Batterietests stehen im Zentrum jeder Phase der modernen Energiewende – von der Zellentwicklung und Modulvalidierung über die Pack-Produktion und EOL-Verifikation bis hin zur Second-Life-Wiederverwertung. Doch jahrelang war die Ausrüstung für diese Tests in einem ineffizienten Paradigma gefangen. Ein herkömmlicher regenerativer Batterietester war einst ein Nischenprodukt; heute wird er für jedes ernstzunehmende industrielle Batterietestsystem zur Baseline-Erwartung. Der Grund ist einfach: Eine Batterie durch Verbrennen ihrer Energie als Wärme zu entladen, ist teuer, langsam und thermisch belastend. Das 4U-Netzteil unseres Unternehmens wurde entwickelt, um diese Verschwendung vollständig zu eliminieren.
Dieses Gerät ist ein Zweiquadranten-Batterietester und bidirektionaler Batterietester in einem standardmäßigen 19-Zoll-4U-Rackmount-Batterietester-Gehäuse. Es arbeitet als bidirektionales Gleichstromnetzteil zum Laden und als regenerative elektronische Last, auch regenerative Gleichstromlast genannt, zum Entladen. Anstatt Energie über Widerstandsbänke zu verheizen, wandelt es den Gleichstromausgang der Batterie zurück in dreiphasigen Wechselstrom und speist ihn in das lokale Netz ein. Das Ergebnis ist ein hocheffizienter Batterietester mit bis zu 96,8 % Wirkungsgrad, einer Einzelgeräteleistung von bis zu 30 kW und Parallelerweiterung bis in den Megawattbereich. Für Teams, die EV-Batterietestausrüstung, Batterierecyclingausrüstung oder einen flexiblen Batterie-Lade-/Entladetester bewerten, adressiert diese Plattform die drei hartnäckigen Probleme der Kategorie: Energiekosten, Gerätevielfalt und Systemskalierbarkeit. Sie ist außerdem eine überzeugende Alternative zu Elektro-Automatik-Batterietestern für Labore, die einen 30-kW-Batterietester mit Energierückgewinnung und einer Architektur für weite Eingangsspannungen benötigen.
Die drei Probleme, die herkömmliche Batterietestbänke nie gelöst haben
Bevor wir die Architektur untersuchen, lohnt es sich, die Schmerzpunkte präzise zu benennen. Erstens Energieverschwendung: Eine herkömmliche Gleichstromlast verwandelt jede Amperestunde Entladung in Wärme, was bedeutet, dass die Anlage zweimal zahlt – einmal für den Strom, der die Batterie geladen hat, und noch einmal für die Klimaanlage, die die Wärme abführt. Zweitens Gerätefragmentierung: Alte Netzteile und Lasten sind auf einen einzigen Spannungs-Strom-Punkt ausgelegt, sodass ein Labor, das 12-V-Module und 800-V-Packs testet, mehrere Maschinen benötigt. Drittens Skalierbarkeit: Das Zusammenfügen separater Ladegeräte, Lasten und Controller führt zu Synchronisationsfehlern und Verkabelungskomplexität, die die Datenqualität beeinträchtigen.
Eine sauber konzipierte Plattform zur regenerativen Energierückgewinnung fasst alle drei Probleme in einem Gehäuse zusammen. Unser 4U-Gerät erreicht dies durch die Kombination von Weitbereichs-Konstantleistungsausgabe mit netzgekoppelter Rückspeisung und einer einheitlichen digitalen Steuerungsebene. Dadurch erhalten Ingenieure einen einzigen 30-kW-Batterietester, der sich wie eine komplette Testbank verhält. Es unterstützt außerdem den Batteriesimulationsmodus, Amperestundenzählerfunktionen und SOH-Batterietests, wodurch es sowohl für F&E- als auch für Produktionsumgebungen geeignet ist.
Kernfähigkeiten des regenerativen 4U-Batterietesters
Bis zu 96 % regenerative Energierückgewinnung
Das entscheidende Merkmal dieser Plattform ist ihre netzgekoppelte Rückspeiseschaltung. Während der Entladung wird die Gleichstromenergie der Batterie in sauberen dreiphasigen Wechselstrom umgewandelt und in das elektrische System der Anlage zurückgespeist, anstatt als Wärme verbrannt zu werden. Dies ist der praktische Unterschied zwischen einem regenerativen Batterietester und einer herkömmlichen Widerstandslast. Es ist auch das, was das Gerät zu einem echten Batterietester mit Energierückgewinnung macht und nicht einfach zu einer weiteren elektronischen Last.
