Soluzioni per i test dinamici

3. Soluzioni di collaudo per le nuove energie e per i tre sistemi elettrici (batteria, motore, elettronica)
4. Contesto industriale e sfide ingegneristiche

Le nuove energie e i sistemi elettrici sono caratterizzati da fattori trainanti legati alle politiche pubbliche, da una rapida evoluzione tecnologica e da un’intensa concorrenza di mercato. Per i produttori di apparecchiature di prova, ciò comporta numerose sfide, tra cui un’elevata complessità dei test (alta potenza, elevate prestazioni in tempo reale), difficoltà nella simulazione delle condizioni operative, rigorosi requisiti di sicurezza, grandi volumi di dati e la necessità di analisi approfondite.

Requisiti nuovi e in continua evoluzione pongono ulteriori sfide durante la fase di collaudo e validazione:

• Validazione di Prestazioni di carica/scaricacausati dalla rapida evoluzione della tecnologia delle batterie
• Validazione della sicurezza e della ridondanzadei sistemi batteria in condizioni estreme
• L’introduzione continua di nuovi standard pone ulteriori sfide nella fase di test e validazione
• Test ripetibili e quantificabiliDal livello dei componenti a quello del sistema

Apparecchiature che richiedono maggiore intelligenza, ingombro ridotto, efficienza energetica più elevata, minore rumore e maggior sicurezza

• Per i produttori OEM e i fornitori di primo livello, la questione centrale non è più “se esistono metodi di prova”, bensì: Siamo in grado di validare e migliorare continuamente in modo autentico, controllabile e riproducibile nelle fasi iniziali dello sviluppo?

2. KTS Approccio a livello di sistema

Dal punto di vista del “collaudo completo del sistema tre-elettrico”, KTS ha realizzato un sistema che copre:

Test di carica/scarica della batteria → Test di sicurezza della batteria → Test del motore di trazione → Test HIL per carica/scarica della batteria, ecc.

• Questo sistema si compone delle seguenti tre livelli di capacità:
• Capacità di azionamento ad alta precisione e di applicazione di carichi elevati
• Capacità di misurazione sincrona multicanale e controllo preciso
• Capacità di progettare e integrare apparecchiature conformi agli standard
• Questi garantiscono che i risultati dei test non siano solo “misurabili”, ma anche credibili, confrontabili con standard di riferimento e utilizzabili per le decisioni progettuali.

3. Moduli fondamentali delle capacità di collaudo
4. Sistema di test di schiacciamento per batterie di trazione automotive

• Garantire che la batteria non prenda fuoco né esploda sotto pressione esterna
• Controllo preciso di velocità, posizione e carico
• Assicurazione della sicurezza dei test mediante funzioni quali spruzzatura e immersione
• Carico e misurazione sincroni multi‑variabile, inclusi spostamento, forza, corrente operativa e tensione operativa

Applicabile per:

• Assemblaggi e componenti delle batterie di trazione
• Prova di schiacciamento sugli assemblaggi e sui componenti delle batterie di trazione
• Prova di penetrazione con chiodo sugli assemblaggi e sui componenti delle batterie di trazione

2. Sistema di prova per cortocircuiti delle batterie di trazione automobilistiche

• Garantire che il pacco batteria o la cella della batteria soddisfi i requisiti di progetto in caso di cortocircuito
• Capace di rispondere ai requisiti di prova con una corrente massima di cortocircuito pari a 12.000 A
• Resistenza al cortocircuito regolabile per adattarsi alle esigenze di test
• Elevata frequenza di acquisizione, che consente di catturare con precisione l’istante del cortocircuito

Applicabile per:

• Prova di cortocircuito sui pacchi batteria di trazione
• Prova di cortocircuito sulle celle delle batterie di trazione

3. Test sui motori per veicoli a nuova energia

• Prova della coppia di stallo
• Prova di carico
• Prova a vuoto
• Prova dell’aumento di temperatura
• Prova delle caratteristiche di carico
• Prova delle caratteristiche di efficienza (caratteristica coppia-velocità)
• Prova della perdita a vuoto del motore di trazione
• Prova di sovravelocità

Applicabile per:

• Prova delle prestazioni dei motori per veicoli a nuova energia
• Test di affidabilità dei motori per veicoli a nuova energia

4. Collaudo congiunto HIL a livello di componente e a livello di sistema

• Test HIL di carica/scarica della batteria di trazione
• Test di simulazione HIL per controllori e motori
• Validazione virtuale di condizioni estreme e di guasto
• Combinando l'HIL con sistemi di attuazione fisica, i “rischi dei test su strada” vengono anticipati e completati all’interno del laboratorio.

