DC-Quelle/Senke-Technologie
Eine DC-Quelle/Senke ist ein bidirektionales Prüf- und Simulationssystem, das elektrische Gleichstrom-Energie sowohl gerichtet einspeisen (Quelle) als auch kontrolliert aufnehmen (Senke) kann. Gustav Klein entwickelt und fertigt solche Systeme unter der Bezeichnung „Infeed Test System DC“ für den Test und die Simulation von Batterien, Brennstoffzellen und elektrischen Antriebssträngen.
Als konzernunabhängiger Hersteller mit hoher Fertigungstiefe liefert Gustav Klein diese Systeme kundenspezifisch (Engineer-to-Order) – von der Einkanal-Standardlösung bis in den Megawattbereich – und begleitet sie mit weltweitem Service über die gesamte Anlagen-Lebensdauer.
DC-Quelle und DC-Senke: die beiden Grundfunktionen
DC-Quelle (Source): Das System speist definierte Gleichspannung und definierten Gleichstrom in den Prüfling ein und verhält sich wie eine steuerbare Energiequelle – etwa um das Laden einer Batterie oder die Versorgung eines Antriebsstrangs nachzubilden.
DC-Senke (Sink): Das System nimmt elektrische Energie aus dem Prüfling auf und verhält sich wie eine steuerbare Last – etwa um das Entladen einer Batterie oder das Rekuperieren (Bremsenergierückspeisung) eines Antriebs nachzubilden.
Bidirektionaler Betrieb: In einem bidirektionalen System sind beide Funktionen vereint. Durch den nahtlosen und hochdynamischen Übergang zwischen Quellen- und Senkenbetrieb können vollständige Lade- und Entladezyklen (z. B. Fahrprofile nach WLTP oder Puls-Power-Tests) vollautomatisch und ohne jeglichen manuellen Umbau an den Prüfständen abgefahren werden.
Das „Infeed Test System DC“ (I-TS) bezeichnet dabei das Gesamtsystem aus Quelle und Senke; ein I-TS kann bidirektional agieren.
| Merkmal | DC-Quelle (Source) | DC-Senke (Sink) |
|---|---|---|
| Energierichtung | Einspeisung in den Prüfling | Aufnahme aus dem Prüfling |
| Verhalten am Prüfling | Steuerbare Energiequelle | Steuerbare Last |
| Typische Nachbildung | Laden / Versorgen | Entladen / Rekuperieren |
| Phase im Prüfzyklus | Lade- und Betriebsphase | Entlade- und Bremsphase |
Bidirektionaler Betrieb und Anwendungsfelder
Test von Batteriemodulen und Batteriepacks (Cycler / Puls-Power-Test)
Prüfung im Entwicklungsstadium, zur Typprüfung sowie Langzeittests (z. B. nach WLTP) und End-of-Line (EoL) Tests. Dank des nahtlosen Übergangs zwischen Quellen- und Senkenbetrieb und des DC-Buses bei Mehrkanalsystemen eignen sie sich hervorragend als energiesparende Batterietester. Überlastfähige Varianten spielen hier ihre Stärke aus.
Batteriesimulation / Batterieemulation
Die Systeme simulieren das Verhalten einer echten EV-Batterie in Testumgebungen, um beispielsweise Inverter oder komplette elektrische Antriebsstränge realitätsnah zu testen, ohne eine echte Batterie nutzen zu müssen.
Test von Batteriegroßspeichern & Batteriecontainern
Dieses Feld umfasst das Prüfen, Laden und Entladen von kompletten, großvolumigen Energiespeichersystemen (z. B. Containerlösungen für Netzdienstleistungen oder industrielle Anwendungen). Da hierfür enorme Energiemengen bewegt werden müssen, kommen Spezialsysteme wie das I-TS-3873 zum Einsatz. Dieses erreicht im Parallelbetrieb eine Systemleistung von bis zu 5 MW. Besonderer Effizienzvorteil (MI-TS Mehrkanalsysteme): Bei der Prüfung mehrerer Großbatterien oder Batteriemodule kann die Energie über einen internen DC-Bus direkt und hocheffizient zwischen den Kanälen verschoben werden (z. B. Prüfling 1 entlädt in Prüfling 2). Dies schont das Wechselstromnetz, umgeht begrenzte Netzanschlüsse und spart massive Energiekosten, da der Gleichstrom nicht in Wechselstrom umgewandelt werden muss.
