Bei Elektrofahrzeugen ist die Leistungselektronik für mehrere Funktionen von entscheidender Bedeutung. Am wichtigsten ist jedoch der Traktionswechselrichter, der den Gleichstrom aus einer Hochspannungsbatterie in Wechselstrom umwandelt, um die Traktionsantriebe eines Elektrofahrzeugs zu versorgen. Die verschiedenen Antriebskonzepte wie Vorder- oder Hinterachsantrieb oder auch Radnabenmotoren erfordern heute eine hohe Präzision, höhere Grundfrequenzen und unterschiedliche Motorkonzepte. Der Schwerpunkt der Entwicklung liegt stets auf der Steigerung von Leistung und Effizienz, was zu neuen Steuerungsansätzen, Antriebskonzepten, Leistungselektronik, zum Beispiel Siliciumcarbid (SiC), und Motortypen führt. Die Antriebseinheit wird von verschiedenen Fahrzeugfunktionen genutzt und muss in das Fahrzeugnetz integriert werden. Dadurch gestalten sich auch der Integrationsprozess und die Entwicklung von Schnittstellen komplexer.
Darüber hinaus werden elektrische Antriebssysteme auch in einer Vielzahl anderer Anwendungen eingesetzt. Ähnliche Antriebssysteme und Steuerungsansätze mit noch leistungsfähigeren Motoren werden in industriellen Anwendungen sowie in der Luftfahrt, im Schienenverkehr und in Off-Highway-Anwendungen eingesetzt. Und Elektrofahrzeuge sind heute mit zahlreichen Hilfsantrieben in Anwendungen wie Klimaanlagen, elektromechanischen Servolenkungen oder elektronischen Bremssystemen ausgestattet.
Herausforderungen
Im Vergleich zu konventionellen Motoren, bei denen das Steuergerät nur die Steuersignale liefert und die Energie durch die Verbrennung erzeugt wird, müssen Steuergeräte von Elektroantrieben die gesamte Antriebsleistung bereitstellen. Daraus ergeben sich besondere Anforderungen an die Schnittstellen zwischen den Entwicklungs- und Testsystemen. Hinzu kommt, dass elektrische Systeme sehr viel dynamischer sind und daher wesentlich schnellere Simulationen erfordern. Da der Elektroantrieb nicht nur für den Antrieb, sondern auch für das Bremsen durch Rekuperation verwendet wird, ist dieses System sicherheitskritisch und erfordert umfangreiche Tests während der Entwicklungsphase und eine sukzessive Validierung neuer Software-Versionen. Daraus ergibt sich ein breites Spektrum an Testanforderungen. dSPACE Systeme unterstützen alle Phasen der Entwicklung, vom Rapid Prototyping über Code-Generierung, SIL, HIL und sogar Power-HIL-Simulation, und helfen so unseren Kunden, Zuverlässigkeit, Energiedichte und Effizienz zu verbessern. Die folgenden Punkte sind für die Erreichung dieser Ziele entscheidend:
- Erhöhte Schaltfrequenzen
- Fortschrittlichere Motor- und Leistungselektronik-Topologien
- Erhöhte Leistung und Komplexität des Controllers
- Erhöhte Systemspannungen von mehr als 1.000 V
Unsere Lösungen für Traktionsmotoren
dSPACE bietet umfassende Lösungen für Software-in-the-Loop (SIL)-Tests, Rapid Prototyping, Steuergeräte-Autocoding sowie Hardware-in-the-Loop (HIL)- und Power-HIL-Simulation. Das Portfolio umfasst leistungsstarke Echtzeitprozessoren, modernste FPGA-Plattformen und umfassende I/O-Schnittstellen. Das dSPACE Portfolio bietet außerdem leistungsstarke elektronische Lasten für Tests mit realer Leistung, einsatzbereite FPGA-basierte Modellbibliotheken für die I/O-Verarbeitung und für Regler- oder Streckenmodelle sowie anspruchsvolle Modelle einschließlich mehrphasiger Antriebe, Simulation nichtlinearer Effekte und Fehlersimulation. Die dSPACE Software unterstützt den Übergang von Funktionsmodellen in Simulink® zu Echtzeitprozessor- und FPGA-Anwendungen.
Highlights
- Maßgeschneiderte I/O-Funktion für den besonders schnellen Reglerentwurf
- Skalierbare Hardware für individuelle Anwendungen
- Tests von Umrichtern für Traktionsmotoren mit realen Strömen
- Ändern von Modellparametern zur Laufzeit
Rapid Prototyping
Funktionsentwicklung für die Hauptantriebssteuerung
Sie benötigen Fahrzeug- und Laborsysteme für die schnelle und komfortable Entwicklung und Absicherung der Hauptantriebssteuerung? Bei der Entwicklung von Algorithmen für die E-Antriebssteuerung sind Echtzeitleistung und eine qualitativ hochwertige Signalverarbeitung wichtige Faktoren für den Erfolg. Mit dSPACE bekommen Sie all dies in einem robusten und flexiblen Gesamtpaket, das über praktische Zugriffsmöglichkeiten verfügt. Ganz gleich, ob Sie High-Level-Funktionen mit Hilfe von vordefinierten Bibliotheksblöcken entwickeln oder Ihre Ideen ohne Leistungseinschränkungen mittels FPGA umsetzen möchten.
