Embed Size (px)
Citation preview
Messausrüstung für die Entwicklung effizienter Antriebsstränge mit Sensortelemetrie im 200°C-
BereichOb auf dem Prüfstand oder auf der Straße - MANNER Sensortelemetrie, der Experte für kontaktlose Messungen mit Telemetrie, bietet Lösungen, die die Entwicklung und Erprobung effizienter Antriebsstränge unterstützen.Die heutigen hohen Anforderungen an die Leistungsdichte des Antriebsstrangs stellen extrem hohe Anforderungen an die Messeinrichtungen an rotierenden Bauteilen: Umgebungstemperaturen bis zu 200 °C, hohe Drehzahlen (> 28.000 U/min), robuste elektromagnetische Verträglichkeit für elektrische Antriebe und nicht zuletzt der Formfaktor der Rotorelektronik bei sehr beengten Platzverhältnissen. Hier kommen die Stärken der MANNER Sensortelemetrie voll zum Tragen. Entscheidend ist die Zuverlässigkeit der Messelektronik, die für die Planung erfolgreicher Testkampagnen genutzt werden kann. Die MANNER Sensortelemetrie garantiert Ihren Erfolg.
Im Folgenden stellen wir Ihnen einige interessante Messgeräte vor, die selbst unter extremen Umweltbedingungen zuverlässige und hochpräzise Messergebnisse liefern:- Es ist heiß hier drin: Kolbentemperaturmessung unter Beschuss- Hohe Geschwindigkeiten, Temperaturen und EMV: Temperaturmessung im "Herz" des Elektromotors- Zuverlässige und genaue dynamische Drehmomentmessungen trotz parasitärer Kräfte: Flexplate/ ZM-Drehmomentsensoren im Kern des Antriebsstrangs- Höchstgeschwindigkeit: Hochgeschwindigkeits-Prüfstandssensor für erweiterten Umgebungstemperaturbereich für die E-Mobilität der Zukunft
Es ist heiß hier drin: Kolben-Telemetrie unter Beschuss Um die Ermüdungsgrenze eines neu entwickelten Kolbens zu verifizieren und den Schmierprozess zu optimieren, ist es unerlässlich, die Temperaturen am Kolben und deren Verteilung für verschiedene Belastungsszenarien zu messen, ohne den Kolben selbst in seiner Funktionalität einzuschränken.Die 8/16-Kanal-Kolbentelemetrie von MANNER ist seit Jahren ein wichtiges Werkzeug für die Entwicklung von Kolben, sowohl im Hinblick auf die Ermüdungsgrenze als auch auf optimierte Schmierprozesse. Neu ist jedoch, dass die Kolbentelemetrie nun auch bei Umgebungstemperaturen bis 200°C eingesetzt werden kann und damit noch umfangreichere Tests ermöglicht. So ist es kein Problem, wenn die Zündung am Kolbenkopf in allen Betriebspunkten 400-500°C erreicht, was die Prüfung unter realen Bedingungen ermöglicht.
News
Dieses Mehrkanalsystem misst online die Temperaturen an wichtigen Stellen im Kolben. Es verwendet robuste Thermoelemente, die hohen Vibrationen mühelos standhalten und einfach zu installieren sind. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die einfache Kalibrierung. Der Sensortelemetrieverstärker im Kolben ist bis 200°C temperaturbeständig und tastet die Temperaturmesspunkte bei jedem Kolbenhub ab. Sie überträgt dann die Messwerte an die stationäre Auswerteeinheit. Die kontakt- und batterielose Übertragung der Messwerte Punkt für Punkt im unteren Totbereich macht die Montage der Komponenten sehr einfach. Die patentierte wartungsfreie induktive Sensortelemetrie-Übertragungstechnik gewährleistet eine unbegrenzte Lebensdauer des Systems. Der 8-kanalige Temperaturmessverstärker ist sehr kompakt (21 x 12 x 5 mm) und wiegt nur 3g. Zur Erweiterung der Messkanäle können mehrere Kaskadierungsmodule eingesetzt werden.
Abb. 1 Fotos von Kolben nach 80 Stunden Brenndauer im Motor bei 400-500°C - noch voll funktionsfähig
Hohe Geschwindigkeiten, Temperaturen und EMV
Abb. 2 Röntgenaufnahme eines Kolbens mit Thermoelementen
Moderne elektrische Antriebe basieren auf Seltenerdmagneten, die sich durch eine Dauermagnetisierung auszeichnen. Diese Magnetisierung darf an keiner Stelle durch Überschreiten des Curie-Punktes gefährdet werden. Um das Bauvolumen möglichst klein zu halten und eine möglichst hohe Leistungsdichte zu erreichen, werden die
Motoren im Grenzbereich betrieben. Um sicherzustellen, dass die kritischen Parameter nicht überschritten werden, muss die Messeinrichtung die Worst-Case-Temperaturbelastung verifizieren. Die Manner-Temperaturmessgeräte für Elektromotoren zeichnen sich durch ihre Temperaturbeständigkeit bis 200 °C, hohe elektromagnetische Robustheit, Ölbeständigkeit und eine kompakte Bauweise aus.Die MANNER-Detektionseinheit und die Telemetriemodule messen zuverlässig und präzise innerhalb eines Genauigkeitsgrades von 1 °C unter härtesten Bedingungen.
