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Dynamische Tests mit dem ScopeCorder DL350
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Kennen Sie Michael Kutter? Mehr als 30 Jahre widmete der Schweizer Erfinder der Perfektionierung der effizientesten Fortbewegung und der Suche nach der optimalen Kombination aus Muskelkraft und Elektroantrieb. Heute nennen es viele E-Bike, andere Elektrofahrrad.Würde Kutter noch leben, er hätte sicher mit Stolz vernommen, dass Schätzungen zufolge im Jahr 2023 ca. 40 Millionen elektrifizierte Drahtesel weltweit unterwegs sein werden.

Radfahren wird (wieder) populär! Die technischen Entwicklungen brachten Akkus hervor, die den Biker heute z. B. auch fit machen für echte Klettertouren wie die legendäre Transalp. Vorbei die Zeiten, in denen einzig Rahmenbelastbarkeit und Ergonomie die relevanten Themen waren – heute geht es eben zusätzlich auch noch um die Reichweite. Das ist übrigens bei Städtern nicht viel anders. Einzig die Tatsache, dass es für sie auch auf Leichtigkeit und Praktikabilität ankommt, unterscheidet sie von den Mountainbikern.
In Metropolen sieht man immer häufiger auch kleine handliche Falträder. Diese – schon an den Miniaturrädern erkennbaren – Drahtesel lassen sich nämlich hervorragend in der Bahn transportieren und danach im Büro hinter der Tür verstauen. Der Markt der Falträder steht in Sachen Modellvielfalt dem der Sporträder in nichts nach. Einer, der von Anfang an in der Liga der Besten mitspielt: Die Firma Brompton aus dem Vereinigten Königreich.

Nichts leichter als das

Unlängst reicherten die Briten das Brompton Portfolio um eine elektrifizierte Variante an. Dafür kooperierte das Traditionsunternehmen mit dem Formel-1-Sportunternehmen Williams Advanced Engineering. Gemeinsam entwickelten die Teams einen 250-Watt-Motor, den man im Vorderrad des Flatrades unterbrachte und der sich einer intelligenten Sensortechnologie bedient.
Großes Gefährt, großer Akku – kleines Rad, kleiner Akku. Bei Brompton versuchten die Ingenieure dem faltbaren Leichtgewicht einen Akku zu verpassen, der in Design und Größe mit dem Rad harmoniert.
Entstanden ist eine Vorrichtung, die den nur 2,2 kg schweren Akku aufnimmt und – optisch an ein City Bag erinnernd – an der Lenksäule angebracht ist. Der 36 V Akku wartet mit einer Kapazität von 300 Wh auf und hat – in Abhängigkeit vom Fahrer und der Streckenparameter – eine Reichweite zwischen 30 und 70 km.
Schon während der Prototypenentwicklung des Klapprades erkannten die Ingenieure, dass der höchste Fahrkomfort dann entstünde, wenn die Antriebstechnologie eng an das Rad-Design angepasst würde. Das erforderte Messungen und eine Echtzeit-Visualisierung von mechatronischen, CAN-Bus, analogen und digitalen Daten. Das Wichtige: die Brompton Ingenieure hatten den Wunsch, dass all diese Parameter über ein einziges Messgerät erfasst werden können, welches zusätzlich mobil einsetzbar war. Zudem wollte man auf eine aufwendige Nachbereitung der Feld-Daten verzichten. Und als wäre das noch nicht genug: Es sollten unbedingt auch alle – bisher unbekannten – Fehler bei den Testläufen aufgezeichnet werden.

Portable Partner: Der ScopeCorder DL350 und das Brompton E-Klappfahrrad.
Dank des Akkubetriebs und der Schock- und Vibrationsfestigkeit liefert der DL350
auch bei dynamischen Tests zuverlässige Messwerte.