HIL-Tests
Zentrale Testmethode zur Validierung von ECUs
Das SCALEXIO-System für die HIL-Simulation bietet ein breites Portfolio an I/O-Hardware, um den Anschluss unterschiedlicher Konverter und Motortypen zu ermöglichen. Sie können Anwendungen für das FPGA der dSPACE FPGA Base Boards mit der Xilinx® Vitis™ Model Composer HDL Library programmieren. Zusammen mit dem FPGA Programming Blockset unterstützen die einsatzbereiten Modellbibliotheken Sie dabei, Ihre Aufgaben noch schneller zu bewältigen. Sie können das Programm in einer Offline-Simulation testen, bevor Sie es auf der Echtzeit-Hardware implementieren. So können Sie flexibel auf neue Anforderungen reagieren.
Power-HIL-Test
Hochspannungstests von Komponenten für Traktionsmotoren
dSPACE bietet ein ausgereiftes, hoch skalierbares System zum Testen und Verbessern von elektrischen Komponenten des Antriebsstrangs, wie z. B. Umrichtern für Traktionsmotoren. Durch die Parallelschaltung mehrerer elektronischer Hochspannungslasten werden mehrere Megawatt Leistung erzeugt. Ein Emulatorschrank kann mit bis zu 18 elektronischen Hochvoltlastmodulen ausgestattet werden. Alle Leistungsschränke des skalierbaren Systems kommunizieren mit einem SCALEXIO-Echtzeitsystem über die dSPACE Netzwerktechnologie IOCNET, die eine schnelle Kommunikation mit geringer Latenz ermöglicht.
Bus- und Netzwerkkommunikation
Simulation, Logging, Replay und Analyse
dSPACE bietet eine umfassende und vollständige Werkzeugkette für Simulation, Analyse und Validierung, die ein breites Spektrum von Bussystemen und Anwendungen unterstützt. Einsatzfertige Produkte und kundenspezifische Lösungen unterstützen Sie bei Ihrem Entwicklungsprozess.
SIL-Tests
Software-in-the-Loop (SIL)-Tests mit der leistungsstarken dSPACE Lösung für PC- und Cloud-basierte Simulation
Mit der dSPACE Lösung für Software-in-the-Loop (SIL)-Tests können Sie Ihren Software-Entwicklungsprozess durch virtuelles Testen und Validieren erheblich beschleunigen. dSPACE bietet Ihnen eine vollständige, modulare, skalierbare Entwicklungs- und Testlösung. Sie können ein DUT (Device under Test) komfortabel auf einem PC simulieren, es mit physikalisch basierten Modellen verbinden, skalierbare Tests in der Cloud ausführen und dann Testskripte auf Hardware-in-the-Loop (HIL)-Systemen einfach wiederverwenden.
Testdatenmanagement
Datenmanagement- und Collaboration-Software für den automatisierten Steuergerätetest
SYNECT, unsere Lösung für die effiziente und automatisierte Verifikation und Validierung von Steuergerätesoftware, unterstützt Ingenieure weltweit bei der Handhabung aller Testparameter, ihrer Abhängigkeiten, Versionen und Varianten sowie der zugrunde liegenden Anforderungen während des gesamten Entwicklungsprozesses.
Dies führt zu konsistenten Datenversionen und einer vollständigen Rückverfolgbarkeit, wie sie in Zulassungsverfahren erforderlich ist, sowie zu einer effizienten Wiederverwendung von Daten in anderen Projekten.
Entwicklung von Seriensoftware
Optimierte Entwicklung von Seriensoftware
Zu den zentralen Herausforderungen bei der Entwicklung von Seriensoftware gehören die Optimierung der RAM-Ressourcen, der Laufzeit und der Integration in das Gesamtsystem. Außerdem muss es möglich sein, die Software so aufzuteilen, dass regelmäßige Software-Updates möglich sind. Und vor der endgültigen Freigabe der Software sind eine spezielle Validierung und häufig ein Freigabeverfahren erforderlich.
Simulationsmodellierung
Unterstützung bei der Entwicklung von Anfang bis Ende
Die Entwicklung komplexer E/E-Systeme und Software mit immer mehr sicherheitskritischen Funktionen, insbesondere im Bereich autonomer Systeme, wirft die Frage auf, wie die Funktionssicherheit garantiert werden kann. Deshalb bietet dSPACE umfassendes Know-how in den Bereichen funktionale Sicherheit, Teststrategieentwicklung sowie Verifikation und Validierung komplexer E/E-Prozesse, um Sie von den ersten Projektphasen bis zur Homologation zu unterstützen.
dSPACE Systeme sind einfach einzurichten und in Betrieb zu nehmen. Wenn Projekte jedoch komplexer werden, maßgeschneiderte Lösungen notwendig sind oder der Zeitdruck hoch ist, können Sie sich auch auf die schnellen und kompetenten Engineering Services von dSPACE verlassen.
