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Wie moderne Netzgeräte zur Vernetzung im Automotive-Testumfeld beitragen.

Moderne Netzgeräte sind Schlüsselelemente in vernetzten, industriellen Prüfumgebungen. Um den steigenden Anforderungen an Batterie- und Hochleistungssysteme in Elektrofahrzeugen gerecht zu werden, müssen die Geräte weitaus mehr bieten als die reine Versorgung mit Strom. Als integraler Bestandteil automatisierter Testsysteme im Zeitalter von Industrie 4.0 tragen sie entscheidend zur Effizienz und Sicherheit von aktuellen und zukünftigen Prüf- und Validierungsaufgaben bei. Dieser Artikel zeigt auf, welche Funktionalitäten moderner Netzgeräte im Fokus stehen, um mit produktiven, flexiblen Testsystemen den Technologieentwicklungen im Automotive-Sektor zukunftssicher und wirtschaftlich zu begegnen.

dataTec Redaktion

12.08.2025

Lesedauer 6 Min.

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Der Anspruch an produktive Prüf- und Validierungssysteme steigt mit dem rasanten Technologiefortschritt im Automotive-Sektor, insbesondere im Bereich der Elektromobilität. Komplexe Batteriespeichersysteme, Brennstoffzellen, On-Board-Controller (Zone Controller) oder On-Board-Charger sollen sicher und reproduzierbar getestet werden. Neue Designs sollen effizient in den Fertigungsprozess überführt werden. Und mit jeder Weiterentwicklung solcher Hochleistungssysteme ändern sich die Prüfanforderungen und Testparameter. Der Aufbau eines flexiblen Systems, das sich an aktuelle und zukünftige Testanforderungen anpassen lässt, rückt in den Mittelpunkt.

Bei der Umsetzung vernetzter Prüfstrategien übernehmen moderne, bidirektionale DC-Stromversorgungen eine zentrale Funktion. Die programmierbaren Netzgeräte tragen wesentlich zur Effizienz, Sicherheit und Digitalisierung in automatisierten Prüfumgebungen und erfüllen wichtige Anforderungen im Zeitalter von Industrie 4.0 – von der Optimierung der Energieeffizienz bis zur Minimierung des Platzbedarfs und der Betriebskosten.

Anforderungen an Netzgeräte bei der Testautomatisierung.

Für die anspruchsvollen Testanwendungen im Bereich Automotive müssen Netzgeräte (Stromversorgungen) sowohl technische als auch wirtschaftliche Anforderungen erfüllen. Ein zentraler Aspekt ist die Datenkommunikation über standardisierte Schnittstellen wie Ethernet, CAN oder RS-422/485. So lassen sich die Stromversorgungen nahtlos in SPS-basierte Automatisierungsumgebungen integrieren und zentral steuern.

Ein oft unterschätzter Punkt ist hier die digitale Steuerungsverzögerung (latency). Diese sollte möglichst gering sein, da insbesondere in Echtzeitanwendungen eine deterministische Signalverarbeitung mit vorhersehbarer Reaktionszeit erforderlich ist. Um maximale Steuerpräzision zu gewährleisten, setzen viele Anwender zusätzlich auf analoge Remote-Steuerungen. Daher sollte die SPS sowohl digitale als auch analoge Schnittstellen unterstützen.

Die Skalierbarkeit des Systems spielt ebenfalls eine wichtige Rolle. Die Netzgeräte sollten so konzipiert sein, dass der Kunde die installierte Leistung bei steigendem Bedarf problemlos erweitern kann. Modulare Bauweisen oder die Möglichkeit, mehrere Geräte durch Parallel- bzw. Reihenschaltung miteinander zu verbinden, bieten hier maximale Flexibilität, Investitionssicherheit und Zukunftsfähigkeit.

Um eine maximale Ausgangsleistung pro Höheneinheit (HE) zu realisieren, ist zudem eine hohe Energiedichte der Netzgeräte entscheidend. Dies ermöglicht die effiziente Nutzung des verfügbaren Gerätevolumens, vor allem in kompakten Testsystemen oder bei begrenztem Platzangebot in der Fertigung. Ein bestmöglicher Wirkungsgrad mit Rückspeisung von überschüssiger Energie ins Versorgungsnetz minimiert Energieverluste sowie zusätzlichen Kühlaufwand und senkt somit die Betriebskosten. Die Betrachtung der Gesamtkosten über den Lebenszyklus („Total Cost of Ownership“) ist für Investitionsentscheidungen essenziell.

Flexibilität bei der Kühlung kann ein weiteres Kriterium sein: Je nach Umgebungsbedingungen sollte ein modernes Netzgerät sowohl mit Wasserkühlung als auch mit Lüfter (luftgekühlt) verfügbar sein. So lässt sich das Kühlsystem optimal an die Infrastruktur anpassen.

