Neuer Durchbruch bei HIL Tests mit vollständiger Topologie Tests Bordladegeräte
SHINRY
Automobilindustrie
06.04.2026
Das Unternehmen
SHINRY Technologies Co., LTD. (im Folgenden als „SHINRY“ bezeichnet, Börsenkürzel: 300745.SZ) wurde 2005 gegründet, hat seinen Hauptsitz in Shenzhen und ist ein staatlich anerkanntes Hightech-Unternehmen, das sich auf Elektrofahrzeuge (EV), Brennstoffzellenfahrzeuge (FCEV) und High-End-Ausrüstung spezialisiert hat. Als Pionier im Bereich der Bordnetzstromversorgung verfügt SHINRY über vollständige unabhängige Rechte am geistigen Eigentum für seine Kerntechnologien, darunter Bordnetz-DC/DC-Wandler, On-Board-Ladegeräte (OBC) und integrierte Produkte, und beliefert weltweit führende Automobilhersteller.
Seit Juni 2025 arbeitet SHINRY gemeinsam mit OPAL-RT China an der Entwicklung einer umfassenden Hardware(HIL) für die gesamte Topologie von On-Board-Ladegeräten (OBCs), die hochfrequente zweistufige DC/DC-Schaltungen sowie bidirektionale dreiphasige OBC-Schaltungen aus Serienproduktionslinien abdeckt.
Als wir die dreiphasige LLC-Topologie des OBC mit herkömmlichen Simulationsplattformen testeten, war es schwierig, Resonanzanomalien bei hochfrequentem Schalten genau nachzubilden, was zu unbefriedigenden Ergebnissen führte. Die von OPAL-RT bereitgestellte HIL-Lösung kann den Simulationszeitschritt stabil auf 190 ns (mindestens 110 ns) halten, und die Erfassungsgenauigkeit von Totzeit-Effekten und Schaltverlusten kann bis zu 90 % erreichen.
Ingenieur:innen SHINRY
Die Herausforderungen
- High computation load: LLC + DCDC full-link models need <100 ns time steps, challenging simulator real-time capability.
- Risiken bei Black-Box-Reglern: Eine intransparente Regelung und eine schnelle Schutzlogik können aufgrund geringfügiger Modellabweichungen Fehlalarme auslösen.
- Genauigkeit der Schnittstelle: Die Wiedergabetreue bei Hochfrequenzsignalen, die Störfestigkeit und die synchronisierte Mehrkanalmessung sind von entscheidender Bedeutung.
Die OPAL-RT Lösung
Um diese Herausforderungen zu bewältigen, hat OPAL-RT China eineVorteil -Plattform auf Basis der neuesten FPGA-Technologie eingeführt:
- Hardware: Die FPGA-Erweiterungseinheiten OP4800-IO, die auf der AMD Versal ACAP-Plattform basieren, bieten eine Abtastrate von 10 MSPS für analoge Ausgänge. Dies gewährleistet eine originalgetreue Wiedergabe von LLC-Stromverläufen mit einer Regelkreisreaktionszeit im Submikrosekundenbereich.
- Software:eHS (FPGA-basierte Toolbox für Leistungselektronik) nutzt physikalische Modellierung anstelle von Schaltfunktionsmodellen und ermöglicht so eine schnelle Topologieänderung ohne langwierige Neukompilierung des HDL-Codes. Es unterstützt Schaltfrequenzen von bis zu 500 kHz bei einer Abtastauflösung von 625 ps und gewährleistet so eine hochpräzise Simulation von Resonanzverhalten und Schaltdynamik.
- Automatisierte Tests: Die nahtlose Integration mit CANoe über offene APIs (Python/LabVIEW) ermöglicht die automatisierte Testausführung, unterstützt CAN FD mit bis zu 8 Mbit/s und erlaubt die unabhängige Steuerung von Hunderten von Relais für groß angelegte automatisierte Fehlerinjektion und Validierung.
Durch die Wiederverwendung automatisierter Skripte konnten wir einen erheblichen Teil der sich wiederholenden Arbeit einsparen und den manuellen Aufwand deutlich reduzieren. Früher dauerte Tests einzelnen OBC-Modells mindestens 30 Tage; nun hat sich dieser Zeitraum auf 20 Tage verkürzt. Sowohl die Testgenauigkeit als auch die Effizienz haben sich qualitativ verbessert.
Ingenieur:innen SHINRY
Die Ergebnisse
Die HIL-Lösung von OPAL-RT hat die Forschungs-, Entwicklungs- und Validierungsprozesse bei SHINRY grundlegend verändert:
- Beschleunigte Entwicklung: Verkürzung des Tests für ein einzelnes OBC-Modell von 30 auf 20 Tage (eine Verbesserung um 33 %).
- Frühzeitige Fehlererkennung: Es wurden fünf Arten versteckter Probleme beihardware identifiziert, bevor die Tests erreicht wurde.
- Hohe Genauigkeit: Es wurde eine Genauigkeit von 90 % bei der Erfassung von Totzeit-Effekten und Schaltverlusten erreicht, wobei die Simulationsschritte nur 110 ns bis 190 ns betrugen.
- Umfassende Testabdeckung: Es wurden vollständige Tests die Lade- und Vorladephasen sowie verschiedene V2X-Modi (V2G, V2L, V2V) durchgeführt, um die Zuverlässigkeit unter extremen Bedingungen sicherzustellen.
- Skalierbar wiederverwendbares System: Die offene Schnittstelle ermöglichte die Wiederverwendung automatisierter Skripte, senkte die Einstiegshürde für Tests maximierte den langfristigen Nutzen.
