Regelung und Softwareentwicklung

Steuergerät- und Softwareentwicklung

Integriertes, bauraumoptimiertes Umrichter-Steuergerät für einen Radnabenantrieb
© Fraunhofer IFAM

Integriertes, bauraumoptimiertes Umrichter-Steuergerät für einen Radnabenantrieb

Das Steuergerät mit der zugehörigen Software und der Regelung haben in elektrischen Antriebssystemen großen Einfluss auf das Betriebsverhalten und die Effizienz. Gleichzeitig steigen insbesondere in elektrischen Fahrzeugen die Anforderungen bzgl. Sicherheitsaspekten und Einbindung in die E-/E-Architektur des jeweiligen Fahrzeugs.

Die Abteilung »Elektrische Antriebe« entwickelt integrierte Steuergeräte auf Basis unterschiedlicher, seriennaher Mikrocontrollerarchitekturen und bietet entsprechende angepasste Softwarelösungen für die optimale Ansteuerung elektrischer Antriebssysteme an. Die Entwicklung der benötigten Regelalgorithmen erfolgt auf Basis von numerischen Motormodellen, um eine schnelle und effiziente Erprobung bereits in der frühen Projektphase zu gewährleisten. Die hierfür verwendeten, spezifisch entwickelten Motormodelle schließen alle parasitären Effekte durch Sättigung, Oberwellen etc. ein. und werden in enger Abstimmung mit der elektromagnetischen Auslegung parametriert.

Entwicklungsschwerpunkte

Optimiertes Wirkungsgradkennfeld eines Radnabenantriebs
© Fraunhofer IFAM

Optimiertes Wirkungsgradkennfeld eines Radnabenantriebs

Die Entwicklungsschwerpunkte bei der Softwareentwicklung umfassen insbesondere die funktionale Sicherheit von Antriebssystemen sowie die wirkungsgradoptimierte Ansteuerung von permanentmagneterregten Synchronmaschinen inkl. Feldschwächung. Hierfür stehen verschiedene Modelle, Verfahren und Softwaretools zur Verfügung, die anforderungsgerecht in eine Basissoftware integriert werden können. Die in der Abteilung vorhandenen Leistungsprüfstände erlauben dabei eine direkte Parametrierung und Prüfung der implementierten Regelungskonzepte mit Antrieben bis zu 120 kW Leistung.

Leistungsspektrum

Das Leistungsspektrum der Abteilung »Elektrische Antriebe« im Bereich der Steuergeräteentwicklung und Regelung elektrischer Maschine umfasst:

  • Hardwareentwicklung für Umrichter-Steuergeräte unter Verwendung unterschiedlicher Mikrocontroller-Architekturen (Texas Instruments, Infineon AURIX, Cortex)
  • Modellbasierte Entwicklung von Software zur Regelung elektrischer Maschinen
  • Umrichter -Softwareentwicklung für unterschiedliche Mikrocontroller-Architekturen
  • Einbindung elektrischer Antriebssysteme in Fahrzeug-Bordnetze
  • Numerische Modellierung und Simulation elektrischer Antriebssysteme mit FEM-gestützter Parametrierung
  • Entwicklung fehlertoleranter Antriebstopologien zur Steigerung der Funktionssicherheit elektrischer Antriebe
  • Prüfung elektrischer Antriebssysteme und Aufnahme von Grenzkennlinien und Wirkungsgradkennfeldern