Prüfstände für Komponenten und Systeme

Auf dem IPEcomp Validierungsprüfstand für Automotive-Kältemittelverdichter können sowohl elektrisch (eKMV) als auch mechanisch (mKMV) angetriebene Prüflinge Leistungs- sowie Dauerlaufprüfungen unterzogen werden. Durch die Lagerung des Prüflings auf einer mechanisch entkoppelten, seismischen Masse sind auch NVH-Untersuchungen am Prüfling möglich.

Bei unseren IPEload Belastungseinheiten handelt es sich um eine kompakte Anlage zur thermodynamischen Belastung von Kältemittelkompressoren aus dem Automotive-Bereich. Mit der IPEload können sowohl elektrische- (eKMV) wie auch mechanisch angetriebene Kältemittelverdichter (mKMV) unter verschiedenen thermodynamischen Lastbedingungen erprobt werden. Unsere Belastungseinheiten zeichnen sich durch eine geringe Leistungsaufnahme aus, da im Kältemittelkreislauf keine Verdampfer-Leistung aufgebracht werden muss.

In unserem Leistungsspektrum befinden sich auch Systemprüfstände und einzelne Luftkonditioniermodule. An Systemprüfständen lassen sich komplette Fahrzeug-Klimakreisläufe mit ihren Komponenten und verschiedenen Kältemitteln unter realen Umweltbedingungen testen. Durch den modularen Aufbau können die Prüfstände flexibel an unterschiedliche Klimaanlagensysteme adaptiert werden, wodurch sich Rüstzeiten verkürzen. Hierbei spielt insbesondere die Verwendung von sogenannten Prüfwägen eine bedeutende Rolle. Es kann somit ein neuer Kreislauf auf seinem Wagen außerhalb des Prüfstandes gerüstet werden, während am Prüfstand noch Prüfungen mit einem anderen Kreislauf durchgeführt werden. Somit wird nicht nur die Rüstzeit effektiver genutzt, sondern auch die Stillstands-Zeit des Prüfstandes reduziert. Die dazu notwendigen Medienversorgungsmodule zur Luftkonditionierung und Kühlmittelkreisläufe (IPEsim) können nach Kundenanforderung individuell zusammengestellt und betrieben werden. Temperatur, Luftfeuchte und Luftmassenstrom werden mit einer sehr hohen Regelgüte und Genauigkeit eingestellt, um so reproduzierbare Testergebnisse zu gewährleisten.

In der Prüfstandsanwendung ist es aus technischen, regulatorischen oder logistischen Gründen nicht immer möglich, zur Validierung des Kühlmittelkreislaufs die realen wie im Fahrzeug vorhandenen Komponenten in diesen einzubinden. Dies ist oftmals bei elektrischen Komponenten wie z. B. der Batterie oder der Leistungselektronik der Fall. Das IPEsim Kühlmittelsimulationsmodul wurde für diesen Anwendungsfall entwickelt, um einzelne Komponenten im Kühlmittelkreislauf eines modernen Hybrid- oder Elektrofahrzeugs in der Prüfstands Anwendung zu simulieren und dadurch zu ersetzen. Nach Anschluss an einen Rückkühlkreislauf kann das IPEsim sowohl Wärmesenken, als auch Wärmequellen simulieren. Es regelt automatisch die Betriebsgrößen wie Kühl- bzw. Heizleistung, Vorlauftemperatur, Volumenstrom, Systemdruck sowie Strömungsdruckverlust. Die Bedienung erfolgt dabei komfortabel über einen Leitrechner, z. B. mit unserer hauseigenen Software IPEmotion, oder über das integrierte SPS Touch-Panel. Je nach Anwendung sind verschiedene Prüfkreisvolumina möglich. Die Rückkühlung kann je nach Anforderung aktiv (mit integrierter Kälteanlage) oder passiv erfolgen. Bei der passiven Rückkühlung ist die minimale Prüflingstemperatur dann abhängig von der Vorlauftemperatur des Rückkühlmediums.

Um eine zuverlässige Aussage über die Ölbilanz treffen zu können, wurde das IPEflush Hochleistungs-Spülgerät entwickelt. Mit diesem wird dem Anwender ermöglicht, seine Prüfkreisläufe oder einzelne Komponenten eines Prüfkreislaufes zu spülen und somit technisch ölfrei zu bekommen. Die IPEflush kann hier durch einen mehrstufigen Reinigungsprozess – nahezu rückstandsfrei – die zu spülende Komponente oder den Kreislauf von Ölablagerungen, im Öl befindlichen Schmutzpartikel sowie von weiteren Verunreinigungen befreien. Als Spülmedium wird flüssiges Kältemittel – R134a – verwendet, da sich in diesem die meisten im Automotive-Bereich in Verwendung befindlichen Öle binden.

