Prüfstände für Elektromotoren

Im Antriebs-Prüffeld entwickelt und erprobt KST E-Motoren für alternative Antriebe.

Das Prüffeld für elektrische Hochvoltmaschinen enthält:

• Unterschiedliche Systeme zur Erzeugung der Hochvolt-Gleichspannung bis 1000 V, 1200 A und 500 kW (Gleichspannungsversorgung von Gustav Klein, Horiba, Kratzer und Heinzinger)
• Dynamische Systeme zur 48V-Bordnetzspannungsversorgung (20kW / 65 VDC / 385A)
• Frei konfigurierbare Batteriesimulation mit unterschiedlichen Batteriemodellen
• Benchmark-Untersuchungen: Universelle Umrichter zum Betrieb von Prüflingen ohne spezifische Leistungselektronik
• Einsatz von Brems-Chopper zur Vermeidung von Spannungsspitzen
• Speziell entwickelte Spindellagerungen und Prüfstandwellen zur sicheren und exakten Wellenanbindung
  des Prüflings an den Prüfstand
• Einrichtungen zum Koppel-Betrieb (back to back)
• Dynamische E-Motoren-Prüfstände für Basisentwicklung und Mechanikerprobung
• Prüfstand zur Abbildung des Fahrzeug-Antriebsstrangs – auch im Verbund mit Verbrennungsmotor

Im Einzelnen:

1. Entwicklungsprüfstände – zur Entwicklung elektrischer Maschinen

• Drehzahl bis 20.000 1/min
• Drehmoment bis 430 Nm
• Leistung bis 178 kW
• Massenträgheitsmoment der Belastungseinheit 0,2 kg·m²
• Drehzahlgradient 20.000 1/min x s
• Schnelle und genaue Drehmomentmessung
• Umfangreiche spezifische Messausrüstung zur Entwicklung von elektrischen Antrieben (Auswahl)
  – Leistungsmessgerät Yokogawa WT3000 zur elektr. Strom- und Spannungsmessung sowie zur Leistungs-
  und Wirkungsgradberechnung über zusätzliches Drehmoment- und Drehzahlsignal
  – Digitales Speicheroszilloskop Yokogawa DL850 mit acht isolierten Eingangskanälen, Abtastraten bis 100MS/s für
  transiente Ereignisse und kontinuierliche Kurvenaufzeichnungen für Dauerlauferfassung
  – Schleich Motortester MTC2 6kV zur vollautomatischen Widerstands-, Isolationswiderstands-
  und Wicklungswiderstandsmessung von Elektromotoren
  – Hohe Anzahl an Messkanälen

2. Antriebsstrangprüfstand – zur Untersuchung eines hybriden Antriebsstrangs beliebiger Topologie in Fahrzeuggröße

• Antriebsstrangprüfstand mit bis zu drei bedarfsgerechten Belastungseinheiten mit Brems- und Antriebsmomenten bis jeweils 3.200 Nm
• Verteiler- und Summationsgetriebe zur Anpassung an unterschiedliche Antriebsstrang-Topologien und Versuchsanforderungen
• Versuchsumfänge von Motor, Getriebe, Kupplung und anderen Komponenten im Antriebsstrang
• Gleichzeitiger Betrieb von Verbrennungsmotor und elektrifizierten Komponenten im Antriebsstrang

3. Verbundprüfstände – zur Erprobung eines kompakten hybriden Antriebe (Verbrennungsmotor, HV-Elektromotor, Getriebe, Leistungselektronik und Batterie)

• Aufbau im Verbund (Maschine gegen Maschine) zur gleichzeitigen Prüfung zweier Prüflinge gleicher Spannungslage und damit einhergehender Zeit und Kostenersparnis
• Hohe Drehzahlen darstellbar

(Realisierung von Drehzahlen bis zu 19.000 1/min und sehr hohen Leistungen mit Hochleistungsgetrieben)

4. Dauerlaufprüfstände mit dynamischer Klimatechnik für Umweltsimulation und Medienversorgung sowie der Möglichkeit, zeitgleich zwei Prüflinge zu testen

• Prüfung der Dauerhaltbarkeit von Hochvoltmaschinen bis zu einer elektrischen Leistung von jeweils 500 kW
• Intelligente Überwachungsstrategien zur Maximierung der täglichen Laufzeit
• Prävention von Stillstandzeiten durch KST-eigene Messwertanalysen wie z.B. Prädiktion der Wicklungstemperatur mittels Temperaturmodellen
• Spezifisch ausgebildetes Personal und Rufbereitschaft der Ingenieure sichern einen effizienten Schichtbetrieb

Fachkompetenz: Prüfungstemperierung und -konditionierung / Simulation der Umgebungsbedingungen

• Flexible und dynamische Simulation der Umgebungsbedingungen
• Temperatur des Kühlmediums von -45 °C bis 140 °C
• Temperatur der Umgebungsluft von -60 °C bis 160 °C
• Konditionierung der Umgebungsluftfeuchte in weiten Bereichen
• Unterschiedliche Medien, Durchsätze, Temperaturen, Drücke, etc. für Motoren und Leistungselektronik möglich
• Hochwertige Verschlauchungstechnik zur sicheren Anbindung der Prüflinge
• Abbildung hoher und definierter Temperaturgradienten der Luft- und Kühlmittel-Versorgung
  durch stetig weiterentwickelte Klimatechnik
• Abbildung extremer Temperaturgradienten (Temperaturschock) mittels Wärmeenergiespeicherung für die Medientemperierung und Stickstoffeinblasung für die Umgebungslufttemperierung
• Konditionierung der Öltemperatur des E-Motoren-Ölkreislaufes
• Leistungsmesser, 4-Kanal mit 4 x 200A bzw. 700A
• Hochpräzisionswandler
• Transientenrekorder, 10-Kanal
• Motortester zur vollautomatischen Messung der Erdungs- und Wicklungswiderstände