DE102016206124A1 - Height-adjustable EMC test bench - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Prüfstand zur Durchführung einer EMV-Messung an einem zu messenden Prüfling bereitgestellt, mit einer Plattform zur Aufnahme des zu prüfenden Prüflings und einem die Plattform tragenden Unterbau, wobei der Prüfstand mindestens eine Höhenverstellvorrichtung zum wahlweisen Einstellen eines Bodenabstandes der Plattform umfasst. Des Weiteren wird ein Verfahren zur Durchführung einer EMV-Messung an einem zu messenden Prüfling beschrieben.A test stand for performing an EMC measurement on a test object to be measured is provided, comprising a platform for receiving the test object to be tested and a substructure supporting the platform, wherein the test bench comprises at least one height adjustment device for selectively setting a ground clearance of the platform. Furthermore, a method for performing an EMC measurement on a test object to be measured is described.
Description
Die Erfindung betrifft einen Prüfstand zur Durchführung einer EMV-Messung an einem zu messenden Prüfling gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a test stand for performing an EMC measurement on a test object to be measured according to the preamble of
Für eine Absicherung des Entwicklungsprozesses eines Kraftfahrzeuges werden dessen elektrische Komponenten oder Systeme elektromagnetischen Verträglichkeits-Messungen (sogenannten EMV-Messungen) unterzogen, um möglichst frühzeitig eine Aussage zu einer Homologationsfähigkeit des späteren Gesamtfahrzeuges zu erzielen. Hierzu werden die elektrischen Komponenten und Systeme üblicherweise auf tischartigen Prüfständen hinsichtlich ihrer elektromagnetischen Konformität nach den Vorgaben allgemeiner Standards, wie beispielsweise dem
Aus der
Des Weiteren ist in der
Die EMV-Messungen werden standardkonform in sogenannten Absorberhallen durchgeführt, die in der Regel über einen metallischen Boden verfügen. Die sich zwischen Boden und Prüfstand ausbildende parasitäre Kapazität kann eine große Rolle spielen und somit eine Korrelation des Prüfaufbaus mit einer späteren, tatsächlichen Anordnung in einem Gesamtfahrzeug erheblich erschweren.The EMC measurements are carried out according to standards in so-called absorber halls, which usually have a metallic floor. The parasitic capacitance that forms between the floor and the test stand can play a major role and thus considerably complicate a correlation of the test setup with a later, actual arrangement in a complete vehicle.
Aufgabe der Erfindung ist es daher einen derartigen Prüfstandsaufbau derart weiterzubilden, dass eine möglichst optimale und individuell anpassbare Korrelation des Prüfaufbaus bezüglich elektromagnetischer Eigenschaften an unterschiedliche Fahrzeuge und Test-Standards ermöglicht wird.The object of the invention is therefore to refine such a test rig structure in such a way that the most optimal and individually adaptable correlation of the test setup with respect to electromagnetic properties to different vehicles and test standards is made possible.
Die Aufgabe wird gelöst mit einem Prüfstand mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.The object is achieved with a test stand having the features of
Demnach wird ein Prüfstand zur Durchführung einer EMV-Messung an einem zu messenden Prüfling bereitgestellt, mit einer Plattform zur Aufnahme des zu prüfenden Prüflings und einem die Plattform tragenden Unterbau, wobei der Prüfstand mindestens eine Höhenverstellvorrichtung zum wahlweisen Einstellen eines Bodenabstandes der Plattform umfasst.Accordingly, a test stand for performing an EMC measurement is provided on a test specimen to be measured, with a platform for receiving the test specimen to be tested and a base supporting the platform, wherein the test stand comprises at least one height adjustment device for selectively setting a ground clearance of the platform.