Integration moderner Netzgeräte in die Prüfumgebung.

Im Kontext von Industrie 4.0 ist die Automatisierung von Prüfabläufen ein zentrales Ziel.

Moderne Netzgeräte verfügen über standardisierte Kommunikationsschnittstellen (USB, CAN etc.). Dies ermöglicht die nahtlose Einbindung in Netzwerke sowie übergeordnete Test- und Steuerungssysteme (z. B. PLC) – mit schneller und zuverlässiger Datenübertragung zwischen Stromversorgung, Prüfstandsteuerung und weiteren Mess- und Automatisierungskomponenten. Über standardisierte Befehlsprotokolle wie SCPI oder ModBus lassen sich Steueranweisungen, Messwerte und Statusinformationen austauschen, was die Systemintegration erleichtert.

Moderne Stromversorgungen liefern nicht nur Energie, sondern übernehmen auch Mess-, Überwachungs- und Steueraufgaben. Sie erfassen Betriebsdaten, überwachen Grenzwerte und können im Fehlerfall automatisiert Schutzmaßnahmen einleiten. Die erfassten Daten werden an zentrale Systeme weitergegeben, die eine übergreifende Auswertung und Optimierung der Prüfprozesse ermöglichen.

Netzgeräte-Funktionalitäten im Automotive-Testumfeld.

Moderne Netzgeräte unterstützen eine einheitliche, zentralisierte Testumgebung – ideal für die Anforderungen vernetzter Prüfstrategien im Automotive-Bereich. Im Fokus stehen zukunftssichere, skalierbare und wirtschaftliche Testlösungen, die den wachsenden Herausforderungen der Elektromobilität gerecht werden. Programmierbare DC-Stromversorgungen sind dabei essenzielle Bausteine eines intelligenten Prüfkonzepts im Sinne von Industrie 4.0. Ihre Technologie steigert nicht nur die Effizienz, sondern auch die Sicherheit von Prüfabläufen im komplexen Testumfeld der Automobilindustrie, vor allem durch folgende Kernfunktionen:

Bidirektionale Funktionalität:
Die Netzgeräte können sowohl als Strom- und Spannungsquelle arbeiten als auch als elektronische Last (Senke). Dies spart Platz und Anschaffungskosten.

Regenerative Energierückspeisung:
Mit Wirkungsgraden von bis zu 96,5 % sorgen die nachhaltigen Geräte für eine erhebliche Energie- und Kosteneinsparung.

Autoranging:
Flexible Ausgangsstufen ermöglichen den Betrieb in einem breiten Spannungs- und Strombereich für vielseitige Testanwendungen.

Modularität und Skalierbarkeit:
Über Bus-Systeme lassen sich mehrere Geräte für eine Leistungssteigerung koppeln. Die zentrale Steuerung und Überwachung werden dadurch erheblich erleichtert.

Spezifische Automotive-Anwendungen:
Simulationsfunktionen für Batteriesysteme ermöglichen die präzise Abbildung realer Einsatzszenarien, etwa für Fahrtests, Batterierecycling, Second-Life-Analysen von Akkus, Brennstoffzellen- oder On-Board-Charger-Tests.

Schutzfunktionen:
Integrierte Überwachungsmechanismen wie Überspannungs-, Überstrom-, Überlastungs- und Überhitzungsschutz, gewährleisten den sicheren Betrieb – auch beim Umgang mit hohen Strömen und Spannungen.

Mit der Geräteserie EA-PUB 10000 6U bietet Elektro-Automatik eine leistungsstarke Lösung für industrielle Testumgebungen. Typische Anwendungsfelder sind Tests von Leistungselektronik in E-Fahrzeugen, On-Board-Charger-, Brennstoffzellen- und Batterietests sowie die Batteriesimulation oder Prüfprozesse im Batterierecycling. Die programmierbaren Netzgeräte liefern 60 kW pro Einheit (6U) und sind mit einer Vielzahl standardisierter Schnittstellen optimal auf die Integration in vernetzte Prüfumgebungen ausgelegt. Durch die Master-Slave- und Share-Bus-Technologie lassen sich bis zu 64 Geräte (max. 3,84 MW) zu einem Gesamtsystem zusammenschalten. Dies erleichtert die Skalierung der Prüfkapazitäten und die zentrale Überwachung aller Testparameter. Softwarelösungen wie EA-Power Control und EA-Battery Simulator unterstützen die effiziente Verwaltung, Steuerung und Dokumentation von Testprozessen.

