Sähköautomittauslaitteet

Tässä artikkelissa käsitellään sähköautojen rakentamiseen ja kehittämiseen liittyviä mittalaitteita. Seuraavassa esitellään erilaiset laitteet ja niiden ominaisuuksia, erilaisten keskeisten suureiden mittaustapoja ja käsitellään myös mittausten sähköturvallisuutta.

Mittaustiloja

Akustotestaus

  • Akuston ja BMS:n testaus
    • Turvallinen mittaustila
    • Sähköinen isotehoinen kuorma
    • Vikatilanteiden simulointi?

Häiriömittauslaboratori

  • Ajoneuvopuolen EMC-mittaukset

Mekaaninen suorituskyky

  • Dynamometri (akuston, moottorinohjaimen ja moottorin koeajoon)

Mittalaitteita

Kannettava oskilloskooppi. Tärkeä

Oskilloskoopilla voidaan mitata pulssimuotoja yleensä kahdesta signaalista yhtä aikaa (jännitteen muuttuminen ajan kuluessa).

  • Isoloidut mittakanavat ja mittapäät (muovirunko)
  • Jännitekesto 1000V luokkaa
  • Sopivia eristettyä mittapäitä (muovirunkoinen BNC)
  • PC-liityntä. Tärkeä.
  • Yhdistetty yleismittaritoiminnot. Suositeltava.

Spektrianalysaattori

Spektrianalysaattorilla voidaan mitata laitteiden häiriöitä eri taajuuksittain (lähinnä radiotaajuisia).

Rakenteet:

  • skannaava - kuunneltavaa taajuutta muutetaan askeltaen, pitkä mittaus
  • FFT - voi tutkia spektrin muuttumista ajan mukana ja saada lyhyestä mittauksesta yleiskuvan häiriöistä

Yleismittari. Tärkeä

  • Jännitekesto 1000V luokkaa. Tärkeä.
  • Jännitemittaus: tasa- ja vaihtojännite noin 100mV .. noin 1000V. Tärkeä.
  • Virtamittaus: tasa- ja vaihtovirta noin 100mA .. noin 10A. Tärkeä.
    • suuremmat virrat ulkoisella shuntilla tai pihdillä
  • Vastusmittaus: noin 100 Ω .. noin 10 MΩ. Tärkeä.
    • ei sovellu pienten ylimenovastusten mittaamiseen, mitattava kuormitettaessa liitoksen yli jäävä jännite tai käytettävä erityistä mittalaitetta
  • Lämpötilamittaus. Suositeltava.
    • Tyypillisesti K-termoparianturi (lanka-anturi)
  • Datankeruu ja PC-liityntä. Suositeltava.

Katso myös: Yleismittari Wikipediassa

Pihtivirtamittari. Tärkeä

Pihtivirtamittarilla voidaan mitata johtimessa kulkeva virta katkaisematta johdinta. Mittaus perustuu johtimen virran aiheuttamaan magneettikenttään. Kaapelista, jossa on myös paluujohdin, virtaa ei voida mitata, koska meno- ja paluuvirta kumoavat toisensa.

  • Jännitekesto 1000V luokkaa. Tärkeä
  • Myös DC-virtamittausalue (Hall-periaate). Tärkeä
  • Virrat 1..500A tasolle asti, reilun kokoinen suipon mallinen pihti
  • Joko erillinen pihtivirtamittari tai oskiloskooppiin ja/tai yleismittariin kytkettävä mittapää

Katso myös: Pihtivirtamittari Wikipediassa

Eristysvastusmittari. Tärkeä

Eristysvastusmittari mittaa tarkasti vuotovirtoja korkealla jännitteellä - eli mittaa resistanssia. Eristysvastusmittari paljastaa myös mahdollisia läpilyöntejä.