4. Principali vantaggi tecnici

Sistema di attuazione ad alta dinamica e alta precisione

Sistema di carico servo con capacità di risposta ad alta larghezza di banda

Supporta il controllo multimodale di forza, spostamento e coppia

Soddisfa i requisiti di prova per condizioni dinamiche ad alta frequenza e di impatto

Controllo e misurazione sincroni multicanale

Stretta sincronizzazione tra più assi e canali

Supporta condizioni complesse accoppiate

Garantisce l’autenticità e la coerenza dei test a livello di sistema

Le condizioni di prova possono essere modellate e riprodotte

Supporta la modellazione di strade tipiche, condizioni operative e condizioni personalizzate

I processi di prova sono ripetibili, riproducibili e confrontabili

Adatto alla validazione del progetto e ai test di regressione

Capacità di integrazione di sistema orientata alla personalizzazione

Personalizzazione in base all’architettura del telaio del cliente e alla fase di sviluppo

Supporta i test su banco, i test sulla linea di produzione e i test di ricerca e sviluppo

Può integrarsi con i software e le piattaforme di controllo esistenti del cliente

5. Scenari applicativi tipici

Ricerca e sviluppo e validazione presso istituti di prova

Inclusi China Machinery Huanyu, ecc.

Sviluppo di sistemi batteria di primo livello

6. Implementazione e consegna

KTS offre servizi ingegneristici completi, dall’analisi dei requisiti alla consegna del sistema:

• Requisiti di prova e analisi delle condizioni
• Progettazione di soluzioni di sistema e validazione tramite simulazione
• Produzione delle apparecchiature e integrazione dei sistemi
• Installazione, messa in servizio e formazione in loco
• Supporto tecnico a lungo termine e aggiornamenti del sistema

7. Casi studio selezionati
8. Soluzione per il test di schiacciamento delle batterie di trazione automobilistiche

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.

Il test di schiacciamento di pacchi batteria e celle è uno degli elementi chiave per la validazione della sicurezza delle batterie. La direzione dello schiacciamento può essere lungo l’asse X o lungo l’asse Y. Velocità di schiacciamento: non superiore a 2 mm/s. Entità dello schiacciamento: interrompere lo schiacciamento quando la forza di schiacciamento raggiunge 100 kN oppure quando la deformazione causata dallo schiacciamento corrisponde al 30% delle dimensioni complessive nella direzione dello schiacciamento. Tempo di mantenimento: 10 minuti (configurabile).

Il sistema consente l’acquisizione e la memorizzazione in tempo reale della forza di schiacciamento, dello spostamento, della tensione e di altri parametri durante il test.

2. Soluzione per il test di cortocircuito delle batterie di trazione automobilistiche

Al fine di garantire la sicurezza della vita e dei beni dei consumatori e sostenere uno sviluppo industriale sano e di alta qualità, le batterie non devono incendiarsi né esplodere in caso di cortocircuito in una batteria di trazione automobilistica. L’apparecchiatura consente il test di cortocircuito su pacchi batteria o singole celle, con una tensione di cortocircuito fino a 1000 V e una corrente massima di cortocircuito pari a 12.000 ampere.

All’inizio del test, tutti i dispositivi di protezione che influenzano il funzionamento dell’oggetto da testare e sono correlati ai risultati del test devono trovarsi in condizioni operative normali. La resistenza di cortocircuito dell’apparecchiatura non deve superare i 5 mΩ. Mantenere la condizione di cortocircuito fino al verificarsi di una delle seguenti condizioni, al quale punto il test si conclude: attivazione della funzione di protezione dell’oggetto da testare, che interrompe la corrente di cortocircuito; dopo che la temperatura dell’involucro dell’oggetto da testare si è stabilizzata (variazione inferiore a 4 °C nell’arco di 2 ore), proseguire il cortocircuito per almeno 1 ora.

