Warum den kompletten Antriebsstrang testen – nicht nur den Motor?
Ein Motor, der Leistung bringt 95% Effizienz auf einem eigenständigen Prüfstand kann nur liefern 88% Systemeffizienz beim Einbau in ein Fahrzeug – aufgrund von Getriebeverlusten, Differenzverluste, Schaltverluste des Wechselrichters, und thermische Wechselwirkungen zwischen Komponenten wirken sich alle auf eine Weise aus, die sich anhand einzelner Komponententests allein nicht vorhersagen lässt.
Das Testsystem für den Elektroantriebsstrang (EVP) Behebt dieses Problem durch die Kopplung des gesamten Antriebsstrangs – Motor, Wechselrichter, Untersetzungsgetriebe, und Differential – zu einem Dynamometer am Achs- oder Radende. Dies ist die einzige Konfiguration, die die tatsächliche Systemeffizienz erfasst, NVH-Verhalten, und thermische Leistung vor der Fahrzeugintegration.
EV-Antriebsstrang vs. Prüfstand für Elektrofahrzeuge: Hauptunterschiede
| Parameter | EV-Motortest (EVM) | EV-Antriebsstrangtest (EVP) |
|---|---|---|
| Testobjekt | Motor + Nur Wechselrichter | Motor + Wechselrichter + Getriebe + Differential |
| Mechanische Schnittstelle | Motorausgangswelle | Achsflansche / Radnaben |
| Drehmomentmessung | Motorwelle (Eingang zum Getriebe) | Achsende (Leistung vom Antriebsstrang) |
| Effizienzmessung | Motor + Effizienz des Wechselrichtersystems | Gesamteffizienz des Antriebsstrangs einschließlich Getriebe |
| NVH-Quellen erfasst | Motor elektromagnetisches NVH | Motor + Getriebezahnradeingriff + Differential |
| Kühlintegration | Nur Motorkühlkreislauf | Motor + Getriebeölkühlkreislauf |
| Systemkomplexität | Medium | Hoch |
Was testet ein EV-Antriebsstrang-Testsystem??
Leistungstests
Das EVP-System deckt alle Leistungstests auf Motorebene sowie antriebsstrangspezifische Elemente ab:
- Kontinuierliches Ausgangsdrehmoment und Leistung — gemessen am Achsende
- Spitzendrehmoment und -leistung — Beschleunigungsfähigkeit auf Fahrzeugebene
- Effizienz der regenerativen Bremsung — Am Achsende zurückgewonnene Energie wird an den DC-Bus zurückgegeben
- T-N-Kennlinie — Ausgangsdrehmoment des Antriebsstrangs vs. Ausgangsgeschwindigkeit
- Übersetzungsverhältnis und Übertragungseffizienz — mechanischer Wirkungsgrad des Untersetzungsgetriebes in jedem Betriebspunkt
- Differentialdrehmomentverteilung — für Doppelmotor- oder aktive Torque-Vectoring-Systeme
NVH-Tests
- Getriebegeräusch — Frequenzanalyse des Getriebegeräuschs bei jeder Geschwindigkeit und Last
- Analyse der Whin-Order — Identifizierung der Zahneingriffsordnungen und ihrer Harmonischen
- Körperschallschwingungen — Vom Getriebe auf das Motorgehäuse und den Montagerahmen übertragene Vibrationen
- Luftschall — Schalldruckpegelmessung an standardisierten Positionen
- Rasseln und Klappern — vorübergehende NVH-Ereignisse während Lastumkehr und Einkuppeln
Thermische Tests
- Motorwärmekarte – Wicklung, Lager, und Gehäusetemperaturen unter Dauerlast
- Anstieg der Getriebeöltemperatur — thermisches Gleichgewicht des Getriebeschmierstoffs
- Validierung des Kühlmittelkreislaufs — Kühlmitteldurchfluss, Eintritts-/Austrittstemperaturen, Kühlleistung
- Charakterisierung der thermischen Leistungsreduzierung — Wie stark wird die Leistung reduziert, wenn sich die Temperaturen den Grenzwerten nähern?
