Montag, 22. Januar 2024 · 0 min read
Elektrische Prüfung von Automobilkomponenten
Melecs EWS fertigt elektronische und elektrische Fahrzeug-Komponenten. Das Unternehmen erfüllt die strengen Anforderungen der Automobil-Industrie zur Verifizierung und Validierung der elektrischen Sicherheit und Lebensdauer seiner Produkte. Mit dem Dewesoft-Messdatenerfassungs-System wurden Tests automatisiert und damit wertvolle Zeit eingespart. Gleichzeitig konnte eine flexible und adaptive Lösung für zukünftige Testszenarien bereitgestellt werden.
Mit einem Umsatz von rund 285 Millionen Euro und rund 1500 Mitarbeitern ist die Melecs EWS GmbH der größte Elektronik-Engineering- und Fertigungsdienstleister mit österreichischen Wurzeln. Das Unternehmen verfügt über mehr als 25 Jahre Erfahrung und bietet alles aus einer Hand: Von der Entwicklung, dem Engineering und Projektmanagement über Industrialisierung und Produktion bis hin zu Validierung und Logistik. Heute erwirtschaftet Melecs mehr als 90 Prozent seines Umsatzes außerhalb Österreichs.
In Österreich betreibt Melecs ein Elektronikwerk in Siegendorf, eine Elektronik-F&E-Einrichtung in Wien sowie ein Vertriebs- und Entwicklungsbüro in Lenzing. Außerhalb Österreichs ist Melecs in den Werken in Györ/Ungarn, weiters in Wuxi, China, und Querétaro, Mexiko, tätig. In Auburn Hill / Michigan (USA) befindet sich ein Vertriebs- und Entwicklungsbüro. Die zentralen Funktionen des Finanz- und Rechnungswesens sind in einer schlanken Holding gebündelt.
Elektronische Komponenten von Melecs finden sich in :
Steuergeräten und LED-Anwendungen in Fahrzeugen internationaler Premiumhersteller
Haushaltsgeräten (Waschmaschinen etc.) des europäischen Marktführers
Neben maßgeschneiderten Produkten und Lösungen für die Bereiche Automotive, Beleuchtung und Weißware entwickelt und fertigt Melecs auch elektronische Baugruppen und integrierte Lösungen bis hin zur Gerätemontage für den Industriebereich, wie Rolltreppen-Steuerungen oder energieeffiziente Heizsysteme.
Testen von Fahrzeug-Komponenten
Beim Testen von Automotive-Komponenten werden zunächst gemeinsam mit dem OEM-Kunden Testspezifikationen erarbeitet. Die Herausforderung besteht darin, einerseits die zu testenden Komponenten vorab in einer künstlichen Umgebung zum Laufen zu bringen und andererseits wiederholbare Testbedingungen festzulegen. Dies erfordert oft den Einsatz verschiedener Softwaretools sowie tiefe Kenntnisse der endgültigen Anwendung.
Eine der wichtigsten Normen in der Automobilindustrie ist die LV 124, die 2013 von Vertretern deutscher Automobilhersteller wie Audi AG, BMW AG, Volkswagen AG, Porsche AG. Die LV 124 spezifiziert verschiedene Testszenarien, deren Anforderungen und Bedingungen.
Es handelt sich dabei um eine Testreihe, die elektrische Störungen im Bordnetz eines Automobils während der Fahrt simuliert. Die LV 124 umfasst 22 Qualitäts- und Zuverlässigkeitsprüfungen für elektrische, elektronische und mechatronische Komponenten für 12-V-Bordnetze in Kraftfahrzeugen bis 3,5 t.