Mit Hilfe derartiger Prüfstände können beispielsweise Antriebsmotoren in Form von Brennkraftmaschinen und elektrischen Maschinen in verschiedenen Betriebspunkten einer EMV-Messung unterzogen werden. Ebenso werden die Prüfstände üblicherweise auch für die Prüfung von Antriebssystemen von beliebigen Hybridfahrzeugen (zum Beispiel serieller Hybrid, paralleler Hybrid, leistungsverzweigter Hybrid, Mild-Hybrid oder Vollhybrid) eingesetzt. Es versteht sich, dass ebenso auch entsprechende Messungen an anderen elektrischen Komponenten und Systemen mit diesen Prüfständen möglich sind.With the help of such test benches, for example, drive motors in the form of internal combustion engines and electrical machines can be subjected to an EMC measurement at various operating points. Likewise, the test stands are usually also used for the testing of propulsion systems of any hybrid vehicles (for example, serial hybrid, parallel hybrid, power-split hybrid, mild hybrid or full hybrid). It goes without saying that corresponding measurements on other electrical components and systems with these test stands are also possible.
Aufgrund der einen oder mehreren Höhenverstellvorrichtung(en) kann der Abstand der Plattform zu dem den Prüfstand tragenden Boden, also der Bodenabstand, wunschgemäß eingestellt beziehungsweise auf einfache Art und Weise variiert werden. So lassen sich elektrische Eigenschaften, die sich aus den geometrischen Randbedingungen ergeben, verändern und somit individuell an die Randbedingungen des zu simulierenden Fahrzeugs annähern.Due to the one or more height adjustment device (s), the distance of the platform to the floor supporting the test stand, ie the ground clearance, can be set as desired or varied in a simple manner. Thus, electrical properties resulting from the geometric boundary conditions, change and thus approach individually to the boundary conditions of the vehicle to be simulated.
Mit Hilfe der Höhenverstellbarkeit wird es somit möglich, eine hohe Korrelation zwischen der Prüfanordnung des zu messenden Prüflings und dem späteren Gesamtfahrzeug zu erreichen.With the help of the height adjustment, it is thus possible to achieve a high correlation between the test arrangement of the test object to be measured and the later overall vehicle.
Es wurde erkannt, dass parasitäre Kapazitäten, die sich zwischen verschiedenen Stromkreisen ausbilden, einen bedeutenden Einflussfaktor bei der Prüfung hinsichtlich einer elektromagnetischen Verträglichkeit darstellen. Jeder Stromkreis des Fahrzeugs wird dabei maßgeblich durch die parasitäre Kapazität CFzg zwischen dem üblicherweise eingesetzten metallischen Boden und dem Fahrzeug beeinflusst. Diese hängt einerseits von der Grundfläche des Fahrzeugs AFzg und dessen Unterbodenhöhe hFzg über dem metallischen Boden gemäß ab. ε0 steht hierbei für die elektrische Feldkonstante des Vakuums und εr für die dielektrische Leitfähigkeit des Dielektrikums, also üblicherweise Luft.It has been recognized that parasitic capacitances that form between different circuits are a significant influencing factor in the electromagnetic compatibility test. Each circuit of the vehicle is significantly influenced by the parasitic capacitance C Fzg between the commonly used metallic floor and the vehicle. This depends, on the one hand, on the base area of the vehicle A Fzg and its underbody height h Fzg above the metallic floor according to FIG from. ε 0 stands for the electric field constant of the vacuum and ε r for the dielectric conductivity of the dielectric, ie usually air.
Für die parasitäre Kapazität des Prüfstands ergibt sich der analoge Zusammenhang zwischen der Grundfläche des Prüfstandes APst und der Höhe hPst des Prüfstandes über der Bodenplatte gemäß: For the parasitic capacitance of the test bench, the analogous relationship between the base area of the test stand A Pst and the height h Pst of the test bench above the floor slab is determined according to:
Sowohl die Grundfläche AFzg des Fahrzeuges als auch die Grundfläche des Prüfstandes APst sind als Flächen innerhalb einer parallel zum Boden ausgerichteten Ebene zu verstehen.Both the base area A Fzg of the vehicle and the base area of the test stand A are Pst to be understood as areas within a plane aligned parallel to the ground.
