheitsmaßnahmen an den Prüfling angelegt und im Betrieb präzise gemessen und geregelt werden. Um nicht nutzlos viele Kilowatt elektrischer Leistung in Verlustwärme umzusetzen muss die Energie aus belasteten Systemen wieder ins Versorgungsnetz zurückgespeist werden.

Softing konzipiert und entwickelt kundenspezifisch individuelle Hochvolt-Versorgungssysteme mit integrierter Energierückspeisung bis zu 1000 VDC und 1000 ADC.

Typische Einsatzbereiche sind:

  • HiL- und Funktionstester
  • Labor und Prüfstände
  • Entwicklungswerkstätten

bei OEMs, System- und Modullieferanten (Tier1) sowie in Testhäusern.

HiL-Testsysteme für Hochvoltkomponenten

Softing entwickelt und konzipiert individuelle Hochvolt-Testaufbauten für die Entwicklung von Elektro- und Hybridfahrzeugen im Labor sowie am Prüfstand. Wir realisieren HiL-Testsysteme für Test und Absicherung von Zellüberwachungselektronik (Cell Supervision Electronics, CSE), Batteriemanagement-Systeme  (Battery Management Controller, BMC) und On-Board Ladern, welcher die Wandlung von Netz-Wechselstrom (AC) zu Gleichstrom (DC) während des Tankens ermöglicht.

Beim Einsatz von HiL-Testsystemen im Hochvoltbereich ist eine permanente Überwachung der Isolationssicherheit essenziell, um höchste Sicherheitsstandards gewährleisten zu können.
Alle HV-Komponenten werden berührungssicher aufgebaut, alle zu messenden oder zu beeinflussenden Abgriffe galvanisch getrennt zur Hochspannung an das Testsystem geführt.

In unseren HV-HiL-Testsystemen kommen, abhängig von den konkreten Anforderungen, verschiedene HV-Komponenten für den Steuergeräte-Test zum Einsatz:

Wesentliches Merkmal unserer Testsysteme ist – neben der herausragenden Qualität der Systeme – ihre hohe Flexibilität. Durch die modulare Einschubtechnik in den Aufbauten ist ein schneller Wechsel der Testmodule und damit das Prüfen unterschiedlicher Steuergerätevarianten an nur einem Testaufbau mit minimalem Umbauaufwand möglich.

Typische Einsatzbereiche sind Komponenten- und Funktionstests bei OEMs, System- und Modullieferanten (Tier1) sowie in Testhäusern.

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Flyer HV-EquipmentÜbersicht HV-Equipment by Softing inkl. Kompetenzbeispielen
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