Alle e-Tests der Norm LV 124 können individuell ausgewählt und dem gewünschten Prüfverfahren hinzugefügt werden - ein vom Kunden konfigurierbares und individualisierbares Prüfverfahren ist möglich:
E-01 Langzeit Überspannung
E-02 Transiente Überspannung
E-03 Transiente Unterspannung
E-04 Jumpstart
E-05 Load Dump
E-06 Überlagerte Wechselspannungen
E-07 Langsames Absenken/ Ansteigen der Versorgungsspannung
E-08 Langsames Absenken/ schnelles Ansteigen der Versorgungsspannung
E-09 Resetverhalten
E-10 Kurze Unterbrechung
E-11 Startimpuls
E-12 Spannungsverlauf mit Generatorregelung
E-13 Unterbrechung Pin
E-14 Unterbrechung Stecker
E-15 Verpolung
E-16 Masseversatz
E-17 Kurzschluss Signalleitung
E-18 Isolationswiderstand
E-19 Ruhestrom
E-20 Durchschlagsfestigkeit
E-21 Rückspeisung
E-22 Überströme
Mehrere - nur leicht voneinander abweichende - Variationen der LV 124 Testreihe werden von Automobilherstellern auf der ganzen Welt verwendet und die Prüfung wird sogar als ISO 16750 standardisiert Diese internationale Norm beschreibt die möglichen Umweltbelastungen und legt für den jeweiligen Einbauort am/im Straßenfahrzeug empfohlene Prüfungen und Anforderungen fest.
Testaufbau
Herr Suat Dostal, Leiter im elektrischen Prüffeld, präsentiert uns den Prüfling (DUT, device under test). Das MELECS GEN VI ist ein Ölpumpensteuergerät, das in einem Allradgetriebe eingesetzt wird. Das neue Design ist wesentlich kompakter und erfüllt trotzdem alle Anforderungen moderner Automobilkomponenten.
„Da die Automobilindustrie bekanntlich am anspruchsvollsten ist, verlangen die Kunden oft viel strengere Prüfungen als die gesetzlichen Anforderungen. Darüber hinaus legen OEMs zusätzliche Prüfroutinen fest“, erklärt Suat Dostal.
Die Ingenieure von Melecs haben zwei mögliche Messsysteme für diesen Test in Betracht gezogen. Dewesoft IOLITE bietet ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis bei hoher Kanalzahl für mittlere Abtastraten. Da für diesen Test jedoch eine hohe Abtastrate von 200 kHz und nicht viele Kanäle benötigt wurden, entschied sich die Testabteilung diesmal für das Dewesoft SIRIUS-System.
Melecs erzeugt mit einem programmierbaren Labornetzgerät die benötigten Testsignale für die Simulation der Batterieversorgung im Fahrzeug nach der Norm LV 124. Relevant für diesen Test ist die Spannungskurve E-11, die den Startimpuls in einem Fahrzeug angibt. Die Spannung bricht kurzzeitig zusammen, fängt dann an zu schwanken, bevor sie wieder auf das normale Niveau von zB 11 V ansteigt, was einen Grenzfall simuliert. Das DUT muss all diesen Schwankungen der Versorgungsspannung standhalten und danach noch betriebsbereit bleiben.
Datenerfassungs-Hardware
Datenerfassungssystem SIRIUSi-8xSTG
1 DC-Stromzange für den Eingangsstrom
3 AC-Stromzangen für den Ausgangsstrom, Ansteuerung der Pumpe
2 Prüfspannungen des Prüflings
1 Spannung vom Batteriespannungs-Simulator
DSI-TH-K für die Temperatur Messung (Thermoelement Typ K)
1x CAN-Bus, Kommunikation mit dem DUT
Datenerfassungs-Software
Der Test
Alle von der Norm LV 124 angegebenen Tests - und einige mehr - wurden durchgeführt. Einige dieser Tests enthalten sogar mehrere vom Automobilhersteller vorgegebene Zusatz-Routinen. Hier einige Beispiele:
Die E-06 „Überlagerte Wechselspannung“ belastet den Prüfling, indem sie der Batterie-Gleichspannung eine Wechselspannung überlagert, um Störungen im Bordnetz zu simulieren. Standardmäßig geht dieser Sweep normalerweise bis zu 30 kHz, aber einige OEMs verlangen Tests bis zu 200 kHz.
Das DUT wurde für 100 Zyklen mit dem E-11-Signal auf korrektes Einschalten getestet.