Für eine bestmögliche Korrelation der Messungen am Prüfstand und der Messungen am Fahrzeug wird daher ein Idealzustand angestrebt, bei dem die parasitäre Kapazität des Prüfstandes gleich der parasitären Kapazität des späteren Fahrzeuges ist: also CPst = CFzg. Eine Angleichung beider parasitärer Kapazitäten lässt sich vorzugsweise durch Variation des Bodenabstandes gemäß der Beschreibung erzielen.For an optimum correlation of the measurements on the test bench and the measurements on the vehicle, therefore, an ideal state is sought in which the parasitic capacitance of the test bench is equal to the parasitic capacitance of the later vehicle: thus C Pst = C Fzg . An equalization of both parasitic capacitances can preferably be achieved by varying the ground clearance according to the description.
Die Einstellung des Bodenabstandes kann beispielsweise auf zwei unterschiedliche Arten erfolgen: (i) durch eine Höhenverstellung der gesamten Plattform selbst und/oder durch (ii) Absenken einer Unterkante der Plattform.The adjustment of the ground clearance can for example be done in two different ways: (i) by a height adjustment of the entire platform itself and / or by (ii) lowering a lower edge of the platform.
Dementsprechend kann eine erste Höhenverstellvorrichtung (der mindestens einen Höhenverstellvorrichtung) zur Höhenverstellung der Plattform ausgebildet sein. Diese ermöglicht durch Betätigung der ersten Höhenverstellvorrichtung die gesamte Plattform wahlweise anzuheben oder abzusenken, um die gewünschte Höhenverstellung der Plattform vorzunehmen und somit eine den Prüfling tragende Oberseite der Plattform auf die definierte Höhe zu bringen. Vorzugsweise ist die erste Höhenverstellvorrichtung in dem Unterbau integriert.Accordingly, a first height adjustment device (the at least one height adjustment device) can be designed for height adjustment of the platform. This allows by pressing the first height adjustment the entire platform either raise or lower to make the desired height adjustment of the platform and thus bring a specimen bearing the top of the platform to the defined height. Preferably, the first height adjustment device is integrated in the substructure.
Jedenfalls erlaubt die erste Höhenverstellvorrichtung also die Einstellung der gewünschten („Tisch-”)Höhe der Plattform, die zur Aufnahme des zu prüfenden Prüflings vorgesehen ist. Hierbei kann sich die gewünschte Höhe zum Beispiel aus einer Vorgabe einer Norm beziehungsweise eines Standards zur Durchführung derartiger EMV-Messungen ergeben. Ebenso wird die Möglichkeit zur möglichst genauen Anpassung an verschiedene Fahrzeuggeometrien gegeben.In any case, the first height adjustment device thus allows the setting of the desired ("table") height of the platform, which is provided for receiving the test object to be tested. In this case, the desired height can result, for example, from specification of a standard or a standard for carrying out such EMC measurements. Likewise, the possibility for the most accurate adaptation to different vehicle geometries is given.
Beispielsweise erfolgt die Höhenverstellung innerhalb des Unterbaus, so dass die darüber angeordnete Plattform unverändert bleibt und lediglich in ihrer Höhe bewegt wird, wodurch ihr Bodenabstand variierbar ist.For example, the height adjustment takes place within the substructure, so that the platform arranged above remains unchanged and is moved only in its height, whereby their ground clearance is variable.
Die erste Höhenverstellvorrichtung kann einen Hubmechanismus zur Höhenverstellung der Plattform umfassen, insbesondere einen Hubmechanismus mit höhenverstellbaren Beinen oder einen scherenförmigen Hubmechanismus.The first height adjustment device may comprise a lifting mechanism for height adjustment of the platform, in particular a lifting mechanism with height-adjustable legs or a scissor-type lifting mechanism.