  • Mittajännite noin 1000V asti
  • Oltava myös pieni mittavirta, jolla voidaan mitata puolijohdemoduleitakin ilman välitöntä läpilyönnin aiheuttaman rikkoutumisen vaaraa

Johtavuusmittari

Milliohmialueen mittaus maadoituksia varten

CAN-väyläanalysaattori

  • CAN-väylän sähköisten parametrien analysointiin

CAN-muunnin / -adapteri Suositeltava

  • CAN-väylässä liikkuvan datan analysointiin ja laitteiden konfigurointiin
  • Esim. USB:n kautta PC-liityntä ja ko. muuntimelle soveltuva ohjelmisto. Tärkeä
  • Isoloitu liityntä CAN-väylään. Tärkeä
  • Mahdollisuus suureiden graafiseen esitykseen sekä väyläliikenteen tallennukseen
  • Mahdollisuus lähettää testi- ja diagnoosiviestejä väylään

RS232- ja RS-485-muunnin / -adapteri Suositeltava

  • Ajoneuvojen komponenttien konfiguraatiota varten usein tarpeellinen
  • Esim. USB:n kautta PC-liityntä ja ko. muuntimelle / konfiguroitavalle laitteelle soveltuva ohjelmisto. Tärkeä

Mittaustarvikkeet

  • Jännitemittapäät
  • Virtashuntit ja virtapihdit

Keinokuormat

  • Vastuskuormat
  • Elektroniset keinokuormat
  • Taajuusmuuttajalla ohjattu moottori mekaanisena vastuksena

Virtalähteet

  • laitteiden kokeilu ilman akustoa rajoitetulla virralla

Litium-kennon / -kennojen laturi

  • Yksittäisen kennon latausjännite n. 4.2V
  • CC/CV - toiminnallisuus (Constant Current/Constant Voltage eli vakiovirta/vakiojännite) Tärkeä

Lämpötilamittaus

  • K-tyypin termopari kontaktimittaukseen
    • Korkeajännitteisten kohteiden mittauksen vaarat!
  • Infrapunalämpömittari
  • Lämpökamera
    • Laitteiden lämpötilojen havainnointi
    • Liitosten tarkistaminen - huonot liitokset lämpenevät

Mitattavia suureita

  • Jännite
    • Yleismittari
    • Oskilloskooppi - kelluva mittaus
  • Virta
    • Virtapihti Hall-anturilla (DC)
    • Virtapihti - virta-jännite-muunnin (Hall-anturilla, myös DC)
    • Shuntti ja jännitemittaus (yleismittari tai oskilloskooppi)
  • Lämpötila
    • Termoparit
    • Kosketukseton IR-mittaus
  • Voima
    • Vaaka-anturit
    • Venymäliuska-anturit
  • Ajoneuvossa eri kohdissa esiintyvät tärinät ja iskut
    • Kiihtyvyysanturit ja loggerit

Mittalaitteiden käytöstä

Mittalaitteiden maadoitukset

  • Voivat olla häiriölähteitä ja oikosulkuja aiheuttavia, jopa turvallisuusriski
  • Hallitsemattomia maasilmukoita pitää varoa

Sähköturvallisuus mittauksissa

  • jännitekesto
    • transienttijännitteet huomattava
    • käyttöalueen mukaan CAT I, II, III ja IV – kaikkien lähellä ajovirtapiiriä käytettävien mittalaitteiden pitäisi kestää tyypillisesti CAT III 1000V
  • mitta-alueiden riittävyys pahimmassakin tapauksessa
  • virtamitta-alueiden sulakesuojaus
    • suojaamaton virtamittausalue hyvin turvaton
    • vaihda vain suositeltuun sulakkeeseen
  • muiden mitta-alueiden suojaus maksimikäyttöjännitteeseen asti
  • Yleismittarin mittajohtimet
    • Jänniteluokitus (sisältäen CAT), johtimien liittimet suojattuja.
    • Mittajohtimien kunto: eristeet kunnossa, johtavat kunnolla eivätkä pätki.
  • Oskilloskoopin käyttö
    • Oskilloskoopin kanavien kelluvuus maahan nähden ja eristys toisistaan erittäin tärkeää
    • Oskilloskoopin mittajohtimet: eristetyt BNC-liittimit
  • Mittausjärjestelyt
    • Mittareiden asettelu ensin, sitten testiajo koskettelematta mittareita, mittareiden purku jännitteettömänä.
    • Mittaus myös tunnetusta jännitteestä ennen ja jälkeen mittauksen – mittarin toiminnan varmistus.

Katso myös:
Sähköautojen sähköturvallisuus

Electrical measurement safety, Fluke
Hybrid vehicle measurement safety basics, Taking high-voltage readings; Jack Rosebro

Ellei toisin mainittu, tämän sivun sisällön lisenssi on Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 License