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用于车载充电器 (OBC) 开发的电力电子解决方案:法雷奥如何利用 OPAL-RT 简化创新流程

汽车

02 / 23 / 2023

用于车载充电器 (OBC) 开发的电力电子解决方案:法雷奥如何利用 OPAL-RT 简化创新流程

该公司

法雷奥是全球技术领导者,也是全球汽车制造商和移动先锋值得信赖的合作伙伴。法雷奥专注于清洁、安全和智能交通,在电气化、ADAS、内饰体验和照明领域开发尖端创新技术。2021 年,法雷奥的销售额达到 173 亿欧元,在 31 个国家拥有超过 103,000 名员工。

作为电动交通部门的一员,研发平台总监 Moctar Coulibaly 负责领导高压车载充电器 (OBC) 和 DCDC换流器(定义电动汽车用户体验和与公共电网集成的换流器组件)的开发。

在这种 HIL 环境下,eHS Gen5 可提供先进的实时仿真,从而在开发 Power Hardware(电源硬件)之前更快地评估新概念。

莫克塔尔-库利巴利

法雷奥动力总成电气化交通研发平台总监

引用图片

挑战

车载充电器(OBC)是电动汽车生态系统的基石,负责能量转换、电网通信和消费者可用性。有 90 多款电动车采用了法雷奥的技术,因此公司在设计和测试方面面临着重大挑战:

  • 模拟多变的电网条件、电压骤降、谐波和负载曲线。
  • 满足车辆对电网 (V2G) 和车辆对负载 (V2L) 通信的新标准。
  • 在极高的开关频率(高达 400kHz)下对 PFC 和 LLC换流器 进行精确建模。
  • 需要亚 200ns 的时间步长和精确的 PWM 检测来验证控制规律,确保电池电流纹波符合严格要求。

为了提供下一代 OBC,法雷奥需要一个能够满足其创新规模和速度的实时仿真 平台。

OPAL-RT 解决方案

法雷奥与 OPAL-RT 合作,在 OP5707 平台上部署了 eHS Gen5 电力电子工具箱,该工具箱与 RT-LAB 和 OPAL-RT 的原理图编辑器集成,可实现快速、直观的模型配置。

主要能力包括

  • 100ns-200ns 时间步长,门控市场活动分辨率为 625ps,市场活动无与伦比的精度。
  • 每个开关周期超过 4000 个点,是高频换流器理想选择。
  • 电网阻抗、谐波失真和二极管传导行为的真实建模。
  • 快速、灵活、基于 Simulink 的工作流程和先进的用户界面工具。
  • 在实际测试之前,加速验证 OBC 在真实故障条件下的性能。

结果

  • 增强整个 OBC 系统的稳健性,包括交流/直流接口和电网连接。
  • 成功验证了不同条件下的高速控制逻辑和电池电流纹波行为。
  • 通过在周期早期模拟系统动态并排除故障,缩短了开发时间。
  • 使用相同的控制软件再现现场市场活动 ,确保测试与现实无缝对接。
  • 加强了 OPAL-RT 与 Moctar 团队(从通用电气能源到法雷奥)之间的长期合作关系。

通过在最终产品之前将所有可能的系统变化(如电网阻抗、谐波和电压降)引入控制设计,我们看到开发周期得到了加强。

莫克塔尔-库利巴利

法雷奥动力总成电气化交通研发平台总监

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