Darüber hinaus gab der OEM vor, mehrere Ein-/Ausschaltzyklen bei unterschiedlichen Umgebungstemperaturen zu testen.
Am Ende verliefen alle Tests erfolgreich.
Rohdatenspeicherung und Live-Testvalidierung
„Bei Melecs verwenden wir viele verschiedene Instrumente. Wir haben sowohl die schnellen Oszilloskope als auch die klassischen Datenlogger“, erklärt Herr Dostal. „Diese Tests können prinzipiell auch mit einem Oszilloskop durchgeführt werden, Dewesoft schließt jedoch die Lücke zwischen den beiden Instrumententypen – es passt perfekt zu unserer Anwendung.“
Datenlogger arbeiten eigenständig, jedoch mit eingeschränkter Funktionalität aufgrund des integrierten Betriebssystems und haben manchmal eine schlechte Visualisierung. Oszilloskope erreichen sehr hohe Abtastraten bis zu einigen GHz, aber es ist ziemlich teuer und aufwändig, mehrere Instrumente für eine höhere Kanalzahl zu synchronisieren. Basierend auf dem Windows Betriebssystem können diese durch Skripte erweitert werden, aber der Speicherpreis ist recht hoch.
Für beide Geräte ist die Erfassung zusätzlicher Bussystemdaten (wie CAN, CAN FD, Flexray,…) oft nicht möglich – so müssten die Daten mehrerer Geräte nach der Messung nachsynchronisiert werden. So würde man erst einige Zeit nach der Messung die ersten Messergebnisse sehen.
Der Leiter der Testgruppe, Herr Dostal, sagt:
Mit der Dewesoft-Software speichern wir die vollständigen Rohdaten, nicht nur Screenshots. Später, in Videokonferenzen mit dem Kunden, ziehen wir einfach die entsprechende Datei heraus, zoomen auf die Position - so ist es viel einfacher, die Testergebnisse unserem Kunden umfassend zu demonstrieren und zu argumentieren. So können wir jeden einzelnen der 100 Prüfzyklen bei Bedarf einzeln darstellen.
Fazit
Mit dem neuen System werden Tests automatisiert durchgeführt und Melecs-Ingenieure können jetzt sogar kombinierte Testserien erstellen, oder für Kunden, die einen 72-Stunden-Dauertest benötigen, diesen über Nacht laufen lassen. Ist der Test einmal eingerichtet, entsteht kein zusätzlicher Zeitaufwand für das Team. In den ersten neun Monaten mit den Dewesoft-Geräten konnten die Melecs-Ingenieure dadurch in Summe ein ganzes Monat an Arbeitszeit einsparen.
Die Anpassungsfähigkeit und Flexibilität des Systems sind ein zusätzliches Plus. Das Datenerfassungssystem SIRIUSi-8xSTG hat 8 isolierte Analogeingänge für die Erfassung von DMS und ist mit optionalen Dewesoft DSI-Adaptern flexibel erweiterbar für die Messung von Spannung, Widerstand, Potentiometer, RTD (PT100, ...). Weitere Messmodule können problemlos für eine nahezu unbegrenzte Anzahl von Kanälen, mathematischen Funktionen, Filtern, C++-Skripten usw. zur Live-Berechnung und -Validierung des zu testenden Systems ergänzt werden.
Die DewesoftX-Software ist Windows-basiert – der verfügbare Speicher hängt nur von der integrierten SSD und dem Arbeitsspeicher des PCs ab. Die Software greift voll auf die zur Verfügung stehende CPU-Leistung zu, Features wie Hyperthreading, SIMD und 64-bit Architektur sorgen für maximale Performance bei der Datenerfassung und -analyse.
Zusatzfunktionen wie der Sequenzer, das Einlesen von externen Daten und die unzähligen Triggermöglichkeiten sind für unsere Anwendung einfach perfekt
schließt Herr Dostal.
Alles in allem spart die Dewesoft Lösung Zeit und ist offen und flexibel für zukünftige Messaufgaben