HIL gebaut für Elektrofahrzeuge und E-Mobility

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Unsere Hardware-in-the-Loop (HIL)-Lösung ist zu 100% für das Testen von Leistungselektronik entwickelt worden. Typhoon HIL stellt seine Lösungen und Komeptenzen, die in hunderten Entwicklungsprojekten mit Partenern und Kunden aus der Energietechnik perfektioniert wurden, für den Test von elektrifizierten Fahrzeugen zur Verfügung: Ob elektrifizierte Antriebsstränge, Charger, Batterieumrichter, DC/DC-Wandler, Ladestationen, Brennstoffzellen – Typhoon hat schon unzählige Projekte für E-Mobility unterstützt. Egal ob die Vehikel fahren, schwimmen oder fliegen. Nutzen Sie die Vorteile, die Typhoon HIL mit sich bringt, um Ihre Steuerungssoftware im Automobilbereich zu testen, zu entwerfen, zu verifizieren und zu validieren.

 

Die Vorteile von Typhoon HIL
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  HIL gebaut für Leistungselektronik.

  • Ultra-High-Fidelity Leistungsumrichter und Maschinenmodelle.
  • 200ns Zeitschritt w/3.5ns Auflösung.
  • Die fortschrittlichsten MOSFET/IGBT-Verlusts-/ thermische Modelle.
  • High-Fidelity Modelle von Elektromotoren: räumliche Harmonische und nichtlineare, FehleriInjizierung, Verlust-/thermische Modellierung.
  • 300kHz Schaltfrequenz DC/DC -Wandlermodelle (resonant & PWM).
Der einzige vertikal integrierte HIL.

  • Installieren & Updaten Sie die komplette benötigte Software mit nur einem Klick.
  • Intuitive & einfache Nutzung des Schematic Editors, nutzbar für MIL/SIL bis zum C-HIL.
  • Flexible und einfach konfigurierbare interaktive UI während der Simulation.
  • Keine Software-Tools von Drittanbietern erforderlich.
  • Modularität und Flexibilität durch hochgenaue Modelle – für Design und Testautomatisierung.
  • “Full Backward” – Kompatibilität der Modelle
  • Zügiges Aufsetzen und schnelle Einsatzbereitschaft beim Kunden: “HIL in a day”.
Die Plug-and-Play HIL-Lösung

  • Direkter Import von Modellen aus: JMAG FEA, Matlab/Simulink, FMI/FMU, C, PSIM.
  • Einfache Integration z.B. via XIL-ASAM oder Python API.
  • Kompatibel mit unzähligen Tools von Drittanbietern wie z.B. ECUTest, NI Veristand, EXAM, PyTest, TPT, etc.
  • Kompatibel mit bereits vorhandenen HIL-Hardware Testständen: dSPACE, NI, proprietäre Lösungen.
 

Anwendungen von Typhoon HIL im
Prozess des Controller-Designs

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Unsere Ultra-High-Fidelity-HIL-Plattform wurde speziell für das Design von Controllern und ihre Verifikation und Validierung (V&V) entwickelt. Unser System ist so konzipiert, dass es in allen Phasen des Designs und Testens von Steuerungssoftware eingesetzt werden kann:

  1. Entwicklung von Controllern: die frühe Phase des Designs von Controllern – sowohl SIL- als auch C-HIL-Tests.
  2. Automatisiertes Testen des Umrichter-Controllers: V&V des Controllers in der Spätphase.
  3. Phase der Systemintegration: V&V der Softwareintegration auf Systemebene.
  4. Interoperabilitätstests: z.B. die Interoperabilität zwischen Ladestationen für Elektrofahrzeuge und den Elektrofahrzeugen selbst.

Steigern Sie Ihre Möglichkeiten und Testtiefe beim Simulieren, Testen und Emulieren aller Aspekte der Leistungselektronik in modernen Fahrzeugen. ISO26262 “Straßenfahrzeuge – Funktionale Sicherheit” definiert Hardware-in-the-Loop (HIL) als Standard-Tool für die Entwicklung und das Testen von sicherheitskritischer Software im Automobilbereich. Unsere vertikal integrierte HW/SW, High-Fidelity Modelle, die Kompaktheit der Modelle und die Kompatibilität mit anderen Design- und Test-Tools machen Typhoon HIL zur perfekten Wahl im HIL-Bereich, entweder als eigenständige Lösung oder in Verbindung mit bereits vorhandenen Simulatoren auf Systemebene. Unsere Kompatibilität mit Software-Tools zum Motordesign (z. B. JMAG), zur Entwicklung von Controllern (z. B. Matlab/Simulink) und anderen zur Testautomatisierung (z. B. ECUTest) ermöglicht einen problemlosen Workflow.

