Dynamische Testlösungen

3. Testlösungen für neue Energien und die drei Elektriksysteme (Batterie, Motor, Elektronik)
4. Branchenhintergrund und technische Herausforderungen

Neue Energiesysteme und die drei Elektriksysteme zeichnen sich durch politische Impulse, rasante technologische Weiterentwicklungen sowie intensiven Marktwettbewerb aus. Für Hersteller von Prüfgeräten ergeben sich daraus zahlreiche Herausforderungen, darunter hohe Prüfkomplexität (hohe Leistung, hohe Echtzeitfähigkeit), Schwierigkeiten bei der Simulation von Betriebsbedingungen, strenge Sicherheitsanforderungen, große Datenmengen sowie die Notwendigkeit einer tiefgreifenden Analyse.

Ständig wechselnde Anforderungen stellen in der Test- und Validierungsphase zusätzliche Herausforderungen dar:

• Validierung von Lade-/Entladeleistungdurch die schnelle Weiterentwicklung der Batterietechnologie
• Validierung von Sicherheit und Redundanzvon Batteriesystemen unter extremen Bedingungen
• Kontinuierlich eingeführte neue Normen bringen weitere Herausforderungen in der Test- und Validierungsphase mit sich
• Wiederholbare und quantifizierbare Prüfungenvom Komponenten- bis zum Systemniveau

Geräte, die höhere Intelligenz, geringeren Platzbedarf, bessere Energieeffizienz, niedrigere Geräuschwerte sowie erhöhte Sicherheit aufweisen müssen

• Für OEMs und Tier-1-Zulieferer stellt sich das Kernproblem nicht mehr darin, ob entsprechende Prüfmittel existieren, sondern vielmehr: Können wir bereits in den frühen Entwicklungsphasen authentisch, kontrolliert und reproduzierbar fortlaufend validieren und verbessern?

2. KTS System-Level-Ansatz

Aus der Perspektive einer “vollständigen Prüfung des Drei-Elektrik-Systems” hat KTS ein System aufgebaut, das Folgendes umfasst:

Batterie-Lade-/Entladeprüfung → Batteriesicherheitsprüfung → Prüfung des Antriebsmotors → HIL-Prüfung für Lade-/Entladevorgänge usw.

• Dieses System besteht aus den folgenden drei Kompetenzschichten:
• Hochpräzise Aktuierung und Fähigkeit zur Belastung hoher Lasten
• Mehrkanalige synchrone Mess- und präzise Steuerungsfunktionen
• Fähigkeit, Geräte gemäß gängigen Standards zu konstruieren und zu integrieren
• Dies stellt sicher, dass Testergebnisse nicht nur “messbar” sind, sondern auch glaubwürdig, benchmarkfähig und für Designentscheidungen nutzbar sind.

3. Kernmodule für Prüfkapazitäten
4. Prüfsystem für das Quetschen von Fahrzeug-Traktionsbatterien

• Sicherstellung, dass die Batterie bei äußerer Druckbelastung weder Feuer fängt noch explodiert
• Präzise Regelung von Geschwindigkeit, Position und Belastung
• Gewährleistung der Prüfsicherheit durch Funktionen wie Sprüh- und Eintauchtests
• Mehrvariablen-synchrone Belastung und Messung einschließlich Weg, Kraft, Betriebsstrom und Betriebsspannung

Anwendbar für:

• Traktionsbatterie-Baugruppen und -Komponenten
• Quetschprüfungen von Traktionsbatterie-Baugruppen und -Komponenten
• Nageldurchdringungstest für Traktionsbatteriebaugruppen und -komponenten

2. Prüfsystem für Kurzschlüsse bei Automobil-Traktionsbatterien

• Sicherstellung, dass das Batteriepack oder die Batteriezelle im Falle eines Kurzschlusses den Konstruktionsanforderungen entspricht
• Erfüllt die Prüfanforderungen mit einem maximalen Kurzschlussstrom von 12.000 A
• Einstellbarer Kurzschlusswiderstand zur Anpassung an unterschiedliche Prüfbedürfnisse
• Hohe Erfassungsrate ermöglicht eine präzise Aufzeichnung des Kurzschlussmoments

Anwendbar für:

• Kurzschlusstests an Traktionsbatteriepaketen
• Kurzschlusstests an Traktionsbatteriezellen

3. Prüfung von Motoren für Fahrzeuge mit neuer Energie

• Stall-Drehmomentprüfung
• Lastprüfung
• Leerlaufprüfung
• Temperaturanstiegsprüfung
• Lastkennlinienprüfung
• Effizienz-Kennlinientest (Drehmoment-Drehzahl-Kennlinie)
• Leerlaufverlustprüfung des Antriebsmotors
• Überdrehzahlprüfung

Anwendbar für:

• Leistungstest von Motoren für Fahrzeuge mit neuer Energie
• Zuverlässigkeitstest von Motoren für Fahrzeuge mit neuer Energie

4. HIL-Gemeinschaftstests auf Komponentenebene und Systemebene

• HIL-Prüfung des Lade-/Entladevorgangs von Traktionsbatterien
• HIL-Simulationsprüfung von Steuerungen und Motoren
• Virtuelle Validierung extremer und fehlerhafter Betriebsbedingungen
• Durch die Kombination von HIL mit physischen Aktuatorsystemen werden “Straßentestrisiken” nach vorn verlagert und können bereits im Labor abgeschlossen werden.