Ausdauer- und Haltbarkeitstests
- Fahrzyklussimulation – WLTP, N.E.D.C, oder individuelle Fahrzyklusprofile, die auf dem Prüfstand nachgebildet werden
- Thermocycling — wiederholte Aufheiz- und Abkühlzyklen zur Belastung der thermischen Schnittstellen
- Ausdauer bei Überlastung — Dauerbetrieb mit Spitzendrehmoment über die Nenndauer hinaus, um die Alterung zu beschleunigen
Fahrzyklussimulationsbildschirm mit Drehmoment-Geschwindigkeitsprofil im WLTP-Zyklus mit überlagerter Echtzeit-Motorreaktion
Systemarchitektur: EVP-Serie
Modulares Designprinzip
Das EVP-System nutzt eine modulare Architektur, die für verschiedene Antriebsstrang-Layouts konfiguriert werden kann:
- Einmotorig, Untersetzungsgetriebe mit einer Geschwindigkeit – die gebräuchlichste Konfiguration für Pkw-Elektrofahrzeuge
- Zweimotoriges System – vorne + Hinterachse gleichzeitig oder unabhängig getestet
- Mehrganggetriebe — für kommerzielle EV-Anwendungen mit 2-Gang- oder 3-Gang-Getrieben
- eAchse (integrierte Motor-Getriebe-Differentialeinheit) — wachsendes Segment für kompakte Pkw-Elektrofahrzeuge
Schlüsselkomponenten
Dynamometereinheit
Zur Achsendprüfung, Zwei synchronisierte Dynamometer sind mit den linken und rechten Achsflanschen verbunden. Jeder Dynamometer wird unabhängig gesteuert, Ermöglicht Torque-Vectoring-Simulation und asymmetrische Lasttests. Nennleistungen des Dynamometers von 100 kW zu 400 kW pro Achse decken alle Pkw- und leichten Nutzfahrzeuganwendungen mit Elektrofahrzeugen ab.
Hochspannungsnetzteil
Ein bidirektionales Gleichstromnetzteil (100–1.000 V, bis zu 500 A) versorgt den zu testenden Wechselrichter mit Strom, Simulation der Fahrzeugbatterie. Das Netzteil regeneriert bei regenerativen Bremstests Energie zurück ins Netz – entscheidend für die Energieeffizienz bei hohen Leistungsniveaus.
Hochpräzise Drehmomentmessung – Dual-Position
Das EVP-System installiert Drehmomentsensoren an zwei Positionen gleichzeitig:
- Position der Motorwelle – misst das Motorausgangsdrehmoment vor dem Getriebe
- Achsendposition – misst das Ausgangsdrehmoment des Antriebsstrangs nach Getriebe und Differenzial
Das Verhältnis des Drehmoments am Achsende zum Drehmoment der Motorwelle, korrigiert für das Geschwindigkeitsverhältnis, gibt direkt die mechanische Effizienz des Getriebes an – kontinuierlich und in Echtzeit über alle Betriebspunkte hinweg.
Umweltkammer (Optional)
Eine integrierte Wärmekammer umgibt die Antriebsstrangbaugruppe und kann die Umgebungstemperatur von -40 °C bis +120 °C regeln. Dies ermöglicht Tests der Kaltstartleistung (entscheidend für die GUS- und nordischen Märkte) und Dauertests bei hohen Umgebungstemperaturen (relevant für Anwendungen im Nahen Osten).
Referenz zur EVP-Systemspezifikation
| Parameter | Spezifikation |
|---|---|
| Motorleistungsbereich | 50 kW – 800 kW |
| Maximale Motorgeschwindigkeit | 20,000 U/min |
| Maximales Achsdrehmoment | 10,000 N·m |
| DC-Busspannung | 200 V – 1,000 V |
| Genauigkeit des Motordrehmomentsensors | ±0,1 % FS |
| Genauigkeit des Achsdrehmomentsensors | ±0,1 % FS |
| Genauigkeit des Leistungsanalysators | ±0,05 % |
| Dynamische Signalkanäle | 16–32 Kanäle, 24-bisschen, 51.2 kS/s |
| Dynamometerkonfiguration | Ein- oder zweiachsig |
| Energierückgewinnung | AFE, >95% Effizienz |
| Fahrzyklussimulation | WLTP, N.E.D.C, benutzerdefinierte Profile |
| Klimakammer-Sortiment | -40°C bis +120°C (optional) |
| Compliance-Standards | Gb/t 18488, Gb/t 19752, IEC 60034 |
Praxisnahe Anwendung: eAchsenvalidierung
Die eAchse – eine integrierte Einheit, die den Motor kombiniert, Wechselrichter, und einstufiges Untersetzungsgetriebe in einem einzigen Gehäuse – ist die vorherrschende Architektur für neue Programme für Personenkraftwagen. Das Testen einer eAchse auf einem EVP-System erfordert:
- Montage der eAxle-Baugruppe in der Prüfvorrichtung mit Achsschenkeln, die mit dem linken und rechten Dynamometer verbunden sind
- Anschluss der HV-Wechselrichterklemmen an die bidirektionale DC-Versorgung
- Installation von Kühlmittelkreisläufen zur Motor- und Getriebekühlung
- Anschließen aller Signalkabel: Drehmomentsensoren, Thermoelemente, Vibrationsbeschleunigungsmesser, Resolver-/Encodersignal
- Ausführen der automatisierten Testsequenz: Leistungskarte, NVH-Sweep, thermisches Einweichen, Fahrzyklussimulation
Ein vollständiges eAxle-Validierungsprogramm auf einem EVP-System dauert in der Regel 5–10 Testtage für ein neues Design, 1–2 Tage für die Abnahmeprüfung der Produktionscharge.