Alternativ oder zusätzlich kann der Prüfstand eine zweite Höhenverstellvorrichtung der mindestens einen Höhenverstellvorrichtung umfassen, die zum Absenken einer Unterkante der Plattform gegenüber einer Oberkante der Plattform ausgebildet ist. Als Oberkante ist beispielsweise die Oberseite der Plattform zu verstehen, die zur Aufnahme des Prüflings vorgesehen und gemäß definierter Standards eine definierte Höhe aufweisen sollte. Die Oberkante kann aber auch durch zusätzliche Aufbauten definiert werden, die in der Plattform integriert sind.Alternatively or additionally, the test stand may comprise a second height adjustment device of the at least one height adjustment device, which is designed to lower a lower edge of the platform relative to an upper edge of the platform. For example, the upper edge of the platform is to be understood, which should be provided for receiving the test specimen and should have a defined height in accordance with defined standards. The top edge can also be defined by additional structures that are integrated in the platform.
Mit Hilfe der zweiten Höhenverstellvorrichtung ist es also möglich, einen Teil der Plattform, genauer: deren Unterkante, bei Bedarf gegenüber der restlichen Plattform abzusenken. Als Unterkante ist insbesondere eine die Unterkante bildende Unterseite der Plattform oder ein Teilabschnitt dieser Unterseite zu verstehen. Ein Bodenabstand zwischen dem den Prüfstand tragenden Boden und der absenkbaren Unterkante der Plattform kann auf diese Weise leicht verändert werden. Gleichzeitig kann eine Höhe der Oberkante der Plattform erhalten bleiben.With the help of the second height adjustment device, it is thus possible to lower a part of the platform, or more precisely its lower edge, as required, with respect to the rest of the platform. The bottom edge is in particular a lower edge of the platform forming the lower edge or a subsection of this lower side. A ground clearance between the floor supporting the test stand and the lowerable lower edge of the platform can be easily changed in this way. At the same time, a height of the upper edge of the platform can be maintained.
Sind sowohl die erste als auch die zweite Höhenverstellvorrichtung vorgesehen, lässt sich die Höhe der Oberkante und der Bodenabstand der Unterkante der Plattform unabhängig voreinander einstellen und somit die elektromagnetischen Eigenschaften des Prüfstandes optimal auf die gewünschten elektromagnetischen Eigenschaften des Gesamtfahrzeugs abstimmen.If both the first and the second height adjustment device are provided, the height of the upper edge and the ground clearance of the lower edge of the platform can be adjusted independently of each other and thus optimally match the electromagnetic properties of the test stand to the desired electromagnetic properties of the entire vehicle.
Die Kapazität CPst des Prüfstandes ergibt sich im Falle der Verwendung der zweiten Höhenverstellvorrichtung (allein oder zusammen mit der ersten Höhenverstellvorrichtung) aus der Summe aller Flächen- und Höhenelemente des Prüfstandes zum Boden, beispielsweise dem Hallenboden, zu: The capacity C Pst of the test stand results in the case of using the second height adjustment device (alone or together with the first height adjustment device) from the sum of all surface and height elements of the test stand to the ground, for example, the hall floor, to:
Dies ist beispielsweise bei entsprechend einzuhaltenden Vorgaben von Prüfstandards hilfreich. Es kann bei gegebener (idealerweise standardkonformer) Höhe der Oberkante der Plattform dennoch eine Kapazitätsanpassung erfolgen, indem die Unterkante abgesenkt und die gewünschte Kapazität des Prüfstandes eingestellt wird.This is helpful, for example, if requirements of test standards have to be complied with. However, given the (ideally standard-compliant) height of the upper edge of the platform, capacity can still be adjusted by lowering the lower edge and adjusting the desired capacity of the test bench.
Des Weiteren kann die Plattform ein Elektrodenelement umfassen, welches die Unterkante der Plattform definiert.Furthermore, the platform may comprise an electrode element defining the bottom edge of the platform.