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FAQ
Finden Sie die Antworten auf Ihre Fragen
Warum ist die Echtzeit-EMT-Simulation bei kaskadierten H-Brücken-Mittelspannungs-Frequenzumrichter-Topologien eine Herausforderung?
Kaskadierte H-Brücken-Systeme verbinden mehrstufiges Schaltverhalten mit eng gekoppelten Transformator- und Gleichrichter-Netzwerken, was zu einer hohen Anzahl von Zuständen und einer hohen Rechenlast führt. Die Erfassung von Schaltdynamiken, Phasenverschiebungen und Regelungswechselwirkungen in Echtzeit erfordert häufig spezielle Partitionierungsmethoden und eine Beschleunigung durch FPGAs.
Inwiefern ermöglicht der ARTEMiS Ansatz von eHS und ARTEMiS die Echtzeitsimulation komplexer Antriebe?
In diesem Workflow können hochfrequente Wechselrichter-Schaltvorgänge und die Dynamik von Stromrichtern mithilfe von eHS auf dem FPGA ausgeführt werden, während größere gekoppelte Netzwerke wie Transformatoren und Gleichrichter mithilfe von ARTEMiS effizient auf der CPU laufen. Durch die Ausführung mit mehreren Raten und die Modellentkopplung ist es möglich, die Genauigkeit zu wahren und gleichzeitig die Echtzeitanforderungen zu erfüllen.
Welche Aspekte der Regelalgorithmen für Frequenzumrichter in Kraftfahrzeugen lassen sich mittels HIL validieren?
Tests Regelungsstrategien wie V/f-Regelung und Vektorregelung für Asynchron- und Synchronmaschinen sowie zeitkritische Abläufe wie Betriebsartenwechsel, Schaltsequenzen und Schutzlogik validieren. Außerdem werden Tests unterstützt, Tests Probleme im Regelungsprogramm bereits in einer frühen Entwicklungsphase zu erkennen.
Kann ein einzelner HIL-Prüfstand mehrere Motortypen und Sensor-Rückkopplungsmodelle unterstützen?
Ja. Eine gut konfigurierte Echtzeit-HIL-Umgebung kann mehrere Motormodelle – wie Induktionsmaschinen und PMSMs – sowie Sensormodelle wie Inkrementalgeber und Resolver unterstützen. Dies ermöglicht eine umfassendere Abdeckung der Konfigurationen Kund:innen ohne dass für jedes Szenario neue physische Prüfstände aufgebaut werden müssen.
Welche Arten von Fehler- und Schutzprüfungen können in einer simulierten Mittelspannungs-Frequenzumrichterumgebung validiert werden?
Eine Echtzeit-Simulationsumgebung kann genutzt werden, um das Schutzverhalten unter verschiedenen Bedingungen zu überprüfen, darunter Schaltvorgänge, Erdungsfehler, Phasenabweichungen sowie Szenarien mit Überspannung oder Unterspannung auf der Sammelschiene. Dies ermöglicht eine sicherere Validierung von Schutzstrategien, deren Test an physischen Prototypen kostspielig oder risikobehaftet wäre.
Inwiefern unterstützt OPAL-RT die Bereitstellung über die hardware software hinaus?
OPAL-RT bietet Integrationsunterstützung bei der Modellentwicklung, der Validierung vor der Inbetriebnahme, der Unterstützung bei der Inbetriebnahme vor Ort sowie fortlaufendem technischen Support. Dies trägt dazu bei, die Einarbeitungszeit für Erstnutzer zu verkürzen, die Zeit für die Fehlerbehebung zu reduzieren und die Projektkontinuität zu verbessern, wenn sich die Anforderungen weiterentwickeln.
Energie
21.01.2026
OPAL-RT HIL-Simulation für die Forschung und Entwicklung von Frequenzumrichtern
Ernte
Harvest nutzt die HIL-Simulationslösung von OPAL-RT (mit integrierter hardware, eHS- undsoftware), um komplexe Tests bei der Modellierung und Tests von MV-Frequenzumrichtern zu bewältigen. Diese Lösung beschleunigt die Validierung von Regelalgorithmen, ermöglicht sichere und Flexibel Tests Flexibel und beschleunigt die Produktentwicklung. Damit ist Harvest in der Lage, zuverlässige und leistungsstarke MV-Frequenzumrichter für industrielle Anwendungen weltweit anzubieten.
Energie
03 / 17 / 2025
Prototypen auf dem neuesten Stand der Technik Tests von PAC-Geräten für die Energiewirtschaft
Protecta Elektronik
Protecta Electronics nutzt die Echtzeit-Simulationstechnologie von OPAL-RT für die Prüfung und Validierung von Schutz-, Automatisierungs- und Steuerungsgeräten für die Energiebranche. Durch die Automatisierung komplexer Testszenarien hat Protecta die Forschung und Entwicklung rationalisiert, die Einhaltung globaler Normen sichergestellt und die Koordination zwischen Schutzrelais verbessert - und damit die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Netzes erhöht.
Energie
11 / 22 / 2024
Fortschrittliche Energiesysteme durch Vorteil und Innovation
Luxemburgisches Institut für Wissenschaft und Technologie (LIST)
Die Abteilung Intelligente saubere Energiesysteme von LIST verwendet die HYPERSIM von OPAL-RT, um das luxemburgische Stromnetz in Echtzeit zu modellieren. Ihr fortschrittliches Wide Area Monitoring, Protection, and Control (WAMPAC) System verbessert die Netzstabilität, optimiert die Leistung und fördert den Übergang Europas zu intelligenteren, saubereren und widerstandsfähigeren Energiesystemen.