- Spitzenwirkungsgrad von bis zu 96,8 %, was die Kosten pro Testzyklus erheblich senkt
- Die entladene Energie wird von anderen Geräten am selben Netz wiederverwendet, wodurch der Netto-Stromverbrauch sinkt
- Drastisch reduzierte Wärmeentwicklung bedeutet geringere HVAC-Lasten und niedrigere Kühlinvestitionen
- Keine externen Widerstandslastbänke erforderlich, was Stellfläche freigibt und eine wesentliche Wärmequelle eliminiert
- Sauberere, leisere Labor- und Produktionsumgebungen mit weniger thermischen Hotspots
- Unterstützt Ziele von 96 % Energieeffizienz bei Hochlast-Batteriezyklen und Recyclingvorgängen
Weitbereichs-Dreiphaseneingang mit aktiver PFC
Der globale Einsatz bedeutet in der Regel den Umgang mit unterschiedlichen Netzspannungen. Dieser Dreiphasen-Batterietester akzeptiert 208 V bis 480 V AC ±10 % bei 45–65 Hz und ist damit ein echter Weitbereichseingangs-Tester, der ohne externen Transformator für industrielle Netze in Nordamerika, Europa und Asien geeignet ist. Die integrierte aktive Leistungsfaktorkorrektur, oft als aktive PFC abgekürzt, hält die Eingangsstromwellenform sauber und stabil.
- Integrierte aktive Leistungsfaktorkorrektur mit einem typischen Leistungsfaktor von 0,99
- Automatische Netzspannungserkennung, ohne manuelle Anpassungen oder Neukonfiguration
- Reduzierte Oberschwingungsverschmutzung, die Anlagen dabei hilft, Anforderungen an die Netzverträglichkeit einzuhalten
- Automatische Leistungsreduzierung an 208–240-V-Netzen für die 30-kW-Konfiguration, wodurch der zuverlässige Betrieb erhalten bleibt
- Transformatorlose Installation vereinfacht die Inbetriebnahme und reduziert den Schaltschrank-Fußabdruck
- Gut geeignet für Anlagen, die einen robusten Dreiphasen-Batterietester für den globalen Einsatz benötigen
Autoranging-Konstantleistungsausgabe – ein Gerät, viele Testprofile
Herkömmliche Testgeräte folgen einer rechteckigen Ausgangshüllkurve: voller Strom nur bei voller Spannung. Unser Autoranging-Batterietester hält stattdessen die volle Leistung über einen breiten Spannungs-Strom-Bereich aufrecht, was es ermöglicht, mehrere herkömmliche Instrumente durch ein einziges Gehäuse zu ersetzen. Dies ist besonders wertvoll für Labore, die einen Batteriezelltester, Batteriemodultester und Batteriepacktester benötigen, ohne drei separate Systeme zu kaufen.
- Volle Nennleistung über ein breites Spannungs- und Stromfenster verfügbar
- Beispiel: Eine 30-kW-/500-V-Konfiguration liefert 60 A bei 500 V und weiterhin 180 A bei 166,6 V
- Weniger Instrumente zu kaufen, zu kalibrieren und zu warten, was die Gesamtbetriebskosten senkt
- Kein Bereichswechsel oder Gerätetausch beim Wechsel zwischen Zell-, Modul- und Pack-Proben
- Kritisch für Batterierecyclingausrüstung: anhaltende Hochstromentladung auch unter 2 V
- Unterstützt konstante Leistungsabgabe für die Simulation dynamischer Betriebsbedingungen
Hochpräzise digitale Regelung mit CV-, CC-, CP- und CR-Modi
Dies ist ein vollständig digital geregelter Batterietester auf Basis einer 16-Bit-ADC-DAC-Umwandlung, der die Stabilität und das Transientenverhalten liefert, die forschungsnahe EV-Batterietestausrüstung verlangt. Alle vier Standardregelmodi, zusammenfassend als CV-, CC-, CP- und CR-Regelung bezeichnet, sind verfügbar und schalten sauber ohne Überschwingen. Das Ergebnis ist eine präzise Steuerung für Batterie-Lade-/Entladetester-Workflows, von langsamen Kapazitätsprüfungen bis hin zu schnellen dynamischen Profilen.
