E-Mobility
Messtechnische Lösungen für die Zukunft der Mobilität
Präzise Messtechnik für die E-Mobilität – Von der einzelnen Batteriezelle bis zur Ladeinfrastruktur
Die Elektromobilität stellt höchste Anforderungen an messtechnische Komponenten entlang der gesamten Wertschöpfungskette. Ob bei der Herstellung von Batteriezellen, der Montage von Elektrofahrzeugen oder der Qualitätssicherung der Ladeinfrastruktur – präzise Mess- und Prüfverfahren sind essenziell für eine sichere und effiziente Elektromobilität. burster bietet hierfür leistungsfähige Messtechnik, die in allen Bereichen der E-Mobility zuverlässig zum Einsatz kommt: von Kraftfahrzeugen, Nutzfahrzeugen, Flurförderfahrzeugen bis zum E-Bike.
Wareneingangsprüfung der Batteriezellen
Die Qualität und Leistungsfähigkeit von Lithium-Ionen-Batterien ist entscheidend für Reichweite, Sicherheit und Lebensdauer von Elektrofahrzeugen. Bereits bei der Wareneingangsprüfung müssen Batteriezellen auf Kapazität, Innenwiderstand und mechanische Stabilität getestet werden. burster bietet hochpräzise Prüf- und Messtechnik, um schon in der frühen Fertigungsphase des Automation-Prozesses fehlerhafte Zellen zuverlässig auszuschließen.
Präzision in der Modulfertigung und Packmontage
Beim Zusammenfügen der Batteriezellen zu Modulen und Packs ist ein exaktes Kraft-Weg-Monitoring erforderlich, um gleichmäßigen Zellkontakt und mechanische Stabilität zu garantieren. burster-Sensoren und -Messsysteme ermöglichen eine lückenlose Überwachung dieser Prozesse, um höchste Qualitätsstandards zu gewährleisten.
E-Motoren und Leistungselektronik – Effizienz und Sicherheit durch Messtechnik
Die Fertigung von Elektromotoren erfordert präzise Prüfungen von Wicklungen, Magneten und Lagern. Auch die Leistungselektronik, die den Energiefluss zwischen Batterie und Antrieb steuert, muss zuverlässig geprüft werden. burster bietet Lösungen zur Überwachung elektrischer Parameter sowie zur mechanischen Qualitätssicherung, um Effizienz und Langlebigkeit der Antriebssysteme sicherzustellen.
Sichere Verbindungstechnik in der Endmontage
In der Endmontage von Elektrofahrzeugen spielen Schraub- und Pressverbindungen eine entscheidende Rolle für die Sicherheit. Die Batteriebefestigung, Hochvoltsteckverbindungen und strukturelle Verschraubungen müssen mit exakten Drehmoment- und Kraftmesssystemen überprüft werden. burster liefert hierfür zuverlässige Sensorik und Prüfsysteme für eine präzise Montageüberwachung.
Ladeinfrastruktur – Qualitätssicherung für zuverlässiges Laden
Neben der Fahrzeugfertigung spielt auch die Ladeinfrastruktur eine zentrale Rolle in der Elektromobilität. Die Qualitätssicherung von Ladegeräten und -säulen erfordert präzise Messungen von Strom, Spannung, Isolationswiderstand und Temperatur. burster bietet innovative Messtechnik zur Prüfung und Kalibrierung von Ladeeinrichtungen, um eine sichere und effiziente Energieübertragung zu gewährleisten.
Auch autonomes Fahren bedarf manueller Handgriffe, wie etwa das Laden eines Fahrzeuges mit Elektroantrieb. Wird ein Ladestecker in die Ladebuchse geschoben, muss zuerst eine geringe Reibkraft überwunden werden, um am Ende definiert einzurasten. Der Stecker muss als Sicherheitskriterium eine hohe Bruchkraft aufweisen, jedoch auch durch geringe Handkräfte komfortabel bedient werden können.
Lösung
Der Kraftsensor 8524 lässt sich sehr gut in eine Prüfeinrichtung integrieren und stellt die nötigen Reib-, Rast- und Blockkräfte hochauflösend dar. Mit dem USB-Sensor-Interface 9206 können die Messsignale des Sensors in unmittelbarer Nähe gemessen und direkt, ohne zusätzlichen Verstärker oder Wandler an einem PC übertragen werden.
- Linearitätsabweichung < 0,1 % v.E.
- Überlastschutz bis zum 5-fachen des Messbereichs
- Messbereich 5 kN
- Messbereiche von 0 … 500 N bis 0 … 200 kN
- burster TEDS für mehr Sicherheit
PRESS-FIT-Hochstromkontakte haben neben der hohen Stromdichte pro Fläche auch beste thermische und mechanische Eigenschaften. Darüber hinaus werden geringere Übergangswiderstände im Vergleich zur Löttechnik erreicht. Ausschlaggebend für die Qualität der energieführenden Kontaktstelle ist ein unterstützter und gleichmäßiger Einpressvorgang ohne vollständiges Anpressen auf die Baugruppe. Eine Kraft/Weg-Prozessüberwachung ist für die Validierung dieses Prozess unumgänglich.
FAQ: Wie funktioniert die PRESS-FIT-Technologie?
Als Einpresstechnik bezeichnet man eine lötfreie Verbindungstechnik bei Leiterplatten, bei der ein Kontaktstift in das metallisierte Loch (Durchkontaktierung) einer Leiterplatte gedrückt wird. Meist kann auf zusätzliche mechanische Befestigung verzichtet werden. Das Gegenstück der elektrischen Verbindung des Einpresskontaktes kann zum Beispiel eine Wickelverbindung, eine Flachsteckhülse, ein Gewindebolzen oder ein Steckverbinder sein (Quelle Wikipedia).
