Entwicklung eines modularen und stückzahlflexiblen Qualitätskonzepts für schwere Nfz-Hybridgetriebe

Abstract

Die Elektrifizierung der Fahrzeuge nimmt sowohl im Pkw als auch im Bereich der Nfz stetig zu und damit auch der Druck auf die Hersteller und Zulieferer eigene Fertigungsstraßen weiter zu optimieren. Potentiale sind für Nfz andere als die für Pkw, da zum einen die Anzahl der Neuzulassungen und die Lebensdauer der Komponenten unterschiedlich sind. Die Fertigungsstraßen im Nfz-Bereich sind daher effizient, und flexibel zu gestalten. Potentiale dafür bietet der Bereich der Elektromotorenfertigung, speziell für Permanenterregte Synchronmotoren (PMSM). Die Notwendigkeit flexible und modulare Fertigungsstraßen auf Grund ungewisser Stückzahlen zu entwerfen, ist in öffentlich, geförderten Projekten wie bspw. Erforschung eines prozessmodularen Fertigungskonzepts für die E-Motorenfertigung (Epromo) thematisiert worden. In der vorliegenden Arbeit wird untersucht, unter welchen Voraussetzungen eine passive und damit rein generatorische End of Line (EoL) Funktionsprüfung für einen PMSM, der für den Einsatz in einem schweren Nutzfahrzeuggetriebe ausgelegt ist, durchgeführt werden kann. Neben den bereits genannten Gründen sind die hohen Investitions- und Wartungskosten für eine aktiven, dynamischen EoL-Funktionsprüfstand insbesondere für den OEM wichtig zu betrachten und abzuwägen. Dazu wird zunächst der Stand der Technik zu bekannten Fehlererkennungsmethoden ermittelt und mit vorhandenen Normenvorgaben abgeglichen. Weiter werden Fehlervarianten identifiziert, historische Messwerte unterschiedlicher EoL-Serienprüfstände betrachtet und signifikante Fehler an Hand von Versuchsmotoren an unterschiedlichen Prüfständen untersucht. Der erarbeitete Vergleich soll bspw. einem Fertigungsplaner dabei helfen eine bessere Entscheidung zu treffen, welche Prüfphilosophie an der EoL-Prüfstation auch bei geringen oder unsicheren Stückzahlen eingesetzt werden kann. Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigen, dass die Entscheidung der Prüfphilosophie systematisch und anhand der Analyse vorhandener Kriterien getroffen werden kann.

The electrification of vehicles is continuous increasing in the passenger car and commercial vehicle sectors and with it the pressure on manufacturers and suppliers to optimize their production lines. The potential for commercial vehicles is different than for passenger cars, as the number of new registrations and the service life of the components vary. The production lines in the commercial vehicle sector therefore have to be designed efficiently and flexible. Potential for this is offered by the field of electric motor production, especially for permanent magnet synchronous motors (PMSM). The necessity of designing flexible and modular production lines due to uncertain quantities has been addressed in publicly funded projects such as research into a process modular production concept for e-motor production (epromo). This thesis examines the conditions under which a passive and thus generative End of Line (EoL) function test can be used for the PMSM which is designed for the heavy commercial vehicle. In addition to the reasons already mentioned, the high investment and maintenance costs for an active, dynamic EoL function test bench are important for the OEM. First of all, the state of the art of known fault detection methods is determined and existing standard specifications are compared. Furthermore, fault variants are identified, historical measured values of different EoL series test benches are considered and significant faults are investigated by using test motors on different test benches. The comparison should help a production planner to make better decisions as which test philosophy can be used at the EoL test bench even with small or uncertain quantities. The results of the investigations show that the right testing philosophy can be chosen systematically on the basis of defined criteria.