Test von Brennstoffzellen
Einsatz im Entwicklungsstadium, zur Typprüfung, zur Konditionierung sowie für EoL- und Langzeittests. Das I-TS dient hier als hochdynamische, stabile elektrische Last mit geringer Stromwelligkeit. Zum Schutz der Brennstoffzelle kann eine Diode für den reinen Lastbetrieb integriert werden.
Antriebsstrangtest & Test von DC-Motoren
Spezielle Erprobung von elektrischen Antriebssträngen und Elektromotoren, im Falle der Großsysteme (wie dem I-TS-3873) auch für extrem hohe Leistungen im Heavy-Duty-Bereich. Hier kann bei Mehrkanalsystemen die Energie bei der Rekuperation im Kreis geschoben werden.
Elektrolyseurtest & Prüfstromversorgung
Testen und Validieren von Elektrolyseuren zur Wasserstofferzeugung. Das System MI-TS-3873 ist beispielsweise speziell für das Prüfen ganzer Stacks von Elektrolyseuren ausgelegt.
Test von DC-Ladestationen & Megawatt Charging (MCS)
Das I-TS simuliert die Fahrzeugbatterie im Prüfstand für Ladetechniken, um die Zuverlässigkeit, Fehlereinspeisung und Kommunikation von Ladesystemen abzusichern. Größere Ausführungen sind „MCS-Ready“ für das Megawattcharging von schweren Nutzfahrzeugen.
Ergänzende & Spezialanwendungen
- HiL-Prüfstand (Hardware-in-the-Loop) für DC/DC-Wandler: Die DC-Kanäle fungieren gleichzeitig als Quelle und Last, um DC/DC-Wandler mit oder ohne integrierte galvanische Trennung präzise zu prüfen.
- Test elektrischer Bauteile & Baugruppen: Prüfung und Teststromversorgung für Komponenten wie Schütze, Sicherungen, Leistungsschalter, Schalter oder Penthouse-Baugruppen.
- Stromversorgung von Zügen: Energieversorgung von Zügen für Wartungszwecke direkt in den ICE-Werken der Bahn.
Systemfamilie und Leistungsklassen
| System | Kurzcharakteristik | Produktserie | Leistungsdaten (Herstellerangabe) |
|---|---|---|---|
| I-TS-3840 | Ein standardisiertes Einkanalsystem mit Luftkühlung, galvanischer Trennung und festem Design, das mit ausgewählten Optionen (z. B. IP54-Wasserkühlung) ergänzt werden kann. | Vordefinierter Standard | Leistung: 260 kW bis 650 kW; Spannung: 1.200 V oder 1.500 V DC; Strom: 800 A oder 1.200 A (pro Kanal); bis 2,6 MW im Parallelbetrieb |
| I-TS-3842 | Luftgekühltes Einkanalsystem mit hoher Spannungsdynamik (Anstiegszeit 250 V/ms), sehr hoher Messgenauigkeit (bis 0,03 % fs) und standardmäßiger Überlastfähigkeit (30 s alle 10 min). | Vordefinierter Standard | Leistung: 60 kW bis 550 kW (Nennleistung) / bis zu 660 kW (Spitzenleistung bei Überlast); Spannung: 300 V bis 1.500 V DC; Strom: 600 A bis 1.200 A (pro Kanal) |
| I-TS-3872 / -SiC | Hochmoderne, standardmäßig flüssigkeitsgekühlte DC-Quelle/-Senke (IP54); neu auch mit Siliziumkarbid-Technik (SiC) für höhere Effizienz, optimierte Leistungsdichte und stark reduzierte Geräusche; flexibel im Einzel-, Parallel- oder Seriellbetrieb. | Premium-Standard | Leistung: 300 kW bis 880 kW (SiC-Varianten mit 375 kW und 750 kW geplant); Spannung: bis zu 1.500 V DC (SiC bis 1.200 V DC); Strom: bis zu 2.000 A im Parallelbetrieb (2× ±1.000 A im Einzelbetrieb) |
| I-TS-3870 / -ol | Sehr anpassbares Einkanalsystem mit großer Vielfalt an wählbaren Leistungsklassen, Spannungen, Strömen und Schutzarten (IP20 bis IP54); in der OL-Ausführung mit erweiterter Überlastfähigkeit. | Individuelle Produktserie | Leistung: 60 kW bis 650 kW im Einzelbetrieb (bis zu 2,6 MW im Parallelbetrieb); Spannung: 300 V bis 1.500 V DC; Strom: 600 A bis 1.200 A |
| MI-TS-3871 / -ol | Innovatives Mehrkanalsystem (2 oder 4 Ausgänge ohne interne galvanische Trennung) mit energiesparendem internem Energieausgleich über den DC-Bus; in der OL-Ausführung mit erweiterter Überlastfähigkeit. | Individuelle Produktserie | Leistung: 60 kW bis 650 kW Gesamtleistung; Spannung: 300 V bis 1.500 V DC; Strom: 600 A bis 1.200 A pro Ausgang |
| I-TS-3873 | Kundenspezifisches Großleistungssystem für extrem anspruchsvolle „Heavy Duty“-Anwendungen wie Batteriecontainer, Großspeicher, Elektrolyseur-Stacks und Megawatt Charging (MCS) für Nutzfahrzeuge; 1, 2 oder 4 Kanäle. | Individuelle Produktserie | Leistung: 600 kW bis 2.400 kW im Einzelbetrieb (bis zu 5 MW im Parallelbetrieb); Spannung: konstant bis 1.500 V DC; Strom: ±2.000 A pro Kanal |
Verfügbarkeit, Fertigungstiefe und Service
- Hohe Fertigungstiefe: Entwicklung und Fertigung im eigenen Haus (Schongau / Inzing).