La frequenza di acquisizione dell’apparecchiatura può superare i 10 kHz, consentendo di catturare e registrare le variazioni di corrente nel momento stesso del cortocircuito.

3. Soluzione per il test di incendio delle batterie di trazione automobilistiche

L'apparecchiatura consente di effettuare prove di incendio su pacchi batteria, richiedendo che il campione di prova non esploda nelle condizioni reali di incendio. Il metodo di prova segue lo standard nazionale GB38031-2025 “Requisiti di sicurezza per le batterie di trazione dei veicoli elettrici”.”

Durante la prova, la piastra piana contenente la benzina supera di 20 cm–50 cm le dimensioni orizzontali proiettate dell'oggetto da testare. L'altezza della piastra non supera gli 8 cm rispetto alla superficie della benzina. L'oggetto da testare deve essere posizionato al centro. La distanza tra il livello del liquido di benzina e la parte inferiore dell'oggetto è fissata a 50 cm oppure all'altezza di marcia della superficie inferiore dell'oggetto in condizioni di veicolo senza carico. Nello strato inferiore della piastra viene iniettata acqua.

Le prove di incendio esterne possono essere suddivise in quattro fasi: preriscaldamento, combustione diretta, combustione indiretta. Il processo è completamente automatico per garantire la sicurezza del personale, e i tempi e i parametri sono configurabili.

4. Soluzione per il test di impatto con sfera sulla parte inferiore delle batterie di trazione automobilistiche

L'apparecchiatura consente di effettuare test di impatto con sfera sulla parte inferiore, richiedendo che il campione di prova non esploda in condizioni di impatto sul fondo. Il metodo di prova segue lo standard nazionale GB38031-2025 “Requisiti di sicurezza per le batterie di trazione dei veicoli elettrici”.”

Il test richiede una velocità d'impatto della sfera di 1 mm/s (configurabile da 1 a 10 mm/s), applicando l'impatto sulla parte inferiore del pacco batteria di trazione mediante una sfera metallica con diametro di 150 mm (come specificato negli standard aziendali di vari OEM e produttori di componenti). L'impatto viene applicato fino a raggiungere 110% del peso totale del veicolo corrispondente alla batteria di trazione oppure 20 kN (a seconda di quale valore sia più basso), seguito da una fase di mantenimento di 10 minuti (configurabile).

La forza massima di schiacciamento dell'apparecchiatura può raggiungere i 45 kN, compatibile con dimensioni delle batterie pari a 2500 mm × 2300 mm × 300 mm (lunghezza × larghezza × altezza).

[Immagine omessa]

5. Soluzione per i test sui motori dei veicoli a nuova energia

Questa soluzione è principalmente utilizzata per i test di prestazione e affidabilità dei sistemi motore di trazione. L'apparecchiatura adotta tecnologie e processi avanzati, offrendo prestazioni superiori, tra cui elevata precisione, alta affidabilità, facile manutenzione e alto grado di sicurezza. Il software di misura e controllo integrato consente l'esecuzione automatica (o manuale) di vari test, elaborando e analizzando i dati raccolti e generando grafici e curve pertinenti. È ampiamente impiegato nel campo dei test sui motori di trazione.

Il banco dinamometrico per autovetture consente i seguenti test:

• Prova della coppia di stallo
• Prova di carico
• Prova a vuoto
• Prova dell’aumento di temperatura
• Prova delle caratteristiche di carico
• Prova delle caratteristiche di efficienza (caratteristica coppia-velocità)
• Prova della perdita a vuoto del motore di trazione
• Prova di sovravelocità
• Prova di affidabilità
• Prova di sovratensione a breve termine
• Test in condizione di guida elettrica (generazione automatica di grafici a curva)
• Test in condizione di generazione di potenza (generazione automatica di grafici a curva)
• Diagramma MAP di efficienza
• Prova di simulazione su strada

8. Contatto e soluzione personalizzata

Se state attualmente sviluppando sistemi di telaio o prodotti correlati al telaio con tecnologia steer-by-wire, vi invitiamo a contattare il team di ingegneria di KTS. Vi forniremo:

• Raccomandazioni di soluzioni di collaudo su misura per la vostra specifica architettura di sistema
• Progettazione personalizzata di sistemi di prova
• Comunicazione e supporto tecnico a livello ingegneristico