Alles kann, nichts muss

Im tragbaren ScopeCorder DL350 von Yokogawa fand sich ein Messgerät, welches eine breite Palette elektromechanischer, DC-, AC- und CAN-Signalanalysen in ganz unterschiedlichen Szenarien zulässt. Bestückt mit einem Spannungsmodul und einem CAN-Bus-Überwachungsmodul lassen sich die Signale der Antriebsstränge unkompliziert erfassen und bezogen auf auf die Effizienz und Leistung analysieren. Neben diesen beiden Parametern eröffnen die beiden Steckplätze Raum für bis zu 18 verschiedene Modultypen für Ströme, Frequenzen, Beschleunigungen, Temperaturen oder auch serielle Nutzdaten.
Um ein Gesamtsystem von Beginn an komplett betrachten zu können, kann es sinnvoll sein, in einem ersten Schritt mit dem DL350 einmal alle Daten der ersten Probefahrt aufzuzeichnen. Eine Abtastrate von 200 kSample/s der Spannungs- und CAN-Bus-Daten generiert etwa Daten über die Dauer von 2,5 Stunden. Eine im ScopeCorder verbaute Speicherkarte erleichtert den Transfer direkt zum PC.
Für die Testfahrten mit dem Klapprad nahezu unverzichtbar: ein Touchscreen, der sich auch während der Fahrt einfach bedienen lässt. Stellten die Ingenieure während einer Testrunde auf dem Rad ein Fehlverhalten fest, konnte noch auf der Straße über die Zoom-
Funktion mit der Analyse und Fehlersuche begonnen werden. Wenn es nötig wurde, konnte der DL350 auch unmittelbar als Oszilloskop eingesetzt werden. Die Ingenieure hatten so die Möglichkeit, direkt nach einem Ereignis bestimmte Fehler triggern oder die Messungen mit einer höheren Abtastrate durchzuführen. Im Unterschied zu Messungen am Prüfstand waren die Experten von Brompton vor allem auf eine Messtechnik angewiesen, die auch dann durch Präzision überzeugt, wenn mit harten Schwingungsprofilen zu rechnen war, die bei einer Fahrt mit dem Faltrad durch Unebenheiten, Schlaglöcher, Pflastersteine und Schotter zwangsläufig entstanden. Dank des Akkubetriebs und der Schock- und Vibrationsfestigkeit lieferte der DL350 auch bei den dynamischen Tests zuverlässige Messwerte über das elektrische System, den Akku und die Bremsen. So generierte man bei Brompton wertvolle Daten, die, in die Entwicklungen einbezogen, Komponenten sicherer machen und vor allem die Reichweite verbessern halfen.

Von der Leichtigkeit der Fehlersuche

Als besonders nützlich während der Testfahrten erwiesen sich für die Entwickler u. a. die Trigger-Kombinationen in ODER-Verknüpfung über alle Kanäle und die Möglichkeit, individuelle Triggerbereiche definieren zu können. Mit dem ScopeCorder und seinem Fenster-Trigger lässt sich auf das Überschreiten und gleichzeitig auf das Unterschreiten eines Limits triggern.  Nachdem Testfahrten prinzipiell immer eine wahre Datenfundgrube sind, erwies sich auch der History-Speicher als sehr praktikabel für die Tüftler von Brompton: Wurde ein Trigger aufgrund eines Fehlerfalls mehrfach ausgelöst, wurde die aktuelle Messung immer wieder auf dem Bildschirm dargestellt. Waren die Außentests abgeschlossen, konnten die Entwickler in Ruhe sämtliche Fehler aus dem History-Speicher im Gesamtkontext betrachten. Das Besondere: Die Erfassungsfunktion des History-Speichers wird über die variable Speichersegmentierung des Gerätes definiert und erfordert keine separate Aktivierung.  Nach dem Test ist vor dem Test – auch bei der Entwicklung eines elektrischen Faltfahrrades.

Neben den Untersuchungen auf der Straße fand der ScopeCorder auch am Prüfstand Anwendung, um weitere Daten aus Messungen über einen längeren Zeitraum analysieren zu können. Am Ende waren es aber nicht nur die präzisen Messergebnisse und die Kooperation mit Williams, die für die erfolgreiche Entwicklung des elektrischen Klappfahrrades im britischen Traditionsunternehmen Brompton standen. Es war zusätzlich auch der Anspruch der Entwickler, dem aktuell kleinsten und leichtesten Klappfahrrad am Markt einen kleinen, aber extrem effizienten Antrieb zu verpassen. Wiegen vergleichbare Klappmodelle des Wettbewerbs nahezu alle mehr als 20 kg, bringt das Brompton 2-Gang Modell inkl. Akku 16,6 kg auf die Waage, bei der Ausführung mit 6 Gängen sind es 17,4 kg. Mission completed!

Brompton Bicycle
London // UK
https://de.brompton.com/
von Kerstin Jarosch

Eine Reportage aus unserem
Test&Messtechnik Magazin Nr. 59
T&M Magazin 59 als PDF

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