Abb. 3 6-Kanal-Messverstärker im Miniaturgehäuse mit Statorantenne.
Bei der Verwendung von MANNER-Technologien für Temperaturmessungen in elektrischen Antrieben haben Sie die Wahl zwischen Thermoelementen und Pt100-Temperatursensoren. Selbst sehr kleine, durch Erodieren vorbereitete Bohrungsdurchmesser ermöglichen den Einsatz von ummantelten, flexiblen Thermoelementen mit nur 0,5 mm Dicke, die präzise an die gewünschte Messstelle geführt werden können. In Kombination mit unserem Montage-Know-how (Kleben und Schweißen) sind erfolgreiche Messungen garantiert.
Abb. 4 6-Kanal-Rotorring mit Induktionsschleife und Stiften für den Thermoelementanschluss
Die Messsignale des Thermoelements werden kontaktlos erfasst und an die stationäre Einheit übertragen. Die Messdaten können als klassisches Analogsignal mit 0 ... ± 10 V oder als Digitalsignal über die CAN-Schnittstelle an das Datenerfassungssystem übergeben werden. Alle MANNER Telemetriemodule sind bis 200 °C temperaturbeständig. Die miniaturisierte, modulare Flex-Technologie von MANNER bietet eine große Flexibilität bei der Gestaltung des Formfaktors. Die Erstellung platzsparender Designs und die Anpassung der Rotorelektronik an den verfügbaren Raum ist unser tägliches
Geschäft. Die Miniatur-Telemetriemodule nutzen den verfügbaren Platz effizient aus. Dadurch können wir nahezu jede Geometrie realisieren, die unsere Kunden benötigen.Zuverlässige und genaue dynamische Drehmomentmessungen trotz parasitärer Kräfte: : Flexplate-Drehmomentsensoren im Kern des AntriebsstrangsFür die Auslegung des Antriebsstrangs von Personenkraftwagen und für die Optimierung der Motorsteuerung ist die Kenntnis des dynamischen Drehmomentverlaufs sehr wichtig. Die hochpräzise Erfassung der Reibleistung im Antriebsstrang ist unabdingbar, um den heute immer wichtiger werdenden verbrauchsoptimierten Verlauf zu erreichen.MANNER hat ein spezielles Verfahren zur Veredelung von Serienflexplatten zu hochwertigen Drehmomentsensoren für Fahrzeuge mit einer Genauigkeitsklasse von 0,05% entwickelt.Der Sensor erfordert keine Verlängerung des Antriebsstrangs und beeinflusst die dynamischen Eigenschaften des Antriebsstrangs nicht. Sein Herzstück ist ein speziell entwickelter Sensor mit extrem niedrigem Übersprechverhalten bei Axial-, Biege- und Querkraftbelastungen. Um die Genauigkeit über einen weiten Temperaturbereich (von -40°C ... +160°C) zu gewährleisten, wird eine Kompensation der Nullpunktdrift und des Elastizitätsmoduls durchgeführt. Letzteres erfolgt elektronisch mit Hilfe eines zusätzlichen Temperaturmesskanals und einer mechanischen Kalibrierung mit der Temperatur. Neu ist ein digitaler Signalprozessor, der das erfasste Drehmoment in Echtzeit anhand des identifizierten Fehlerpolynoms korrigiert. Das Ergebnis ist ein von Temperatureinflüssen nahezu unabhängiges Drehmomentsignal, das sofort ausgewertet werden kann.Die hohe Zeitauflösung des Drehmomentsignals bei 4000 Messwerten pro Sekunde garantiert eine getreue Darstellung des Drehmomentverlaufs. Damit können erstmals dynamische, hochpräzise Leistungsflussmessungen am Antriebsstrang durchgeführt werden. Dieses Werkzeug eignet sich ideal zur Optimierung von Antriebsstrangkomponenten.Die Messdaten des Dehnungsmessstreifen-Aufnehmers werden berührungslos durch die bewährte digitale Sensortelemetrie von MANNER mit 16 Bit Auflösung übertragen. Eine weitere Besonderheit ist die hohe Temperaturbeständigkeit von +160°C, sowie die hohe Dauerfestigkeit im Regelbetrieb.
