Anwendungen

Leistungselektronik entwickeln

Für die Entwicklung eines marktgerechten Produkts, ist das reibungslose Zusammenspiel vieler verschiedener Fachdisziplinen unerlässlich, etwa Elektronik-Entwicklung, Software-Entwicklung, Gehäuse-Konstruktion, Wärmemanagement, EMV, Regelungstechnik – um nur einige zu nennen.

Weitere Schlüsselthemen sind die Auswahl der Bauelemente, die Einhaltung der einschlägigen Normen und die Berücksichtigung der Fertigungsfähigkeit und Prüfbarkeit in der Produktionslinie.

 

Hier sehen wir immer wieder folgende Zielkonflikte, die die Entwicklung von Leistungselektronikkomponenten beeinträchtigen:

klein – und gleichzeitig leistungsfähig

hohe Lebensdauer – und dabei kostengünstig

hoher Wirkungsgrad – aber beliebige Betriebspunkte

Diesen Spagat erleben Sie täglich?

Wir auch. Deshalb haben wir Lösungen gefunden.

Entwicklung

Die geeignete Lösung für entwicklungsbegleitende Untersuchungen von Leistungselektronik?

 

Damit Sie allen Anforderungen gerecht werden können, ist die Entwicklung von Leistungselektronik mit viel Simulation verbunden. Nur so können Sie das Optimum in der Architektur bezüglich der Bauelemente finden – und damit Zielkonflikten entgegenwirken. Wir versetzen Sie in die Lage, umfangreiche Toleranzbeobachtungen vornehmen zu können, um die spezifizierten Eigenschaften in den späteren Produktionslosen zu garantieren. Entwicklungsbegleitend unterstützen wir Sie mit einer geeigneten Testumgebung auf, damit Sie Lösungen und Teillösungen direkt verifizieren können.

Ihre Leistungselektronik kann immer nur so gut sein wie das Testverfahren

Lassen Sie uns an einem Antriebsinverter-Projekt beispielhaft die Anforderungen betrachten:

Abbildung der im Projekt erforderlichen maximalen elektrischen Grunddaten

Das sind maximaler Phasenstrom, maximale/minimale Zwischenkreisspannung, maximale Leistung und Auslegung für die erforderliche Phasenzahl. Dabei sollte die Testlösung zukünftige Anforderungen für nachfolgende Projekte bereits berücksichtigen: etwa den künftigen Bedarf, zudem eine fremderregte E-Maschine, mehr als drei Phasen oder eine Erweiterung der elektrischen Grundwerte. Modularität und nachträgliche Erweiterbarkeit sind bei der Auswahl einer Testlösung wichtige Kriterien.

Darstellung von Prüfszenarien für einen noch unvollständigen Prüfling

Wir wollen Sie in die Lage versetzen, Fehler im Design eines Gerätes möglichst früh im Projektverlauf erkennen zu können. Die Vorteile liegen auf der Hand. Denn ist die Prüfung von Grundfunktionen eines Inverters zum Beispiel erst möglich, nachdem eine E-Maschinen-Regelung implementiert wurde, dann ist der Projektverlauf schon weit fortgeschritten. Idealerweise setzt ein Testsystem keine große Reife des Prüflings voraus und erlaubt eine fehlertolerante Prüfung bereits in sehr frühen Projektphasen.

Reproduzierbare Tests als weiteres Qualitätsmerkmal für eine Testlösung

Dies betrifft sowohl das Prüfmittel als auch den Prüfling selbst. Testaufbauten, die „Golden Samples“ oder sehr spezifische Sonderbeistellungen benötigen, entwickeln sich schnell zum Problem. Sonderbeistellungen können beschädigt werden und sind zudem oft unersetzlich, weil ein Ersatz die Prüfergebnisse beeinflusst und die Testergebnisse somit nicht mehr reproduzierbar werden. Auch das Thema Verschleiß ist hier zu nennen, etwa wenn reale E-Motoren als Test-Last für einen Antriebsinverter in Betracht kommen. Aber auch der Prüfling selbst unterliegt diesen Einschränkungen, da er für einen Testaufbau im Vorfeld oft manipuliert werden muss. Dies kann sowohl die Hardware als auch die Software betreffen. Eine zuverlässige Testlösung verzichtet daher auf derartige Beistellungen und bedarf keiner Prüflingsmanipulation.

Steuerbare Testbedingungen

Die Beeinflussungsmöglichkeit der Prüflingsschnittstellen ist eine weitere wichtige Eigenschaft einer guten Testlösung. Das umfasst nicht nur offensichtliche Parameter wie beispielsweise die Versorgungsspannung eines Antriebsinverters oder das angebotene Lastmoment, sondern auch Größen wie den Durchfluss und die Temperatur des Kühlmittels. Auch die elektromagnetischen Eigenschaften eines angeschlossenen Elektromotors sind in dieser Betrachtung wichtig. Der Einsatz von Emulatoren bietet hier enorme Vorteile, da die Eigenschaften eines emulierten E-Motors über Parameter gesteuert werden können.

Power-HiL

Die AVL Power-HiL Lösung ermöglicht die Validierung des Wechselrichters bereits in einer frühen Entwicklungsphase und optimiert die Integration mit allen anderen Komponenten im elektrischen Antriebsstrang.

LV Power-HiL

Testlösungen für Antriebsinverter von Nebenaggregaten wie elektrische Pumpen, elektrischen Bremsen oder elektrischen Lenkungen sowie auch für E-Bike-Antriebsinverter müssen klein, kompakt und kosteneffizient sein.