Häufig gestellte Fragen
Kann ein EVP-System sowohl Konfigurationen mit Vorderrad- als auch Hinterradantrieb testen??
Ja. Die mechanischen Schnittstellenadapter sind für unterschiedliche Achskonfigurationen geeignet. Für AWD (Allradantrieb) Systeme mit unabhängigen Vorder- und Hintermotoren, Jede Motor-Getriebe-Einheit wird unabhängig getestet, es sei denn, es steht eine Tandem-Testzelle mit vier Dynamometern zur Verfügung.
Was ist der Unterschied zwischen dem Testen einer eAchse und dem Testen eines separaten Motors? + Getriebe?
Eine eAxle ist eine vorintegrierte Einheit mit einem gemeinsamen Gehäuse – die Verbindung erfolgt nur an den Achsflanschen. Ein separater Motor + Getriebe benötigt zwei mechanische Schnittstellen (Motorwelle und Getriebeausgangswelle) und Zwischenkupplungshardware. eAxle-Tests sind im Allgemeinen einfacher einzurichten, erfordern jedoch Achsprüfstände mit höherem Drehmoment, da die Getriebevervielfachung bereits integriert ist.
Wie wird der Getriebewirkungsgrad bei einem EVP-System gemessen??
Gleichzeitig: Motorwellendrehmoment × Motorwellengeschwindigkeit = mechanische Leistungsaufnahme zum Getriebe. Achsdrehmoment × Achsgeschwindigkeit = mechanische Leistungsabgabe vom Getriebe (Berücksichtigung des Geschwindigkeitsverhältnisses). Getriebewirkungsgrad = Ausgangsleistung / Eingangsleistung. Diese Berechnung läuft in der Prüfsoftware kontinuierlich in jedem Betriebspunkt ab.
Verfügt das Testsystem über eine Wechselrichtertestfunktion??
Ja. Der Leistungsanalysator misst sowohl den DC-Bus (Eingang zum Wechselrichter) und die 3-Phasen-AC-Klemmen (Ausgang vom Wechselrichter zum Motor), Ermöglicht die Berechnung des Wechselrichterwirkungsgrads getrennt vom Motorwirkungsgrad. Gesamtsystemeffizienz = (mechanischer Achsausgang) / (Elektrischer Eingang des DC-Busses).
Welche Märkte treiben die Nachfrage nach Testsystemen für den Elektroantriebsstrang an??
China bleibt der größte Markt, angetrieben durch GB/T 18488 Typgenehmigungsanforderungen. Der Nahe Osten wächst schnell, da regionale EV-Vorschriften in Kraft treten. Südostasien (Thailand, Indonesien, Vietnam) entwickelt sich zu einem Produktionszentrum für chinesische und westliche Elektrofahrzeugmarken, Schaffung einer Nachfrage nach lokalen Testmöglichkeiten. GUS-Märkte (Russland, Kasachstan) Die Akzeptanz von Elektrofahrzeugen steigt aufgrund lokaler Inhaltsanforderungen, die eine Validierungsfähigkeit im Land erfordern.
Abschluss
Das EV-Antriebsstrangtestsystem ist das wesentliche Werkzeug zur Validierung kompletter elektrischer Antriebsstränge vor der Fahrzeugintegration. Durch die Messung der Effizienz, NVH, und thermische Leistung auf Systemebene – nicht nur auf Motorebene – identifizieren Ingenieure Integrationsprobleme, die sonst nur bei teuren Tests auf Fahrzeugebene auftauchen würden.
Die EVP-Serie von EconoTest deckt Einzelmotor- bis Doppelmotor-Konfigurationen ab 50 kW zu 800 kW, mit vollständiger Fahrzyklus-Simulationsfunktion und Einhaltung chinesischer und internationaler EV-Standards.
→ Kontaktieren Sie uns um Ihre Antriebsstrangkonfiguration und die Anforderungen Ihres Testprogramms zu besprechen.
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