Sensoren für E-Mobilität

Diese Anpassung der Zelldicke kann durch die Entladung wieder rückgängig gemacht werden. Unter bestimmten Bedingungen ist dies jedoch nicht komplett möglich, z.B. bei tiefen Temperaturen oder hohen Ladeströmen (Lithium Plating). Dies verkürzt die Lebensdauer der Zellen und erhöht das Sicherheitsrisiko. Um die so an der Batterie entstehenden Kräfte zu messen, kommen spezielle Kraftaufnehmer zum Einsatz, die auch unter schwierigen Klimabedingungen akkurat arbeiten. Gleichzeitig müssen auch kleinste Kraftänderungen zuverlässig nachgewiesen werden, auch wenn der Test über einen sehr langen Zeitraum andauert.

Die Lithium-Ionen-Batterie ist der zentrale Antrieb des E-Autos. Diese ist im Fahrzeug an einer anderen Stelle untergebracht als der Tank bei herkömmlichen Autos. Bei einem Crash ist sie besonders gefährdet. Ist die Batterie geladen, kann es durch äußere Krafteinwirkung zu einem Kurzschluss kommen. Der Stromfluss kann eine chemische Reaktion starten, die sich in Verbindung mit Sauerstoff entzünden und so einen Brand auslösen kann. Die Batterie muss daher an besonders geschützten Orten im Auto untergebracht sein, häufig direkt unter der Fahrgastzelle. An speziellen Batterieprüfständen werden Weg, Kraft, Spannung und Temperatur gemessen. Zusätzlich kommen reale Tests in einer speziellen Halle zum Einsatz. Allein bei Mercedes werden pro Jahr etwas 900 Tests durchgeführt (auto motor sport, Luca Leicht, 19.03.2022).

Crashtests sollen helfen, die möglichen Risiken bei einem Unfall einzuschätzen. Neben Simulationen am Computer kommen auch reale Crashtests – inklusive der zugehörigen Crashtest Dummys – zum Einsatz. Für den Live-Crashtest werden spezielle Kraftsensoren benötigt. Diese befinden sich sowohl im Auto als auch in den Crashtest-Dummys, die die verschiedenen Insassen nachbilden sollen.

Moderne Dummys sind mit bis zu 220 Messstellen ausgestattet, um die biomechanische Belastung von Fahrzeuginsassen bei einem Crash zu messen. Die Daten der realen Messungen sowie der Simulation werden anschließend verglichen, um die Validität zu prüfen. Die Ergebnisse dieser Tests liefern detaillierte Informationen über den Insassenschutz, Schwachstellen am Auto sowie über die Funktion moderner Assistenzsysteme.

Die neueste Generation von Fahrerassistenzsystemen (Advanced Driver Assistance Systems, ADAS) und autonomen Fahrzeugen erfordert eine sehr präzise IMU, um die Bewegung eines Fahrzeugs genau vorherzusagen und seine exakte Position in Echtzeit zu bestimmen. Häufig werden die IMU-Informationen mit GPS-Empfängern und sogar Bildsensoren wie Lidar und Kameras kombiniert, um die Position des Fahrzeugs kontinuierlich abzuschätzen und diese Informationen an das zentrale Computermodul des Systems weiterzuleiten.

Mit Pedalkraftaufnehmern lassen sich die Kräfte messen, welche erforderlich sind, um Bremse, Gaspedal und Kupplung zu drücken. Hierbei spielen ergonomische Aspekte, aber auch die Interaktionen verschiedener, an der Krafterzeugung beteiligter Muskeln, eine erhebliche Rolle. Die frühzeitige Ermittlung der Schaltqualität für den Anwender lässt sich mit Hilfe von 3-axialen Gangschaltungs-Kraftaufnehmern ermitteln. Die Kraftkomponenten der Achsen werden als drei separate Ausgangssignale ausgegeben. Der Kraftaufnehmer wird kalibriert geliefert und ist sofort einsetzbar. Gurtkraftaufnehmer dienen zur genauen Kraftmessung an Sicherheitsgurten und zeichnen sich besonders durch das sehr niedrige Gewicht und die hohe Festigkeit aus. Dadurch sind Messungen mit hoher Dynamik ohne Verfälschung, wie sie z. B. beim Crash-Test verlangt werden, möglich.