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Herausforderung:
Bisher basieren die meisten Elektrofahrzeuge auf 400 V Stromversorgungssystemen. Da die Nutzer jedoch eine größere Reichweite und kürzere Ladezeiten fordern, zeichnet sich ab, dass 800 V die nächste Stromversorgungsarchitektur der Wahl sein wird – mehrere Hersteller haben bereits Modelle auf den Markt gebracht, die auf 800 V basieren. Dieser Wechsel ist jedoch bei weitem nicht so einfach wie die Verwendung von Batterien mit höherer Spannung, da alle Komponenten, die 800 V verarbeiten, entsprechend ausgelegt und langlebiger sein müssen als bei 400 V. Darüber hinaus kann die 400 V Architektur nicht einfach wiederverwendet werden, um eine verbesserte Zuverlässigkeit und Sicherheit zu gewährleisten.
Glücklicherweise können die meisten Testgeräte, die für die Entwicklung von 400 V EV-Systemen und die Architekturuntersuchung verwendet werden, für 800 V wiederverwendet werden, sofern sie für höhere Spannungen geeignet sind. Und wenn die Geräte auf einem offenen Industriestandard wie PXI oder LXI basieren, gibt es bei Bedarf einen einfachen Migrationspfad. Das bedeutet, dass Design- und Testingenieure, die Elektrofahrzeuge entwickeln, den Übergang von 400 V auf 800 V vollziehen können, ohne unbedingt in zu viel (oder überhaupt) neue Geräte investieren zu müssen.
Was werde ich lernen?
In diesem Whitepaper erfahren Ingenieure
• warum 800 V EV-Architekturen eine erhöhte Komplexität in Batteriemanagementsystemen (BMS) bedeuten – und langlebigere Komponenten erfordern
• die Vorteile einer 800 V Architektur in Bezug auf verbesserte elektrische Effizienz, Reichweite und Ladezeiten
• wie die HIL-Simulation Vorteile bei der frühzeitigen Problemerkennung, Designverbesserungen und Kosteneinsparungen bietet
• warum Hochspannungsschaltung, Batteriezellen- und Temperatursensorsimulation und Fehlereinfügung für HILS-Tests während der EV-Entwicklung relevant sind.
Erstellen einer HILS-Testplattform
Eine HILS-Testplattform (Hardware-in-the-Loop-Simulation) könnte zwar von Grund auf neu erstellt werden, doch die damit verbundenen Kosten, sowohl in finanzieller als auch zeitlicher Hinsicht, sind in der Automobilindustrie tendenziell unerschwinglich. Die Verwendung einer Industriestandardplattform wird daher dringend empfohlen. Dabei sind zwei Hauptstandards zu berücksichtigen, nämlich PXI und LXI, die auf den weit verbreiteten Standards PCI bzw. Ethernet basieren.
Beide werden von einer großen Anzahl globaler Anbieter unterstützt, es sind viele kommerzielle Standardprodukte (COTS) verfügbar und beide bieten nahtlose, anbieterunabhängige Plug-and-Play-Funktionen. Ein großer Vorteil ist, dass die Langlebigkeit der Produkte gewährleistet ist und die Anbieter über ein Obsoleszenz Management verfügen.
Zusammenfassung
Die Umstellung von 400 V auf 800 V Stromversorgungsarchitekturen für Elektrofahrzeuge bietet viele Vorteile, darunter höhere Leistung und schnelleres Laden. Die Verwendung einer höheren Spannung ermöglicht zwar kompaktere Komponenten und Kabel/Leitungen mit geringerem Durchmesser – beides führt zu Gewichtseinsparungen, erfordert jedoch eine höhere Haltbarkeit und Sicherheit. Es besteht auch eine zunehmende Anforderung, dass die Architekturen von Elektrofahrzeugen Redundanz aufweisen, um Einzelpunktausfälle zu vermeiden und die Sicherheit und Zuverlässigkeit zu verbessern, was beides erheblich zum Ruf des Herstellers beiträgt.
Simulation ist der sicherste Weg, um die Architektur, Systeme und Kernkomponenten eines Elektrofahrzeugs zu entwickeln, zu untersuchen und gründlich zu überprüfen. So kann beispielsweise die Funktionalität eines BMS überprüft werden, ohne dass ein physischer Akkupack verwendet wird. Fehlereinfügungen, wie z.B. das Simulieren von Kurzschlüssen, sind viel sicherer. Darüber hinaus lassen sich Testbedingungen und -ergebnisse problemlos aufzeichnen, was für die Rückverfolgbarkeit wichtig ist.
Der Einsatz von PXI- und LXI-basierten Testgeräten ist eine logische Wahl für Hersteller, die derzeit Produkte für eine 400 V Architektur entwickeln und den Wechsel zu einer 800 V Architektur in Erwägung ziehen, da es einen einfachen Migrationspfad gibt. Beispielsweise können Chassis, Controller (im Fall von PXI) und Module mit einer Nennspannung von 1 kV einfach wiederverwendet werden, wodurch die Anfangsinvestition geschützt wird.
Auf diese Weise können wichtige Systemkomponenten wie Akkupack, Motoren, Wechselrichter und BMS optimiert werden. Die Gesamtleistung des Systems lässt sich ohne ein Prototypfahrzeug für die Straße ermitteln. Durch die Automatisierung des HIL Systems sind Tests unbeaufsichtigt durchführbar und beschleunigen die Systementwicklung erheblich. HIL-Tests sind zudem sehr gut wiederholbar.
Whitepaper – Der Übergang zu 800 V Elektrofahrzeugen: Die entscheidende Rolle der HIL-Simulation
Downloaden Sie das vollständige Whitepaper von Pickering Interfaces: „Der Übergang zu 800 V Elektrofahrzeugen: Die entscheidende Rolle der HIL-Simulation“ unter: https://info.pickeringtest.com/the-800v-ev-transition-crucial-role-of-hil-simulation.
