Leistungselektronik-Lösungen für die Entwicklung von On-Board-Chargern (OBC): wie Valeo mit OPAL-RT die Innovation vorantreibt
Automobilindustrie
02 / 23 / 2023
Das Unternehmen
Valeo ist ein globaler Technologieführer und zuverlässiger Partner von Automobilherstellern und Mobilitätspionieren weltweit. Mit dem Fokus auf saubere, sichere und intelligente Mobilität entwickelt Valeo Vorteil Innovationen in den Bereichen Elektrifizierung, ADAS, Innenraumgestaltung und Beleuchtung. Im Jahr 2021 erwirtschaftete das Unternehmen einen Umsatz von 17,3 Milliarden Euro und beschäftigte über 103.000 Mitarbeiter in 31 Ländern.
Moctar Coulibaly, R&D Platform Director, leitet in der Abteilung Electrified Mobility die Entwicklung von Hochspannungsladegeräten (On-Board Chargers, OBCs) und DCDC-Wandlern - entscheidende Komponenten, die das Nutzererlebnis von Elektrofahrzeugen und die Integration in das öffentliche Stromnetz bestimmen.
Das eHS Gen5 bietet in diesem HIL-Kontext eine fortschrittliche Echtzeitsimulation, die eine schnellere Evaluierung neuer Konzepte vor der Entwicklung von Hardwareermöglicht Hardwarekostspieliger und zeitaufwändiger Prozess, der daher rationalisiert und verkürzt werden sollte.
Moctar Coulibaly
Direktor F&E-Plattform, Valeo Powertrain Elektrifizierte Mobilität
Die Herausforderungen
Das On-Board-Ladegerät (OBC) ist ein Eckpfeiler des EV-Ökosystems und für die Energieumwandlung, die Netzkommunikation und die Benutzerfreundlichkeit verantwortlich. Mit über 90 Elektrofahrzeugmodellen, die die Technologie von Valeo nutzen, stand das Unternehmen vor großen Herausforderungen bei Design und Tests :
- Simulation von variablen Netzbedingungen, Spannungseinbrüchen, Oberschwingungen und Lastprofilen.
- Erfüllung neuer Normen für die Vehicle-to-Grid- (V2G) und Vehicle-to-Load- (V2L) Kommunikation.
- Genaue Modellierung von PFC- und LLC-Wandlern bei extrem hohen Schaltfrequenzen (bis zu 400 kHz).
- Erforderlich sind Zeitschritte von weniger als 200 ns und eine präzise PWM-Erkennung, um die Steuergesetze zu validieren und sicherzustellen, dass die Restwelligkeit des Batteriestroms den strengen Anforderungen entspricht.
Um die nächste Generation von OBCs zu entwickeln, benötigte Valeo eine Echtzeit-Simulationsplattform, die dem Umfang und der Geschwindigkeit seiner Innovationen gerecht werden konnte.
Die OPAL-RT Lösung
Valeo hat mit OPAL-RT zusammengearbeitet, um die eHS Gen5 Power Electronics Toolbox auf der OP5707-Plattform zu implementieren, die mit RT-LAB und dem OPAL-RT Schematic Editor für eine schnelle, intuitive Modellkonfiguration integriert ist.
Zu den wichtigsten Fähigkeiten gehören:
- 100ns-200ns Zeitschritte mit einer Auflösung von 625ps bei Gating-Ereignissen - für unübertroffene Genauigkeit.
- Über 4.000 Punkte pro Schaltzyklus, ideal für Hochfrequenzumrichter.
- Realistische Modellierung der Netzimpedanz, der harmonischen Verzerrungen und des Diodenleitungsverhaltens.
- Schneller, Flexibel Simulink-basierter Arbeitsablauf mit fortschrittlichen Benutzerschnittstellen-Tools.
- Beschleunigte Validierung der OBC-Leistung unter realen Fehlerbedingungen vor physischen Tests.
Die Ergebnisse
- Erhöhte Robustheit des gesamten OBC-Systems, einschließlich der AC/DC-Schnittstelle und des Netzanschlusses.
- Erfolgreiche Validierung der Hochgeschwindigkeits-Steuerungslogik und des Welligkeitsverhaltens des Batteriestroms unter verschiedenen Bedingungen.
- Verkürzte Entwicklungszeit durch Simulation und Fehlerbehebung der Systemdynamik in einem frühen Stadium des Zyklus.
- Reproduktion von Ereignissen auf dem Spielfeld unter Verwendung derselben software, um eine nahtlose Anpassung an die Realität zu gewährleisten.
- Stärkung einer langjährigen Partnerschaft zwischen OPAL-RT und dem Team von Moctar - von GE Energy bis Valeo.
Wir sahen eine Stärkung des Entwicklungszyklus durch die Einführung aller möglichen Systemvariationen - wie Netzimpedanzen, Oberschwingungen und Spannungsabfälle - in das Steuerungsdesign vor dem Endprodukt.
Moctar Coulibaly
Direktor F&E-Plattform, Valeo Powertrain Elektrifizierte Mobilität
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