- Spannungsstabilität ≤0,05 % FS und Stromstabilität ≤0,1 % FS für reproduzierbare Messungen
- Spannungsanstieg/-abfall (10 %–90 %) ≤10 ms; Stromanstieg/-abfall ≤2 ms für die Simulation dynamischer Betriebsbedingungen
- CV- (Konstantspannung), CC- (Konstantstrom), CP- (Konstantleistung), CR- (Konstantwiderstand) Modi
- Einstellbarer Über- und Unterspannungsschutz, Überstromschutz, Überleistungsschutz und Übertemperaturschutz
- Schützt sowohl das Testobjekt als auch den Tester selbst bei Fehlerbedingungen
- Ideal für Ingenieure, die einen SCPI-programmierbaren Tester mit präziser digitaler Regelung benötigen
Vollständige galvanische Trennung an allen Ports
Sowohl Sicherheit als auch Signalintegrität hängen von der Isolation ab. Jeder Kommunikations- und Steuerport dieser Plattform mit galvanisch getrennter Schnittstelle ist von der Gleichstrom-Leistungsstufe getrennt. Dies ist besonders wichtig in Umgebungen industrieller Batterietestsysteme, in denen SPS, Sensoren und Bediener dieselbe elektrische Umgebung teilen.
- Isolationsfestigkeit AC-Eingang zu DC-Ausgang: 3750 Vrms
- Isolation DC-Klemme zu Gehäuse und Schnittstelle je nach Modell bis zu 2000 V DC
- Konformität mit EN 61010-1 zertifiziert, IEC 61010-1 konform und UL 61010-1-Tester-Sicherheitsanforderungen
- Geeignet für Industriehallen, in denen Bediener, SPS und Messinstrumente eine gemeinsame Umgebung teilen
- Die Isolation unterdrückt außerdem Erdschleifen, die niedrigpegelige Messdaten verfälschen
- Hilft Systemintegratoren, ein sichereres industrielles Batterietestsystem aufzubauen
Abdeckung von niedriger Spannung mit hohem Strom bis hoher Spannung mit niedrigem Strom
Die Plattform deckt einen breiten Anwendungsraum ab. Als 0-2000-V-DC-Tester kann sie Hochspannungs-Pack-Architekturen validieren, und als 0-1000-A-DC-Tester kann sie niederspannungs- und hochstromführende Zellen und Module ansteuern. Zehn Standardleistungsklassen decken das Spektrum zwischen diesen Extremen ab, mit Einzelgeräteleistung bis zu 30 kW und Spitzenwirkungsgrad bis zu 96,8 %. Eine wassergekühlte Batterietester-Variante ist für hohe Umgebungstemperaturen, geschlossene Schränke oder geräuscharme Installationen erhältlich. Diese Bandbreite bedeutet, dass derselbe 4U-Rackmount-Batterietester sowohl der frühen Zellforschung als auch der vollständigen Pack-Validierung dienen kann.
Schnittstellen, Protokolle und Parallelbetrieb auf Megawatt-Ebene
Industrielle Kommunikationsschnittstellen serienmäßig
Automatisierungsingenieure brauchen mehr als einen seriellen Port. Dieser SCPI-programmierbare Tester wird mit der Konnektivität geliefert, die erforderlich ist, um sich direkt in eine moderne Testzelle einzufügen. Ob die Anlage eine EtherCAT-Batterietester-Architektur, ein Modbus-Batterietester-Netzwerk oder einen LabVIEW-Batterietreiber verwendet – das Gerät lässt sich schnell und zuverlässig integrieren.