4. Wesentliche technische Vorteile

Hochdynamisches, hochpräzises Aktuatorsystem

Servo-Lastsystem mit hoher Bandbreitenreaktionsfähigkeit

Unterstützt Mehrmodusregelung für Kraft / Weg / Drehmoment

Erfüllt Anforderungen an Hochfrequenz-Dynamik- und Stoßprüfungen

Mehrkanalige synchrone Steuerung und Messung

Strenge Synchronisation über mehrere Achsen und Kanäle

Unterstützt komplexe gekoppelte Bedingungen

Gewährleistet Authentizität und Konsistenz bei Systemtests

Prüfbedingungen können modelliert und reproduziert werden

Unterstützt die Modellierung typischer Straßen, Betriebsbedingungen sowie kundenspezifischer Bedingungen

Testprozesse sind wiederholbar, wiedergabefähig und vergleichbar

Geeignet für Designvalidierung und Regressionstests

Kundenspezifische Systemintegrationsfähigkeit

Anpassung an die Chassis-Architektur und den Entwicklungsstand des Kunden

Unterstützt Prüfstände, Produktionslinienprüfungen sowie F&E-Tests

Kann in bestehende Software- und Steuerplattformen des Kunden integriert werden

5. Typische Anwendungsszenarien

Forschung und Validierung durch Prüfinstitutionen

Einschließlich China Machinery Huanyu usw.

Entwicklung von Batteriesystemen der ersten Stufe

6. Implementierung und Lieferung

KTS bietet umfassende Engineering-Dienstleistungen von der Anforderungsanalyse bis zur Systemlieferung an:

• Analyse von Prüfanforderungen und -bedingungen
• Systemlösungsdesign und Simulationsvalidierung
• Geräteherstellung und Systemintegration
• Vor-Ort-Installation, Inbetriebnahme und Schulung
• Langfristiger technischer Support und System-Upgrades

7. Ausgewählte Fallstudien
8. Prüflösung für das Quetschtesten von Fahrzeug-Traktionsbatterien

The mandatory national standard “Safety Requirements for Traction Batteries for Electric Vehicles” (GB38031-2025), organized for formulation by the Ministry of Industry and Information Technology, will come into effect on July 1, 2026. The latest standard requires that batteries do not catch fire or explode (alarm still required), and that smoke does not cause harm to occupants.

Die Quetschprüfung von Batteriepacks und Batteriezellen gehört zu den Schlüsselprüfungen zur Validierung der Batteriesicherheit. Die Quetschrichtung kann entweder in X‑ oder Y‑Richtung erfolgen. Quetschgeschwindigkeit: nicht größer als 2 mm/s. Quetschgrad: Das Quetschen ist zu beenden, sobald die Quetschkraft 100 kN erreicht oder die Quetschverformung 30 % der Gesamtabmessung in Quetschrichtung beträgt. Haltezeit: 10 Minuten (konfigurierbar).

Das System ermöglicht die Echtzeit-Erfassung und Speicherung von Quetschkraft, Verschiebung, Spannung sowie weiterer Parameter während des Tests.

2. Lösung für Kurzschlussprüfungen an Fahrzeug‑Traktionsbatterien

Zur Gewährleistung der Lebens‑ und Sachsicherheit der Verbraucher sowie zur Unterstützung einer hochwertigen und gesunden industriellen Entwicklung darf eine Fahrzeug‑Traktionsbatterie im Falle eines Kurzschlusses weder Feuer fangen noch explodieren. Das Gerät ermöglicht Kurzschlussprüfungen an Batteriepacks oder -zellen mit einer Kurzschlussspannung von bis zu 1000 V und einem maximalen Kurzschlussstrom von 12.000 Ampere.

Zu Beginn des Tests müssen alle Schutzeinrichtungen, die die Funktion des Prüfobjekts beeinflussen und mit den Testergebnissen zusammenhängen, sich in einwandfreiem Betriebszustand befinden. Der Kurzschlusswiderstand des Geräts darf 5 mΩ nicht überschreiten. Der Kurzschluss bleibt bestehen, bis eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist; danach endet der Test: Die Schutzfunktion des Prüfobjekts tritt in Kraft und unterbricht den Kurzschlussstrom; nachdem sich die Gehäusetemperatur des Prüfobjekts stabilisiert hat (Temperaturänderung innerhalb von 2 Stunden weniger als 4 °C), wird der Kurzschluss mindestens 1 Stunde fortgesetzt.