Auf dem IPEcomp Validierungsprüfstand für Automotive-Kältemittelverdichter können sowohl elektrisch (eKMV) als auch mechanisch (mKMV) angetriebene Prüflinge Leistungs- sowie Dauerlaufprüfungen unterzogen werden. Durch die Lagerung des Prüflings auf einer mechanisch entkoppelten, seismischen Masse sind auch NVH-Untersuchungen am Prüfling möglich.

Der nach höchsten Ansprüchen entwickelte IPEvalve Komponentenprüfstand dient der Durchführung von automatisierten Leistungs- oder Dauerlaufprüfungen für verschiedene Arten von Ventilen aus dem Kältemittelkreislauf für Automotive-Anwendungen. In der Ausführung für Funktionsprüfungen enthalten ist eine Einrichtung zur Messung sowie Regelung der Ölumlaufrate (OCR) an einzelnen Stellen im Kreislauf. In der Ausführung für Dauerlaufprüfungen entfällt diese Funktion. Regelbar sind neben dem Niederdruck und dem Hochdruck auch die Überhitzung des Kältemittels in der Saugleitung. Die Ansteuerung der Ventile ist hierbei kundenindividuell, z.B. über LIN-Bus oder ein PWM- Signal. Die Regelung findet über die integrierte SPS statt, in welcher auch alle Regelparameter und softwareseitigen Grenzwerte hinterlegt sind. Die integrierte Sicherheitskette schaltet den Prüfstand bei Überschreitung der eingestellten Grenzwerte oder beim Detektieren einer Kältemittelleckage automatisch ab. Die Bedienung des Prüfstandes erfolgt über einen zentralen Rechner, auf welchem die Prüfstandssoftware IPEmotion mit der entsprechenden Prüfstandskonfiguration vorinstalliert ist. Der Prüfstand wird über den Anschluss an ein Kühlmittelsystem rückgekühlt. Da der Prüfstand eigenständig Druckhalteprüfungen durchführt, ist der Anschluss an eine Stickstoffflasche notwendig. Eine integrierte Vakuumpumpe sowie Kältemittelabsaugstation erleichtern das Rüsten des Prüfstandes.

Komponentenentwicklung im „Miniformat“! Der kleine Bruder zur IPEcomp ist die IPEload auto. Wie schon bereits beim IPEcomp erwähnt können mit diesem Produkt die Eigenschaften des Prüflings bestimmt werden. Hierbei liegt der Fokus mehr auf der Dauerhaltbarkeit und der Lifecycle Performance. Realisiert wird dies durch im Lastenheft des Kunden vorgegebene Raffertests, oder die Bestimmung der Testmatrix wird individuell mit der Expertise von IPEengineering erarbeitet. Durch den kleinen Bauraum und den daraus resultierenden geringen Platzaufwand, kann diese Loadbox für andere entwicklungsrelevante Themenfelder rund um den Kältemittelkompressor eingesetzt werden. In Verbindung mit einem separaten Klimaprüfschrank kann der Prüfling mit verschiedenen Temperaturen, sowohl im positiven als auch im negativen Celsiusbereich, beaufschlagt werden.

In der modernen Entwicklung der Fahrzeug-klimatisierung und in Verbindung mit dem Thermomanagement befindet sich das technische Design bzw. die Absicherung der Funktion des Kältemittelverdichters im Fokus des ganzheitlichen Entwicklungsprozesses. Gerade aufgrund der sich ändernden Anforderungen im Automobilsektor ist es unerlässlich durch zuverlässige Prüfstandseinrichtungen eine einwandfreie Funktion des zu testenden Prüflings abzubilden. Sei es im klassischen AC-Modus als auch im nun immer wichtigeren Wärmepumpenbetrieb. Das Zusammenspiel von nachhaltiger Hardware im Prüfstand und die darauf abgestimmte Regelung in Form der hauseigenen Software IPEmotion machen diesen Prüfstand zu einem einzigartigen Produkt im Dienstleistungssektor der Automobilindustrie.

Im Rahmen von Applikation und Messaufgaben ist es mitunter von Nöten, spezielle Hardware-lösungen zu konzipieren und zu fertigen. Hier steht neben erfahrenen Mitarbeitern ein umfassender Maschinenpark zur Verfügung.

In der frühen Entwicklungsphase des elektrischen Kältemittelverdichters sind vielfältige Absicherungen zur Dauerhaltbarkeit, Effizient und Leistung noch vor dem eigentlichen Design und Prozessvalidierungs- tests notwendig. Hierzu existieren Prüffälle, die in ihren Anforderungen und Abbildung Flexibilität bei gleichzeitig hohem Qualitätsstandard erfordern. Hierbei ist die Erfahrung von IPEengineering mit der Handhabung von solch komplexen Aufbauten einzigartig auf dem Gebiet der Dienstleistung. Durch ein starkes Team von Ingenieuren und Technikern, welche jahrelange Erfahrung in der Evolution der Kältemittelkompressoren aufgebaut haben, bieten die entwicklungsbegleitenden Untersuchungen vom Start der Entwicklung bis zum fertigen Produkt ein vollständiges Paket im Dienstleistungssektor der Automobilindustrie.