Serie

EA Elektro-Automatik
PUB10000 Serie

Bidirektionale DC Netzgeräte, 1 Kanal, bis 2.000 V, bis 480 A, 60 kW, 6 HE

Preis abhängig von Modellauswahl

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Serie

EA Elektro-Automatik
PUB10000 Serie

Bidirektionale DC Netzgeräte, 1 Kanal, bis 2.000 V, bis 1.000 A, 30 kW, 4 HE

Preis abhängig von Modellauswahl

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Anforderungen moderner Fahrzeugelektronik an die Stromversorgung.

Die zunehmende Komplexität und Leistungsdichte moderner Fahrzeugelektronik stellt Testumgebungen und die eingesetzten Netzgeräte vor besondere Herausforderungen. Immer leistungsfähigere Batteriesysteme, Hochvolt-Komponenten und eine Vielzahl von Sensoren und Aktoren erfordern eine dynamische, präzise und sichere Stromversorgung. Nur mit adäquater Messtechnik lassen sich die Qualität und Sicherheit in der Entwicklung und Validierung von Fahrzeugelektronik nachhaltig sicherstellen. Testsysteme müssen flexibel und anpassbar sein, um neue Funktionen und Konfigurationen zuverlässig zu prüfen und mit dem Innovationstempo der Branche Schritt zu halten.

Zentrale Herausforderungen für Netzgeräte im Automotive-Testprozess:

Hohe Ladeleistungen und Schnellladetechnologien:
Die Verbreitung von Ultra-Schnellladestationen mit Ladeleistungen von 350 kW und mehr erfordert Netzgeräte, die hohe Ströme und Spannungen präzise und sicher bereitstellen.

Bidirektionales Laden und Vehicle-to-Grid (V2G):
Netzgeräte müssen Energie nicht nur liefern, sondern auch aufnehmen und ins Netz zurückspeisen können. Das stellt besondere Anforderungen an die Steuerbarkeit und Sicherheit der Stromversorgung.

Schnelle Reaktionszeiten und Echtzeitfähigkeit:
Komplexe Steuergeräte und Batteriemanagementsysteme benötigen eine dynamische, latenzarme Versorgung, um schnelle Lastwechsel und realitätsnahe Fahrbedingungen zu simulieren, z. B. für Hardware-in-the-Loop-Prüfstände (HiL-Simulation).

Vielfältige Kommunikationsstandards:
Die Integration in automatisierte Testumgebungen erfordern Netzgeräte mit vielseitigen, standardisierten Schnittstellen (z. B. CAN, Ethernet, Modbus).

Erhöhte Sicherheitsanforderungen:
Mit steigender Energiedichte und Komplexität der Systeme wachsen die Anforderungen an Überwachungs- und Schutzfunktionen der Netzgeräte, um Schäden am Prüfling und Testpersonal zu vermeiden.

Kritische Komponenten:
Systeme wie Bremsen, Batteriemanagement oder Fahrerassistenz sind sicherheitsrelevant; Abweichungen in der Stromversorgung können gravierenden Folgen haben. Präzise Netzgeräte sind Voraussetzung, um die Zuverlässigkeit und Sicherheit der Komponenten unter realistischen Bedingungen zu validieren.

Hohe Testabdeckung:
Um sämtliche Betriebszustände und Szenarien abzudecken, sind umfangreiche und automatisierte Tests notwendig, die auch Grenzbereiche und Fehlerfälle abbilden.

Normenkonformität:
Automotive-Komponenten unterliegen strengen internationalen Normen (z. B. ISO, IEC). Die Einhaltung dieser Vorgaben setzt präzise Mess- und Testbedingungen voraus, die nur mit hochgenauen Netzgeräten realisierbar sind.

Zusammenfassung und Ausblick.

Moderne Netzgeräte leisten einen entscheidenden Beitrag zur Effizienzsteigerung und Sicherheit im anspruchsvollen Testumfeld der Automobilbranche. Im Fokus stehen zukunftsfähige, skalierbare und auch wirtschaftliche Lösungen, die den wachsenden Anforderungen und schnellen Entwicklungszyklen der Elektromobilität gerecht werden. Geräte wie die Serie EA-PUB 10000 6U erfüllen zentrale Aufgaben vernetzter, automatisierter Prüfsysteme und bieten die notwendige Flexibilität für zukünftige Technologien. Mit der fortschreitenden Entwicklung in Bereichen wie autonomes Fahren, Schnelllade-Infrastrukturen und Batteriesysteme werden der Anspruch an produktive Prüf- und Validierungssysteme und der Bedarf an präzisen, leistungsstarken Stromversorgungen weiter steigen. Moderne Netzgeräte leisten wesentlich mehr als die reine Stromlieferung – sie sind integraler Bestandteil zentralisierter, selbstoptimierender Testsysteme für die Fahrzeugelektronik der nächsten Generation.

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