- Rückseitige USB-, 1-Gbps-Ethernet-, EtherCAT-Batterietester-Schnittstelle und CAN FD
- USB-Host an der Frontplatte für Datenprotokollierung und Import/Export von Testprogrammen per Flash-Laufwerk
- Steuer-I/O: 3 digitale Eingänge, 3 potentialfreie Kontaktausgänge, 3 Temperatursensoreingänge
- Protokollunterstützung einschließlich SCPI, Modbus-Batterietester-Integration und eines LabVIEW-Batterietreibers
- Mitgelieferte PC-Software für schnelle Entwicklung und Inbetriebnahme von Automatisierungssystemen
- Galvanisch getrenntes Schnittstellendesign für Störfestigkeit und Sicherheit
Master-Auxiliary-Bus und Share-Bus-Parallelbetrieb
Wenn ein einzelnes Gehäuse nicht ausreicht, ermöglicht die Architektur mit Master-Auxiliary-Bus und Share-Bus-Parallelbetrieb eine saubere vertikale Skalierung zu einem parallelen Batterietestsystem. Dadurch ist es möglich, mit einem 30-kW-Batterietester zu beginnen und auf Megawatt-Klasse zu erweitern, ohne die ursprüngliche Investition zu ersetzen.
- Bis zu 64 Einheiten pro Kanal parallel, wodurch 1920 kW und bis zu 64.000 A erreicht werden
- Das parallelgeschaltete System verhält sich wie ein einziges Instrument, das vom Master-Gerät gesteuert wird
- Automatische Lastverteilung sorgt für eine ausgewogene Stromverteilung über alle Einheiten
- Bis zu 240 kW können in einem einzigen 42U-Schrank mit nur 0,6 m² integriert werden
- Die Skalierung erfolgt inkrementell, sodass Kapazität nach Bedarf hinzugefügt werden kann, anstatt von vornherein zu überdimensionieren
- Ideal für ein paralleles Batterietestsystem in der Pack-Validierung und in Recyclinglinien
Anwendungen über den gesamten Batterielebenszyklus
Tests von Batteriezellen, -modulen und -packs
Als Batteriezelltester, Batteriemodultester und Batteriepacktester unterstützt die Plattform die gesamte Hierarchie der Validierungsarbeit. Sie ist gleichermaßen in einem Forschungslabor, einer Pilotlinie oder einer Produktionsumgebung mit hohem Durchsatz zu Hause.
- F&E: Charakterisierung der Lade-/Entladeleistung, Zykluslebensdauertests und Simulation dynamischer Betriebsbedingungen
- Produktion: EOL-Batterieteststationen, Kapazitätskalibrierung und SOH-Batterietests
- Batteriesimulationsmodus zur Emulation des Pack-Verhaltens bei nachgelagerten Wechselrichter- oder Ladegerättests
- Integrierte Amperestundenzähler-Funktionalität für Coulomb-Effizienz- und Kapazitätsmessungen
- Hohe Präzision und schnelle Dynamik unterstützen automatisierte Linienzykluszeiten und Datenkonsistenz
- Geeignet für Spezifikationen von EV-Batterietestausrüstung auf Zell-, Modul- und Pack-Ebene
Second-Life- und Batterierecyclingbetrieb
Beim Recycling und bei der Second-Life-Bewertung ist die Wirtschaftlichkeit der Rückspeisung besonders überzeugend, da die Entladung den Prozess dominiert. Ein regenerativer Batterietester verwandelt das, was früher ein reines Kostenzenrum war, in einen teilweise rückgewinnbaren Energiestrom.
- Amperestundenmessung und SOH-Screening zur Identifizierung von Packs, die für Second-Life geeignet sind
- Autoranging-Verhalten unterstützt Tiefentladung bei hohem Strom auch unter 2 V Zellspannung
- In das Netz zurückgespeiste Energie senkt die Stromkosten pro verarbeitetem Pack
- Geringere thermische Last bedeutet, dass Recyclinglinien mit höheren Einschaltdauern ohne HVAC-Upgrades laufen können
- Verbessert die Gesamtwirtschaftlichkeit von Investitionen in Batterierecyclingausrüstung
- Unterstützt EOL-Batterietests und SOH-Batterietests in einer einzigen integrierten Plattform
Energiespeicher und allgemeine DC-Testanwendungen
Über Batterien hinaus dient die bidirektionale Architektur als universelles bidirektionales Gleichstromnetzteil und regenerative Gleichstromlast für Tests von Leistungsumwandlungsgeräten. Sie kann auch als regenerative elektronische Last für Hochleistungs-DC-Prüfstände fungieren, die Energierückgewinnung statt Wärmeableitung benötigen.