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Entwicklung von Controllern

HIL für den elektrischen Antriebsstrang

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  • Erstellen Sie echt-schaltende Modelle der Leistungsumrichter mit bis zu 200 ns Echtzeit-Simulationsschritt und 3,5 ns digitalem Input-Oversampling für unvergleichbare Genauigkeit.
  • Simulieren Sie Antriebsstränge der nächsten Generation mit Low-Bandgap-Halbleiterschaltern (SiC, GaN) und PWM-Frequenzen von über 300 kHz.
  • Simulieren Sie (MOSFET- und IGBT-) Verluste in Echtzeit mit Berechnungen für jeden Halbleiter-Schaltübergang.
  • Messen und visualisieren Sie alle Signale mit dem integrierten Oszilloskop mit 200ns Auflösung z.B. für schnelle Schaltübergänge.
  • Machen Sie Gebrauch von Drag&Drop-Komponenten aus der Bibliothek: von 2-level- und 3-level-Wandlern bis hin zu Flying-Capacitor- und Multi-Level-Topologien.
  • Nutzen Sie echte High-Fidelity-Modelle elektrischer Maschinen mit einer hochauflösenden Modellierung von Sättigungseffekten und räumlichen Harmonischen. Ein Zeitschritt von bis zu 200 ns erlaubt z.B. die Modellierung einer Maschinen-Fehlerinjektion während der Laufzeit.
  • Importieren Sie Maschinenparameter direkt aus FEM-Tools wie JMAG.
  • Simulieren Sie elektrische Maschinen mit thermischen Modellen.
  • Simulieren Sie mehrphasige Maschinen mit 3, 6, 9 oder mehr Phasen.
  • Die Maschinenmodelle beinhalten standardmäßig ein hochauflösendes Positions-/Encoder-Feedback.

Typhoon HIL-Geräte sind sehr einfach zu bedienen, haben einen großartigen technischen Support, und erfüllen in allen relevanten Parametern, vollständig unsere Anforderungen für HIL-Tests und die automatische Verifizierung von Steuerungssystemen für das dieselelektrische Antriebssystem unseres neuesten Muldenkippers.

Christian Engst
Control and Software Design Engineer
Liebherr-Komponenten Biberach GmBh

HIL für Onboard-Ladegeräte

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  • Simulieren Sie DC/DC -Wandler, die mit 300+ kHz schalten: Dual Active Bridge (DAB), LLC resonant full-bridge (LLC FB), und LLC resonant half-bridge (LLC HB) Topologien und viele mehr.
  • Simulieren Sie paralellisierte Leistungsteile und mehrstufige DC/DC-Wandler.
  • Simulieren Sie CAN-Bus oder weitere Protokolle mit Ihrem HIL.
  • Nutzen Sie Scope/Capture, um jedes Signal und jeden Schaltübergang in voller Auflösung bei 200ns aufzuzeichnen.
  • Simulieren Sie Leitungs- und Schaltverluste und thermische Modelle bei MOSFET und IGBTs.
  • Verwenden Sie DC/DC-HIL-Modelle für Software-Integrationstests in Fahrzeugen.

HIL für Ladestationen

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  • Entwickeln und testen Sie Leistungselektronik-Controller für Ladestationen (Electric Vehicle Stationary Equipment / EVSE) mit High-Fidelity-Umrichtermodellen.
  • Entwickeln und testen Sie den Kommunikationscontroller in Ladestationen (Stationary Equipment Communication Controller / SECC) und validieren Sie die Interoperabilität der Kommunikation.
  • Verwenden Sie High-Fidelity-HIL-Modelle von Elektrofahrzeugen, um Ihre Ladestationen zu testen.
  • Setzen Sie Power HIL ein, um die Interoperabilität verschiedener elektrifizierter Fahrzeuge mit voller Leistung zu testen.

Use case: Design von Controllern der EVSE-Stromrichter, Tests, Testautomatisierung

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HIL wurde für die frühen Entwicklungszyklen bis hin zur Software-Lifecycle-Wartung für Over-the-Air (OTA) Updates eingesetzt.

  • Simulieren Sie das Schaltverhalten von 3-phasigen, 3-level aktiven Front-End-Wechselrichtern bei 50kHz.
  • Testen Sie Controller auf Fehler und Netzstörungen.
  • Simulieren Sie Dual Active Bridge (DAB) Anwendungen.
  • Überprüfen Sie die Leistung des Dual Active Bridge Controllers.
  • Simulieren Sie Fahrzeugkommunikation und Batteriesysteme der Elektrofahrzeuge.

