소음 감소 소프트웨어

자동차 산업의 메가트렌드인 전기 이동성은 거의 모든 차량 제조업체와 공급업체가 새로운 전기 구동 장치를 개발하고 테스트하도록 이끌고 있습니다. 주요 목표는 구동 주기의 높은 효율과 낮은 전체 시스템 비용으로 높은 토크 또는 전력 밀도를 달성하는 것입니다. 또한 소음 방출(소음 진동 불쾌감, NVH) 측면에서 특히 엄격한 제한을 준수해야 합니다. 배터리 전기자동차의 경우 전후방 차축에 주로 전자제어장치(ECU), 인버터, 전기모터, 차동변속기를 결합한 전기 차축이 개발되고 있습니다. 하이브리드 차량의 경우 전기 구동 장치는 대부분 변속기 하우징에 통합되어 있습니다.

드라이브 가상 설계

차량 추진을 위해 영구자석 동기전동기(PMSM), 타여자식 동기전동기, 동기 릴럭턴스 기기, 비동기 기기 등 다양한 유형의 기계를 고려할 수 있습니다. 분석 계산 및 수치 시뮬레이션을 사용하여 모든 변형을 컴퓨터에서 가상으로 설계하고 비교할 수 있습니다. 그러나 신속한 시장 출시를 위해서는 가능한 한 빨리 프로토타입을 테스트하는 것이 필수적입니다. 전자 기계 또는 하우징의 전체 전자 축을 가능한 한 실감있게 테스트하고 소프트웨어 매개변수를 더욱 최적화하기 위해 dSPACE MicroLabBox와 같은 신속 제어 프로토타이핑 시스템을 범용 전력 전자 출력 스테이지와 결합할 수 있습니다. 이를 위해 M&P Motion Control and Power Electronics GmbH(M&P) 회사는 MicroLabBox에 대한 특별한 인터페이스를 갖춘, 실리콘 카바이드(SiC) 부품이 포함된 새로운 실험용 전력 변환기를 개발했습니다. Fraunhofer IWU는 이 컨버터를 사용하여 소음 감소를 위한 능동 프로세스를 개발하고 프로토타입 차량 주행에서 이를 테스트합니다. FOC(field-oriented current control)가 개입하여 드라이브의 방해가 되는 톤 노이즈 구성 요소를 선택적으로 제거합니다.

실제 전류 및 전압을 사용하는 전기 부품의 안전한 작동

실험용 전력 변환기는 두 개의 모듈로 구성되어 있으며, 다양한 인터페이스의 결과로 두 대의 기계를 최대 175A 상전류로 작동시키거나 실시간 시스템을 사용하여 한 대의 기계를 최대 350A 상전류로 병렬 작동시킬 수 있습니다. SiC 기술 덕분에 최대 스위칭 주파수는 30kHz입니다. 이를 통해 Simulink에서 제어, 변조, 열 모델 등을 개발하고 테스트할 수 있습니다. 그런 다음 실제 구동 시스템의 SiC 실험용 전력 변환기를 사용하여 MicroLabBox에서 직접 테스트할 수 있습니다. 이 도구 체인을 사용하면 능동 소음 감소 소프트웨어 구성 요소의 시뮬레이션과 테스트 간에 원활한 전환이 가능합니다.

실험용 전력 변환기는 추가 스로틀 또는 넷필터와 같은 추가 하드웨어로 확장할 수 있습니다. 이를 통해 드라이브 시스템 외에도 다음과 같은 애플리케이션에도 사용할 수 있습니다:

주전원 시뮬레이션
피드인(주전원 AC/DC)
배터리 시뮬레이션(DC/DC)

전원 공급 장치와 테스트 대상 유닛이 있는 SIC 실험용 전력 변환기의 설정. 테스트 대상 유닛은 구동기, 변속기 및 부하기로 구성됩니다.

전기자동차 드라이브의 성공적인 가동

시스템의 첫 번째 사용은 Fraunhofer IWU 음향 드라이브 및 전송 테스트벤치(AGPS)에서 공간 벡터 변조 및 능동 소음 감소를 포함한 PMSM이 적용된 차량 드라이브의 자속기준제어(FOC)를 시운전하는 것이었습니다. 이를 통해 하우징에서 방사 방향으로 메인 모터의 가속 소음 수준이 능동 소음 감소에 의해 약 30dB 감소될 수 있으며, 이에 따라 결합 소음 수준을 약 5dB 감소할 수 있음을 입증했습니다. 특히 차량 탑승자와 다른 도로 사용자에게 불쾌감을 주는 전기 구동장치의 고주파 톤 소음 성분은 소프트웨어를 사용하여 매우 효과적으로 줄일 수 있습니다.