Zum Beispiel kann das Elektrodenelement plattenförmig ausgestaltet und mittels der zweiten Höhenverstellvorrichtung parallel beabstandet zu der Oberkante der Plattform absenkbar ausgestaltet sein.For example, the electrode element can be designed in the shape of a plate and, by means of the second height adjustment device, can be made lowerable parallel to the upper edge of the platform.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Elektrodenelement mittels eines niederimpedanten, flexiblen Leiters mit der Oberkante der Plattform elektrisch leitend verbunden. Der Leiter kann beispielsweise eine flächige Form aufweisen, wobei der flächige Leiter eine im Verhältnis zur Dicke große Breite aufweist. Beispielsweise kann der flächige Leiter blechförmig ausgestaltet sein. Ein derartiger Leiter ermöglicht eine niederimpedante elektrische Verbindung zwischen der Oberkante und der abgesenkten Unterkante der Plattform trotz deren räumlicher Trennung aufgrund der vorgesehenen Absenkbarkeit.According to a further embodiment, the electrode element is electrically conductively connected to the upper edge of the platform by means of a low-impedance, flexible conductor. The leader can for example, have a flat shape, wherein the planar conductor has a large width in relation to the thickness. For example, the planar conductor can be designed in sheet metal form. Such a conductor allows a niederimpedante electrical connection between the upper edge and the lowered lower edge of the platform despite their spatial separation due to the intended Absenkbarkeit.
Außerdem kann die mindestens eine Höhenverstellvorrichtung mechanisch, elektrisch, pneumatisch und/oder hydraulisch betätigbar sein. Entsprechend können die erste und/oder die zweite Höhenverstellvorrichtung entsprechende Betätigungselemente und Kinematiken umfassen.In addition, the at least one height adjustment device can be actuated mechanically, electrically, pneumatically and / or hydraulically. Accordingly, the first and / or the second height adjustment device may comprise corresponding actuators and kinematics.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Plattform eine Palettenkonstruktion. Die Palettenkonstruktion kann ein oder mehrere palettenförmige Elemente umfassen. Eine besondere Vereinfachung kann eine Palettenkonstruktion basierend auf Standard-Paletten des Typs „EURO-2000” bieten.According to another embodiment, the platform comprises a pallet construction. The pallet construction may include one or more pallet-shaped elements. A particular simplification may be a pallet construction based on standard EURO-2000 type pallets.
Des Weiteren kann der Prüfstand fahrbar ausgebildet sein. Hierzu umfasst der Prüfstand beispielsweise Räder, die ein einfaches Bewegen des gesamten Prüfstandes erlauben.Furthermore, the test stand can be designed to be mobile. For this purpose, the test bench includes, for example, wheels that allow a simple movement of the entire test bench.
Ferner kann die Plattform ein integriertes Prüfstandantriebssystem zum Betreiben des Prüflings umfassen, wobei das Prüfstandantriebssystem eine EMV-Abschirmung aufweist. Mit Hilfe des Prüfstandantriebssystems lässt sich beispielsweise ein Antriebsmotor eines Antriebssystem-Prüflings betreiben. Hierzu umfasst das Prüfstandantriebssystem insbesondere einen Prüfstandmotor mit elektronischer Steuereinheit mit weiteren Steuerelementen und Komponenten. Optional ist das Prüfstandantriebssystem in der Plattform integriert, vorzugsweise in der Palettenkonstruktion der Plattform, und umfasst eine EMV-Abschirmung.Further, the platform may include an integrated dynamometer drive system for operating the specimen, the dynamometer drive system having an EMC shield. For example, a drive motor of a drive system test object can be operated with the aid of the test bed drive system. For this purpose, the test bed drive system comprises in particular a test bench motor with an electronic control unit with further control elements and components. Optionally, the test bed drive system is integrated in the platform, preferably in the pallet construction of the platform, and includes EMC shielding.
In jedem Fall ist die EMV-Abschirmung vorzugsweise derart ausgelegt, dass die elektromagnetische Störaussendung des Prüfstandantriebssystems unterhalb des Messrauschens der in der zur EMV-Messung eingesetzten Messtechnik liegt. Dazu können einzelne Steuerelemente und Komponenten des Prüfstandantriebssystems, aber auch die Gesamtheit des Prüfstandantriebssystems, entsprechend abgeschirmt sein.In any case, the EMC shield is preferably designed such that the electromagnetic interference emission of the test bed drive system is below the measurement noise of the measurement technique used for the EMC measurement. For this purpose, individual controls and components of the test bed drive system, but also the entirety of the test bed drive system, be shielded accordingly.
