Die Prüfung der Leistungselektronik von Elektro- und Hybridfahrzeugen stellt Anforderungen, die die Fähigkeiten der üblichen Prüfsysteme der Automobilelektronik übersteigen. Es werden rückspeisende Spannungsversorgungen bei etwa 500V bei Strömen bis 400A und Leistungen bis 120kW benötigt. Die von der Baugruppe angesteuerte elektrische Maschine muss im Original betrieben oder nachgebildet werden. Die Prüflinge müssen darüber hinaus mit einem flüssigen Medium temperiert werden.
IRS entwickelt und fertigt Prüfsysteme für die Leistungselektronik von Elektro- und Hybridfahrzeugen für die genannten Leistungsbereiche. Dabei werden je nach Anforderung
- gekoppelte elektrische Maschinen für den vollen Leistungsbereich oder
- induktive Ersatzlasten für Simulation des vollen Strombereiches
eingesetzt.
IRS zeichnet sich hier als Generalunternehmer verantwortlich für die Gesamtanlage einschließlich:
- Maschinen und Umrichter (z.B. 12000 U/min, 100kW)
- HV-Batteriesimulation (z.B. 500V, 400A)
- Temperaturschrank + Medientemperierung (z.B. -40°C … 105 °C)
- Galvanisch getrennte Messtechnik mit CompactRIO von NI
Konzepte
Beim Betrieb mit gekoppelten elektrischen Maschinen bis 100kW Dauerleistung sind energieeffiziente Rückspeisemechanismen unverzichtbar, um die Leistungsaufnahme gering zu halten. Dabei wird die Versorgung des Prüflings – die Batteriesimulation - von der erzeugten Energie der elektrischen Maschinen gespeist. Es müssen nur die Verluste der Anlage vom Netz entnommen werden.
Arbeitet der Prüfling (ECU) im motorischen Betrieb, wirkt die zweite Maschine als Generator und damit als Bremsmaschine, die die erzeugte Energie in die Batteriesimulation speist.
Arbeitet der Prüfling im generatorischen Betrieb, also als ‚Bremse' erfolgt der Energiefluss umgekehrt.
Mit diesen Anlagen lassen sich verschiedene Fahrprofile abfahren, bei denen Drehzahl und Drehmoment unabhängig voneinander simuliert werden.
Beispiele für Betrieb mit elektrischer Maschine
Beim Betrieb mit elektrischer Maschine wird die Umgebung des Prüflings optimal und realitätsnah nachgebildet. Es lassen sich reelle Fahrprofile simulieren.
Umgesetzte Projekte
- EOL (End-Of-Line) Tester für Leistungselektronik eines Elektrofahrzeugs
- Lebensdauersimulationsanlage für Leistungselektronik verschiedener Hybridfahrzeuge (4 Prüfplätze )
Beispiel für Betrieb mit induktiver Last
Beim Betrieb mit induktiver Last wird auf die elektrische Maschine verzichtet. Der Vorteil liegt im deutlich geringeren Preis und kleineren Ausmaßen der Anlage.
Über die induktive Last kann der volle Strombereich simuliert werden, der letztlich für die Erwärmung des Prüflings verantwortlich ist. Die erzeugte Wirkleistung und damit die Verluste sind gering.
Die Motorlagesensoren werden mit einem von IRS entwickelten CompactRIO-Modul - dem Resolversimulator - nachgebildet.
Umgesetzte Projekte:
- Lebensdauersimulationsanlage für Leistungselektronik (10 Prüfplätze)
