Anwendung

Leistungselektronik validieren

Die Entwicklung von Leistungselektronik erfolgt gemäß Spezifikation und Verifizierung entlang des V-Prozesses oder – im Zuge der Digitalisierung – in einer iterativen Endlosschleife und einem fortlaufenden Wechsel von Spezifikation und Verifikation in zeitlich und inhaltlich kleinen Schleifen. In jedem Fall steht der Definition einer Eigenschaft (Spezifikation) immer die Aktivität der Verifizierung (Überprüfung) gegenüber. Für die Verifizierung von Leistungselektronik muss geklärt werden, in welcher Testumgebung und zu welchem Zeitpunkt im Entwicklungsprojekt die spezifizierten Eigenschaften nachgewiesen werden sollen. Dabei ist zu beachten, dass die jeweilige Testumgebung eine Nachweisführung

grundsätzlich ermöglicht

auf reproduzierbare Weise ermöglicht

dies effizient (also wirtschaftlich und schnell) ermöglicht

möglichst früh im Projekt ermöglicht.

Frühzeitige Maßnahmen und geeignete Testumgebungen

Entwickler wissen: Der Zeitpunkt, zu dem eine Abweichung festgestellt wird, hat maßgeblichen Einfluss auf den Aufwand für die Fehlerbehebung.

Wird zum Beispiel ein Fehler in der Hardware eines Antriebsumrichters bereits in den ersten Entwicklungsmustern entdeckt, so kann eine Korrektur meistens mit vergleichsweise geringem Aufwand und ohne große Rückwirkungen auf den Terminplan erfolgen. Tritt der Fehler jedoch erst bei der Integration des Antriebsumrichters mit der E-Maschine – oder schlimmstenfalls erst im Feld nach der Auslieferung von Fahrzeugen – auf, ist der Schaden ungleich höher.
Aus diesem Grund haben Sie berechtigterweise ein großes Interesse, Tests an Komponenten grundsätzlich möglichst weit nach vorne zu verlagern. Unsere Testumgebungen sind der Schlüssel dazu.

Validierung

Worauf Sie bei der Validierung achten sollten?

Idealerweise erfolgt die Validierung des Antriebsumrichters unabhängig von der E-Maschine, sodass erst der verifizierte Umrichter mit der (ebenfalls verifizierten) E-Maschine zu einem Antrieb (E-Drive) integriert wird.

Mangels geeigneter Testumgebungen für den Antriebsinverter wird jedoch oftmals die Validierung der beiden Komponenten (Umrichter und Motor) mit der Integration des E-Drives vermischt und eine isolierte Validierung des Antriebsinverters außer Acht gelassen. Diese gegenseitigen Abhängigkeiten machen Testprozesse unnötig komplex und langwierig. Weiteres Manko: geringe Testabdeckung und Testtiefe.

Eine optimale Testumgebung für einen Antriebsinverter:

kommt ohne die E-Maschine aus

erlaubt es den ganzen Spezifikationsrahmen zu verifizieren (Validierung)

verzichtet auf eine Manipulation des Prüflings (Hardware wie Software)

Anstelle rein signalbasierter HiL-Systeme:

beste Erfahrungen mit Power-Hardware-in-the Loop (Power-HiL) Systemen

 

 

Unsere Erfahrung bei AVL SET zeigt, dass durch Power-Hardware-in-the Loop (Power-HiL) Systeme eine optimale Testumgebung gewährleistet ist. Rein signalbasierte HiL-Systeme sind keine geeigneten Testumgebungen für Leistungselektronik, da die meisten Spezifikationspunkte einer Leistungselektronik damit nicht verifiziert werden können. Das gilt für die Hardware wie für die Software -und ganz besonders auch für Sicherheitsthemen.

 

Zudem muss der Prüfling hierfür stark manipuliert werden – und damit befinden sich eine Vielzahl der Komponenten nicht mehr im Testloop.  

Aus unserer Erfahrung können Signal-HiL-Systeme lediglich als Teillösungen zur Klärung grundsätzlicher Softwarefunktionen in Betracht gezogen werden. Immer  vorausgesetzt, dass es dabei nicht um die Qualifizierung von Sicherheitsfunktionen geht!

Je nach Verifikations- bzw. Validierungstätigkeit können unterschiedliche Testumgebungen zum Einsatz kommen, die den verschiedenen Testanforderungen funktional und kommerziell gerecht werden. AVL SET bietet geeignete optimierte Lösungen für die unterschiedlichen Testanforderungen an:

Bauteilauswahl

Entwicklungstests

Validierungstests

Power Component Tester

Während des Validierungsprozesses ist die Bestimmung der elektrischen Leistung von passiven und aktiven Komponenten sowie von leistungselektronischen Bauteilen oft komplex. Je nach Testfall müssen verschiedenen Quellen oder Senken kombiniert werden.

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.