Eine Stromversorgung des Prüfstandantriebssystems kann eine Hochvolt-Quelle oder ein dem Antriebssystem-Prüfling zugeordneter Hochvolt-Speicher, insbesondere eine Fahrzeugbatterie und/oder sogenannte „Supercaps”, sein, der/die optional ebenfalls in der Plattform integriert sein kann/können.A power supply of the test bed drive system can be a high-voltage source or a high-voltage store assigned to the drive system test object, in particular a vehicle battery and / or so-called "supercaps", which can optionally also be integrated in the platform.
Zusätzlich wird ein Verfahren zur Durchführung einer EMV-Messung an einem zu messenden Prüfling vorgeschlagen, mit mindestens den folgenden Schritten:
- a. Bereitstellen eines Prüfstandes, mit einer Plattform und einem die Plattform tragenden Unterbau, wobei der Prüfstand mindestens eine Höhenverstellvorrichtung zum wahlweisen Einstellen eines Bodenabstandes der Plattform umfasst,
- b. Betätigen der mindestens einen Höhenverstellvorrichtung zum Einstellen des Bodenabstandes auf einen vordefinierten Wert.
- a. Providing a test bench, comprising a platform and a platform-supporting substructure, wherein the test bench comprises at least one height adjustment device for selectively setting a ground clearance of the platform,
- b. Actuating the at least one height adjustment device for setting the ground clearance to a predefined value.
Hierbei kann der Schritt des Betätigens der mindesten einen Höhenverstellvorrichtung ein Betätigen einer ersten Höhenverstellvorrichtung zur Höhenverstellung der Plattform umfassen.Here, the step of actuating the at least one height adjustment device may include actuating a first height adjustment device for height adjustment of the platform.
Alternativ oder zusätzlich kann der Schritt des Betätigens der mindesten einen Höhenverstellvorrichtung ein Absenken der Unterkante der Plattform gegenüber einer Oberkante einer Plattform mittels einer zweiten Höhenverstellvorrichtung umfassen. Ein eventuelles Betätigen der ersten und der zweiten Höhenverstellvorrichtungen kann unabhängig und zeitlich getrennt voneinander oder aber gleichzeitig erfolgen.Alternatively or additionally, the step of actuating the at least one height adjustment device may comprise lowering the lower edge of the platform relative to an upper edge of a platform by means of a second height adjustment device. A possible actuation of the first and the second height adjustment devices can be independent and temporally separated from each other or simultaneously.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment with reference to the drawings. Show it:
In
Eine erste Höhenverstellvorrichtung
Zusätzlich umfasst der Prüfstand
In der dargestellten Ausführungsform umfasst die Plattform
Optional und der Übersichtlichkeit halber nur in
Jede der beiden Höhenverstellvorrichtungen
Um einen möglichst einfachen Aufbau des Prüfstandes
Grundsätzlich ergibt sich für die parasitäre Kapazität CPst eines Prüfstands der analoge Zusammenhang zwischen der Grundfläche APst des Prüfstandes und der Höhe hPst des Prüfstandes über der Bodenplatte gemäß: Basically, for the parasitic capacitance C Pst of a test bench, the analogous relationship between the base area A Pst of the test bench and the height h Pst of the test bench above the floor slab is determined according to:
Aufgrund des mehrteiligen Aufbaus mit einer mehrteiligen Grundfläche und unterschiedlichen zugehörigen Höhen h1 und h2 des dargestellten Prüfstandes
Sowohl die Grundfläche AFzg des Fahrzeuges
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 102012212886 A1 [0004] DE 102012212886 A1 [0004]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- Standard CISPR25 [0002] Standard CISPR25 [0002]
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