HIL für das Testen des Batterie-Management-Systems

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  • Mit der skalierbaren Typhoon HIL-Architektur können Sie Batteriemodelle mit hunderten Zellen simulieren.
  • Simulieren Sie Lithium-Ionen- (Li-Ion), Nickel-Cadmium- (Ni-Cd) oder selbst definierte Batterien.
  • Führen Sie High-Fidelity Simulationen von Stromspitzen und Spannungsabfällen durch.
  • Erstellen Sie Test-Setups für Niederspannungsbatterien mit 24 V oder 48 V; oder bauen Sie Prüfstände für Hochspannungsbatterien mit 1000 V oder mehr.
  • Genaue Messungen von Shunt-Simulationen können integriert werden.

Durch die frühzeitige Portierung des Controlleralgorithmus auf die entsprechende reale Hardware können viele Probleme, insbesondere bei der Konfiguration der Controllerhardware, vor der Systemintegration gelöst werden. Das bringt erhebliche Vorteile in Bezug auf Entwicklungszeit und -kosten.

Dr. Roland Greul
BU Elektrifizierung und Rennsport Testsysteme
AVL List, Graz, Österreich

HIL für elektrische Klimakompressoren (HVAC Systeme)

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  • Testen Sie Steuerungssoftware für elektrifizierte Hilfssysteme.
  • Simulieren Sie elektromotorisch angetriebene Kompressoren der nächsten Generation.
  • Modellieren Sie drehzahlvariable Kompressorantriebe in HIL sowie mechanische Lasten und gekoppelte thermische Vorgänge.
  • Testen Sie die Steuerung für die nächste Generation von Klimakompressoren mit Typhoon HiL.

Wir lieben es, wie einfach es ist, Änderungen am Modell vorzunehmen und wie schnell man ein Modell mit Typhoon HIL erstellen kann.

Ing. Ryota Kitamoto
R&D Engineer
Honda

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Validierung und Verifizierung

Testautomatisierung mit HIL

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  • Automatisieren Sie das gesamte Testen der Steuerungssoftware auf Ihrer C-HIL-Plattform: vom Test der Steuergerätesoftware bis zur Integration der Fahrzeugsoftware.
  • Nutzen Sie die TyphoonTest IDE, um einfach Python- und PyTest-basierte Tests für Ihren zu testenden Controller zu schreiben.
  • Die TyphoonTest Library wird von der TyphoonTest IDE unterstützt und macht die Testautomatisierung zu einer einfachen und effizienten Aufgabe.
  • Nutzen Sie das intuitive grafische Interface, um Tests zu erstellen und Testschritte zu definieren. Führen Sie Tests mit einem Klick aus; verfolgen Sie den Verlauf der Tests in Echtzeit.
  • Verwenden Sie Testdesign- und Testmanagement-Tools von Drittanbietern (z. B. ECUTest, Exam, TestStand), die über unsere ASAM XIL-MA-konforme API nahtlos mit Typhoon HIL verbunden sind.

 

Kontinuierliche Integration und Validierung

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  • Validierung und kontinuierliche Integration für Ihre gesamte Steuerungssoftware und Firmware.
  • Verwalten Sie Tests, führen Sie diese aus und speichern Sie Berichte in der Cloud.
  • Integrierte HIL-Testbeds mit Testmanagement-Software, Testautomatisierungsserver und Projektmanagement.
  • Daten- und grafikreiche Testberichte in Allure, integriert mit cloudbasiertem Projektmanagement.

 

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Interoperabilitätstests zwischen Fahrzeugen und Chargern

Interoperabilitätstests für Onboard-Charger

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  • Modelle von Onboard-Chargern in der Interaktion mit Ladeinfrastrukturen und/oder der HV-Batterie in Ultra-High-Fidelity.
  • Umfangreiche Bibliothek für automatisierte Tests und grafik-/datenreichen Berichten.
  • Tests gegen bestehende Standards (CCS, CHAdeMO).

Interoperabilitätstests für Ladestationen

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Lösungen für Ladeschnittstellen und Standards.

  • Modelle von Ladestationen in der Interaktion mit Elektrofahrzeugen und/oder dem lokalen Stromnetz mit der Simulation von komletten Microgrids.
  • Umfangreiche Bibliothek mit automatisierten Tests für konstante 24/7-Tests mit aussagekräftigen Berichten und Ergebnissen.
  • Tests für alle existierenden Standards (CCS, GB/T, CHAdeMO) sowie alle Typen von Elektrofahrzeugen und Ladestationen.