Die Abtastrate des Geräts kann über 10 kHz betragen, sodass aktuelle Änderungen im Moment des Kurzschlusses erfasst und aufgezeichnet werden können.

3. Lösung für Brandprüfungen an Fahrzeug‑Traktionsbatterien

Das Gerät ermöglicht Brandprüfungen an Batteriepacks und verlangt, dass das Prüfobjekt unter realen Brandbedingungen nicht explodiert. Die Prüfmethode entspricht der nationalen Norm GB38031-2025 “Sicherheitsanforderungen für Traktionsbatterien von Elektrofahrzeugen”.”

Während des Tests überlappt die flache Platte mit Benzin die horizontalen Projektionsabmessungen des Prüfobjekts um 20 bis 50 cm. Die Höhe der Platte liegt höchstens 8 cm über der Benzinoberfläche. Das Prüfobjekt ist mittig zu platzieren. Der Abstand vom Benzinpegel bis zum Boden des Prüfobjekts beträgt 50 cm bzw. entspricht der Fahrhöhe der Unterseite des Prüfobjekts im fahrfertigen Zustand ohne Last. In die unterste Schicht der Platte wird Wasser eingefüllt.

Die externe Brandprüfung lässt sich in vier Phasen unterteilen: Vorheizen, direktes Brennen, indirektes Brennen. Der Prozess ist vollautomatisch, um die Sicherheit des Personals zu gewährleisten; Prozessdauer und Parameter sind konfigurierbar.

4. Lösung für Bodenball‑Stoßprüfungen an Fahrzeug‑Traktionsbatterien

Das Gerät ermöglicht Bodenball‑Stoßprüfungen und verlangt, dass das Prüfobjekt unter Bodenstoßbedingungen nicht explodiert. Die Prüfmethode entspricht der nationalen Norm GB38031-2025 “Sicherheitsanforderungen für Traktionsbatterien von Elektrofahrzeugen”.”

Der Test erfordert eine Kugelstoßgeschwindigkeit von 1 mm/s (einstellbar von 1 bis 10 mm/s) und trifft die unterste Position des Traktionsbatteriepakets mit einer Metallkugelkopf-Durchmesser von 150 mm (wie in den Unternehmensstandards verschiedener OEMs und Komponentenhersteller festgelegt). Der Stoß wird ausgeführt, bis entweder 110% des vollständig beladenen Fahrzeuggewichts entsprechend der Traktionsbatterie oder 20 kN erreicht ist – je nachdem, welcher Wert niedriger ist – gefolgt von einer Haltezeit von 10 Minuten (einstellbar).

Die maximale Quetschkraft der Anlage kann bis zu 45 kN betragen und ermöglicht die Abmessungen von Batterien von 2500 mm × 2300 mm × 300 mm (Länge × Breite × Höhe).

[Bild weggelassen]

5. Prüflösung für Motoren von Fahrzeugen mit neuer Energie

Diese Lösung dient hauptsächlich zur Leistungs- und Zuverlässigkeitsprüfung von Antriebsmotorsystemen. Die Ausrüstung nutzt fortschrittliche Technologien und Verfahren und bietet überlegene Leistungsmerkmale wie hohe Genauigkeit, hohe Zuverlässigkeit, einfache Wartung sowie hohe Sicherheit. Die zugehörige Mess- und Steuerungssoftware ermöglicht die automatische (oder manuelle) Durchführung verschiedener Prüfschritte und verarbeitet sowie analysiert die gesammelten Daten, wobei relevante Diagramme und Kurven erstellt werden. Sie findet breite Anwendung im Bereich der Antriebsmotorenprüfungen.

Der Fahrgestell-Dynamometer ermöglicht folgende Prüfungen:

• Stall-Drehmomentprüfung
• Lastprüfung
• Leerlaufprüfung
• Temperaturanstiegsprüfung
• Lastkennlinienprüfung
• Effizienz-Kennlinientest (Drehmoment-Drehzahl-Kennlinie)
• Leerlaufverlustprüfung des Antriebsmotors
• Überdrehzahlprüfung
• Zuverlässigkeitstest
• Kurzzeitige Überspannungsprüfung
• Prüfung im elektrischen Antriebszustand (erstellt automatisch Kurvendiagramme)
• Prüfung im Stromerzeugungszustand (erstellt automatisch Kurvendiagramme)
• Effizienz-MAP-Diagramm
• Straßensimulationsprüfung

8. Kontakt & maßgeschneiderte Lösung

Wenn Sie derzeit Fahrwerkssysteme oder lenkungsbasierte Produkte entwickeln, wenden Sie sich bitte an das Engineering-Team von KTS. Wir bieten Ihnen:

• Empfehlungen für Prüflösungen, maßgeschneidert auf Ihre spezifische Systemarchitektur
• Maßgeschneiderte Auslegung von Prüfsystemen
• Technische Kommunikation und Unterstützung auf Engineering-Niveau