Lösung
Die manuelle oder auch automatische Presse wird mit Kraft- und Wegsensorik ausgerüstet. Für Pressen mit Rundstößel-Aufnahmen eignen sich Sensoren der burster-Serie 8451 und 8552. Die Wegerfassung erfolgt häufig mit potentiometrischen Wegsensoren, wobei Ausführungen mit Federausstellung oder geführter Schubstange wie z.B. Serie 8710 oder 8712 individuell je nach Aufbau der Presse eingesetzt werden können. Die Dimensionierung der Presse und des Kraftsensors sollte entsprechend der maximalen Einpresskräfte des PRESS-FIT-Kontakte ausgelegt sein. Beachten Sie, dass die Einpresszone mit einer geeigneten Unterlage z.B. einer Matrize ausgestattet wird, um Beschädigungen der Baugruppe zu vermeiden. Die DIGIFORCE® 9307/9311 Kraft/Weg-Überwachung kann die qualitätsrelevanten Parameter der Einpressphase und vor allem der Endlage validieren. Fehlerhafte Überlastsituationen z.B. durch das Anpressen bis auf Block werden durch eine NIO-Bewertung erkannt und können ausgeschleust werden. QS-relevante Prozesswerte stehen unmittelbar nach der Pressung zur Verfügung und sind via Feldbus- oder offenen Kommunikationsschnittstellen lesbar.
- Kraft/Weg-Prozessüberwachung beim Einpressen der PRESS-FIT Terminals optimiert für manuelle und automatische Pressen
- Variable Feldbus- und Kommunikationsschnittstellen für alle SPS und Host-Umgebungen
- Validierung der Endlage ohne Überlast der Baugruppe/Leiterplatte
- Optimiert für manuelle und automatisierte Prozesse
Zur Herstellung und Montage von Hochleistungs-Batteriemodulen für rein elektrisch betriebene Kfz wird eine Vielzahl von Batteriezellen benötigt. In der Wareneingangskontrolle ist es erforderlich, dass innerhalb sehr kurzer Taktzeiten wichtige Batterieparameter jeder einzelnen Zelle sicher und schnell gemessen und bewertet werden.
Lösung
Nach der Kontaktierung der prismatischen Zellen werden mit dem kaskadierbaren Batteriemessmodul Innenwiderstand bei 1 kHz sowie Zell- und Modulspannung aller 16 Zellen innerhalb von ca. 0,5 s gemessen und bewertet und in Echtzeit an eine SPS übergeben.
Mess- und Bewertungsparameter
Ucell ............…...... ≈ 0 … 3,4 bis 3,7 VDC
Umodul ................. ≈ 54,4 … 59,2 VDC
RAC (1 kHz) ……... ≈ 24,91 … 25,12 mΩ
- Erfassung Innenwiderstand, Spannung der einzelnen Zellen sowie Modulspannung ≤60 VDC
- Messzeit Innenwiderstand bei 1 kHz sowie Zell- und Modulspannung aller 16 Zellen innerhalb von ca. 0,5 s
- Bis zu 5 Messkanäle pro Gerät. Aufgrund der kleinen Bauform einfach auf einer Hutschiene kaskadierbar
- Anbindung via PROFINET unterstützt eine flexible Ablaufsteuerung und Messdatenerfassung
Alternativ zu fest kontaktierten Stromschienen und Busbars ermöglichen Backplanes mit Federkontaktklemmen eine individuelle Prüfung und Austausch von Batterie-Einzelzellen. Entscheidend für die Qualität solcher Kontaktierungen ist die Maßhaltigkeit und Federeigenschaft der Kontakte, daher muss eine 100%-Kontrolle für jeden Kontaktpol erfolgen.
Besonderheiten
- IO/NIO-Prüfung mit hoher Genauigkeit für Kraft- und Wegkanal
- Erfassung und Übergabe der QS-Parameter Federrate, Hysterese und Kontaktfeder-Grundhöhe h0
Lösung
Jeder Federkontakt wird mit Hilfe einer automatischen X/Y-Positioniereinheit an einem elektrischen Linear-Aktor mit frontseitigem 8431/32-DMS-Kraft-Sensor positioniert und ein Prüfhub orthogonal gegen den Federkontakt initiiert. Abhängig von der Ausführung des Federkontaktes wird lediglich eine Prüfhub von typ. < 1 mm Stauchung innerhalb der zulässigen elastischen Feder-Auslenkung durchgeführt.
Die DIGIFORCE® 9307/9311 Prozessüberwachung kann dabei die qualitätsrelevanten Parameter Grundhöhe h0, Federrate und Hysterese erfassen und auf Einhaltung der Toleranzvorgaben prüfen. Eine IO/NIO-Bewertung und Messwerte zur Protokollierung werden an verschiedenen Schnittstellen zur Verfügung gestellt.
- Dynamische Erfassung der Kraft/Weg-Charakteristik inkl. IO/NIO-Überwachung
- Einbindung in Vollautomation über universelle Feldbus-Schnittstellen wie z.B. PROFINET
- Bis zu 128 Messprogramme für eine flexible Typenverwaltung
burster – Präzisionsmesstechnik für E-Mobility Lösungen
Von der Batteriezellprüfung bis zur Ladeinfrastruktur – burster bietet ein umfassendes Portfolio an Sensoren, Messsystemen und Prüfgeräten für höchste Präzision in allen Fertigungs- und Prüfprozessen der Elektromobilität. Durch zuverlässige Messtechnik sorgt burster dafür, dass Elektrofahrzeuge und ihre Infrastruktur den höchsten Qualitäts- und Sicherheitsanforderungen entsprechen.