- Tests von Leistungsumwandlungssystemen (PCS) und Energiespeicher-Wechselrichtern
- Tests von Gleichstrommotorantrieben und regenerative Lasttests
- Simulation von Hochleistungs-Gleichstromlasten mit Energierückgewinnung statt Wärmeableitung
- Benchmarking von DC/DC-Wandlern und Komponenten der Ladeinfrastruktur
- Nützlich als bidirektionales Gleichstromnetzteil in der Mikronetz- und Speicherforschung
- Unterstützt den Batteriesimulationsmodus für komplexe Testszenarien auf Systemebene
Mechanische und umgebungsbezogene Spezifikationen
- Bauform: standardmäßiger 19-Zoll-4U-Rackmount-Batterietester; Gehäuse 483 mm (B) × 177 mm (H) × 668 mm (T), minimale Gesamttiefe einschließlich Klemmen 802 mm
- Gewicht: 50 kg luftgekühlt, 56 kg wassergekühlt
- Kühlung: temperaturgeregelte Luftkühlung von vorne nach hinten mit variabler Lüfterdrehzahl; Edelstahl-Wasserkühlung optional
- Betriebstemperatur: 0–50 °C (Leistungsreduzierung über 40 °C); Lagerung: −20 bis 70 °C
- Relative Luftfeuchtigkeit ≤80 % nicht kondensierend; Höhe ≤2000 m
- Schutzart: IP20
- EMV: EN 55011 Klasse A, FCC Part 15B; Sicherheit: EN/IEC/UL/CSA 61010-1
Zusammenfassung der wichtigsten Parameter
Zur Zusammenfassung der Plattform in einer einzigen Ansicht: Dies ist ein Zweiquadranten-Batterietester und bidirektionaler Batterietester mit bis zu 30 kW pro Gehäuse, mit Gleichspannungsabdeckung von 0–10 V bis 0–2000 V und Stromabdeckung von 0–40 A bis 0–1000 A. Er liefert bis zu 96,8 % 96 % Energieeffizienz durch regenerative Energierückgewinnung, akzeptiert 208–480-V-Dreiphaseneingang mit aktiver PFC und bietet Autoranging-Batterietester-Verhalten mit konstanter Leistungsabgabe über die gesamte Betriebshüllkurve. Die Regelung erfolgt vollständig digital über 16-Bit-ADC-DAC-Hardware, die CV-, CC-, CP- und CR-Regelung unterstützt, mit ≤0,05 % FS Spannungsstabilität und ≤0,1 % FS Stromstabilität. Alle Schnittstellen sind galvanisch getrennt, mit EtherCAT-, Modbus-, SCPI- und LabVIEW-Unterstützung sowie Master-Auxiliary-Bus- und Share-Bus-Parallelbetrieb mit Skalierung auf 1920 kW und 64.000 A. Das Gerät ist EN 61010-1 zertifiziert, IEC 61010-1 konform und als UL 61010-1-Tester-Konfiguration erhältlich, was es zu einem kompletten industriellen Batterietestsystem für Zell-, Modul-, Pack- und Second-Life-Anwendungen macht.
Für Teams, die EV-Batterietestausrüstung spezifizieren oder Batterierecyclingausrüstungslinien aufbauen, läuft die Entscheidung meist auf die Gesamtbetriebskosten hinaus. Ein regenerativer Batterietester mit regenerativer elektronischer Last verändert diese Kalkulation grundlegend – nicht um einen marginalen Prozentsatz, sondern durch die Beseitigung der größten wiederkehrenden Kosten in der Testzelle. Das ist das Argument für diese 4U-Plattform, und deshalb wird die Architektur bidirektionaler Gleichstromnetzteile schnell zur Standardvorgabe für ernsthafte Batterietestprogramme. Ob die Anforderung ein Batterie-Lade-/Entladetester für die F&E, ein Batteriepacktester für die Produktion oder ein wassergekühlter Batterietester für raue Umgebungen ist – diese Plattform liefert die Kombination aus Effizienz, Präzision und Skalierbarkeit, die moderne Batterietests verlangen.