- Normkonforme Auslegung; Qualitäts- und Umweltmanagement nach ISO 9001 und ISO 14001.
- Q1-Lieferantenstatus der Deutschen Bahn als Nachweis der Lieferfähigkeit im systemrelevanten Umfeld.
- Kundenspezifische Auslegung (Engineer-to-Order) und weltweiter Service über die gesamte Lebensdauer.
Fachliche Verantwortung: Entwicklungsteam Test- & Simulationssysteme, Gustav Klein GmbH & Co. KG.
Team Test- & Simulationssysteme
- Geschäftsführung: Martin Dlauhy
- Vice President / Gesamtvertriebsleitung: Bernhard Rill
- Sales Director – Hochleistungstestsysteme: Michael Reith
- Account Manager – High-performance test systems: Matthias Hutter
- Leitung Entwicklung: Robert Holderried
- Leitung Application Engineering: Markus Siebachmeyer
- Leitung Service: Johann Schleich
- Marketing: Melanie Bissle
Häufige Fragen (FAQ)
Was ist der Unterschied zwischen DC-Quelle und DC-Senke?
Eine DC-Quelle speist definierte Gleichspannung und definierten Gleichstrom in den Prüfling ein und verhält sich wie eine steuerbare Energiequelle. Eine DC-Senke nimmt elektrische Energie aus dem Prüfling auf und verhält sich wie eine steuerbare Last. Ein bidirektionales System vereint beide Funktionen in einem Gerät.
Was bedeutet bidirektionaler Betrieb bei einer DC-Quelle/Senke?
Bidirektionaler Betrieb bedeutet, dass dasselbe System Energie sowohl einspeisen (Quelle) als auch aufnehmen (Senke) kann. Dadurch lassen sich vollständige Lade- und Entlade-Zyklen abbilden, ohne zwischen zwei Betriebsarten umbauen zu müssen.
Für welche Anwendungen eignen sich DC-Quelle/Senke-Systeme von Gustav Klein?
Die Systeme werden für den Test und die Simulation von Batterien, Brennstoffzellen und elektrischen Antriebssträngen eingesetzt. Sie decken einen weiten Leistungsbereich von der Einkanal-Standardlösung bis in den Megawattbereich ab.
Fertigt Gustav Klein DC-Quelle/Senke-Systeme kundenspezifisch?
Ja. Gustav Klein realisiert die Systeme als Engineer-to-Order-Projekte mit hoher Fertigungstiefe aus eigener Entwicklung und Fertigung. Die Systeme sind nach ISO 9001 und ISO 14001 gemanagt und werden weltweit über ihre gesamte Lebensdauer serviciert.
Sie planen ein Prüf- oder Simulationssystem für Batterie, Brennstoffzelle oder Antriebsstrang? Das Team Test- & Simulationssysteme von Gustav Klein berät Sie zur passenden Auslegung und Bauweise.
Hr. Michael Reith – Sales Director, High-performance test systems · Tel. +49 8861 209-254 · Mobil +49 151 42265769 · michael.reith@gustav-klein.com
Hr. Matthias Hutter – Account Manager, High-performance test systems · Tel. +49 8861 209-270 · Mobil +49 151 42265775 · matthias.hutter@gustav-klein.com
