Erschienen am: 06.10.2017, Ausgabe SPS-MAGAZIN 10 2017

Elektromobilität

Mechatronik + Elektrische Antriebe = Zukunft

Gerade für den Megatrend Elektromobilität brauchen die Anwender praxisorientierte Bildungskonzepte und Medien. In Zeiten, in denen Mobilität Beweglichkeit, Veränderung und Wandlungsfähigkeit bedeutet, darf das technische Wissen wie auch die gesellschaftliche Vermittlung nicht unterschätzt werden.


Bild: Dr.-Ing. Paul Christiani GmbH & Co. KG

Gerade weil sich in der Elektrotechnik die Fachgrenzen fließend und interdisziplinär verschieben, müssen sich die elektronischen Bereiche der Elektrotechnik zunehmend mit affinen Technologien wie der Hochvolttechnik verbinden. Für diese mechatronischen Systeme offeriert Christiani technische Funktionsmodelle, die fachübergreifend Wissen vermitteln. In Bezug auf die Elektromobilität ist das ein Hochvolt-Schulungsstand für elektrische Antriebe in Kraftfahrzeugen, der die notwendigen Infos und Zusammenhänge zu Funktion, Aufbau und Instandhaltung verständlich vermittelt.

Elektrische Antriebstechnik im Kfz

Moderne elektrische Antriebstechnik in Kraftfahrzeugen erfordert das Verständnis von der elektrischen Antriebstechnik verknüpft mit Hochvoltsystemen (HV). Christiani bietet ein entsprechendes Funktionsmodell, bestehend aus Antriebs- sowie Steuerungs- und Energieversorgungsmodul. Hieran lassen sich inhaltlich alle Themen zur Qualifizierung einer Fachkraft für HV-Systeme in Kraftfahrzeugen praxisgerecht und unter Realbedingungen abbilden. Aufgebaut ist eine komplette Energieversorgungseinheit mit elektronischem Batteriemanagement (BMS), ein integriertes Ladegerät für die HV-Batterie, eine Steuereinheit mit Motormanagement-System, alle erforderlichen Sicherheitskomponenten, Ladeanschluss von Mennekes und Service-Disconnect in extra robuster Ausführung. Die Batterie besteht aus 32 LiFePO4-Zellen mit 70Ah. Das Batteriemanagement verfügt über eine Bluetooth-Schnittstelle. Über eine dazugehörige Android-App kann der Zustand (Spannung, Temperatur, Ladezustand) jeder einzelnen Batteriezelle dargestellt werden. Das Antriebsmodul besteht aus einem kompletten Hinterachs-Antriebsstrang mit Getriebe, 15kW-Asynchronmaschine, Steuerungsbox mit Controller, DC/DC-Wandler, Sicherungen, Schütze und Steuerungssoftware, Nebenantrieb mit Geschwindigkeitssteuerung zur Darstellung der Rekuperation und einer hydraulischen Bremse zur Lastsimulation (Bergauffahrt). Die E-Car-Box ist das Herzstück des Antriebs. In ihr sind alle wichtigen Komponenten zur Ansteuerung des Motors platzsparend, sicher und EMV-konform eingebaut und gemäß aktueller Sicherheitsstandards verkabelt. Sie enthält neben dem luftgekühlten Inverter zur Ansteuerung des Motors auch den Hauptschütz, einen DC/DC-Wandler sowie alle erforderlichen Hoch- und Niederspannungssicherungen.

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Lernkurve für HV-Technik

Eine Fachkraft für Hochvolttechnik in Kraftfahrzeugen nach DGUV200-005 aber auch Meister, Techniker und Ingenieure, die komplexe Systeme mit HV-Technik entwickeln, finden mit dem HV-Trainer entsprechende Qualifizierungsstufen. Zu den fokussierten Lernzielen gehören die Fehlersuche und Interpretation der Eigendiagnose betroffener Systeme, Analysieren der Funktion und das Zusammenwirken der Bauelemente unter Berücksichtigung des Informationsaustausches zwischen beteiligten Steuergeräten sowie die Funktionsprüfung an HV-Systemen. Um auch die Grundlagen der elektrischen Antriebstechnik mit Drehstrommotoren und Frequenzumrichtern zu vermitteln, bietet Christiani ein vollständiges Lehrsystem aus Lerntafeln und didaktischen Medien an. Mit einer Motor/Generator-Koppelung lassen sich verschiedene Lastzustände simulieren und über die USB-Schnittstelle können Leistungsaufnahme und Betriebszustand am Computer visualisiert werden. Zudem bietet Christiani auch einen Fernlehrgang für die elektrische Antriebstechnik an. Beginnend mit einigen allgemeinen Grundlagen werden nacheinander wesentliche Antriebstypen vorgestellt. Jeder elektrische Antrieb wird durch seinen Elektromotor geprägt. Die Betrachtungen zu den Antrieben beginnen deshalb immer mit Funktionsbeschreibungen des verwendeten Motortyps und werden anschließend auf die Stellgeräte und Verfahren zur Steuerung und Regelung des Antriebes erweitert.

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