Abb. 5 Flexplate-Sensor mit einer Temperaturbeständigkeit von 160°C zur Erfassung des dynamischen Drehmoments
Es ist heiß hier drin: Kolben-Telemetrie unter Beschuss Die Entwicklungen in der E-Mobilitätstechnologie zielen darauf ab, höhere Drehzahlen zu verwenden, um das Gewicht des Motors bei gleichbleibender Leistung deutlich zu reduzieren, was sowohl die Kosten als auch den Platzbedarf verringert. Schon heute übersteigen die Geschwindigkeitsanforderungen in der E-Mobilitätsbranche mit bis zu 22.000 Umdrehungen pro Minute die Drehzahlen von Verbrennungsmotoren bei weitem und entsprechen eher den Standards der Formel 1. Diese Werte sind zwar schon jetzt extrem hoch, aber durch noch höhere Drehzahlen lassen sich weitere Einsparungen erzielen. Erste Konstruktionskonzepte für Drehzahlen bis 35.000 U/min sind bereits entwickelt worden.
Durch langjährige Partnerschaften in der Luftfahrtindustrie, insbesondere im Turbinenbereich, verfügt MANNER Sensortelemetrie über umfangreiche Erfahrungen bei der Herstellung geeigneter Sensoren. Durch die kontinuierliche Weiterentwicklung der Konstruktion und Umsetzung von Spezialsensoren für Turbinen- und Turboladerprüfstände hat sich MANNER in den letzten 15 Jahren ein hochspezialisiertes Know-how erworben, das von der mechanischen Konstruktion bis hin zu hochpräzisen Drehmomentmessungen bei hohen Umgebungstemperaturen von bis zu 160° C und natürlich der berührungslosen Übertragungstechnik - der Sensortelemetrie - reicht. Der Einsatz von Elektromotoren auf dem Prüfstand erfordert hochpräzise Messeinrichtungen. Die heutige Standardgenauigkeitsklasse ist 0,05, und dieser Genauigkeitsgrad sollte über die statische Kalibrierprüfung bei einer Standardtemperatur von 22 °C hinausgehen und über den gesamten Betriebstemperaturbereich gelten. Eine besondere Herausforderung bei Prüfständen für Elektromotoren ist die erhöhte und sich ständig ändernde Umgebungstemperatur. Wir wissen, dass sich bei einem Temperaturanstieg der E-Modul um ca. 2,5% ändert. Das ist recht signifikant. Ein weiterer erwähnenswerter Punkt ist der drehzahlabhängige Nullpunktfehler.Zur Bewältigung dieser Herausforderungen hat MANNER Drehmomentsensoren mit Temperatur- und Drehzahlkompensation entwickelt, die eine gleichbleibend hohe Genauigkeit über den gesamten Betriebsbereich gewährleisten. Die erfassten Drehmomentwerte werden innerhalb des Rotors digitalisiert, um eine kontaktlose digitale Übertragung an ein Signalaufnahmegerät zu ermöglichen. Ein integrierter Signalprozessor in der Verarbeitungseinheit wandelt die Rohdaten für das gemessene Profil in Echtzeit in kompensierte Werte um. Dieser Prozess basiert auf der parallel gemessenen Temperatur und Geschwindigkeit. In modernen Prüfständen werden die erfassten Daten in der Regel digital über EtherCAT, CAN oder Ethernet an das Prüfstandsdatenerfassungssystem übertragen.
Abb. 6 HS-Torque mit Aufnehmer und Auswertegerät in Rohrbauweise für den Einbau in Schaltschränke
MANNERs vielfältige VorteileMaximale Robustheit bei hohen Temperaturen und Geschwindigkeiten. Optimale elektromagnetische Störfestigkeit. Erfahrenes Ingenieurteam. Mit dieser einzigartigen Kombination diverser Vorteile sind die MANNER-Technologien führend in der industriellen Reife. Unsere wartungsfreien Produkte mit unbegrenzter Lebensdauer liefern Entwicklern und Konstrukteuren zuverlässige und präzise Messwerte. Seit über 25 Jahren ist MANNER Sensortelemetrie auf dem Gebiet der kontaktlosen Übertragung von Sensorsignaldaten an Baugruppen und Wellen tätig. Unser Leitsatz lautet: "Wir nehmen Herausforderungen an, die andere ablehnen. Lösungen für scheinbar unlösbare Probleme zu finden - das können wir am besten!"
MANNER Sensortelemetrie GmbHEschenwasen 20
78549 Spaichingen
Tel.: +49 7424 93 29-0Fax: +49 7424 93 29-29
