- juli 15, 2024
In de razendsnelle wereld van vermogenselektronica voor auto’s is het waarborgen van de betrouwbaarheid en prestaties van een EV-omvormer een van de meest cruciale aspecten van een elektrisch voertuig (EV).
Het testen van elektromagnetische compatibiliteit (EMC) speelt een cruciale rol in dit proces en zorgt ervoor dat een omvormer vlekkeloos werkt zonder beïnvloed te worden door andere elektrische voertuigsystemen in een steeds meer verbonden en geëlektrificeerde autolandschap. Door in een vroeg stadium te focussen op EMC-ontwerp en -testen, zorgt Punch Powertrain ervoor dat voertuigen voldoen aan de vereiste wettelijke normen, optimale prestaties leveren en veilig blijven tegen een betaalbare prijs.
Wat is EMC en waarom is het testen ervan voor EV-omvormers zo cruciaal?
De huidige systemen voor elektrische voertuigen (EV) maken gebruik van een toenemend aantal elektronische componenten, waardoor het risico op elektromagnetische interferentie (EMI) toeneemt.
Elektromagnetische compatibiliteit (EMC) verwijst naar het vermogen van elektronische apparaten en systemen om te werken zonder problemen te veroorzaken of te ondervinden in hun elektromagnetische omgeving. EMC testen in een vroeg stadium van het ontwerpproces van de omvormer zorgt ervoor dat de omvormer de omgeving (zoals andere motorbesturingsunits, radio’s, enz.) niet verstoort en dat de omvormer immuun is voor EMI die wordt gegenereerd door andere elektronica in de auto of door externe bronnen.
Elk elektronisch onderdeel in een elektrisch voertuig (EV) genereert twee soorten elektromagnetische interferentie (EMI). Het eerste type is uitgestraalde emissies, dit zijn elektromagnetische signalen die door de ruimte worden uitgezonden. Het tweede type is geleide emissies, dit zijn signalen die worden doorgegeven via stroom- en signaallijnen. Inzicht in de bronnen, kenmerken en verspreiding van deze emissies is essentieel voor het ontwerpen van effectieve EMC-filters om interferentie tegen te gaan. Door grondige EMC-tests uit te voeren in een vroeg stadium van het ontwerp van de EV-omvormer, zorgt Punch Powertrain ervoor dat deze niet alleen voldoet aan de wereldwijde EMC-normen, maar ook is afgestemd op, en geoptimaliseerd voor, specifieke eisen van de klant.
Tijd en kosten besparen door in-house testen
“De sleutel tot het minimaliseren van tijd en kosten bij het ontwikkelen van een EV-omvormer van topniveau is een optimaal ontwerp van de omvormer, evenals EMC-filtering, en testen in een vroeg stadium,” aldus Benoit Briane, Global Function Leader E-Drive. Hij voegde er verder aan toe: “We hebben veel expertise in het ontwerpen van EV-omvormers die minimale elektromagnetische storingen genereren. We hebben ook expertise ontwikkeld in het ontwerpen van vermogenselektronica en EMC-filters om de optimale afweging te maken tussen EMC-bronreductie en filtering. Met interne mogelijkheden voor simulatie en A-sample testen kunnen we onze omvormer- en EMC-filterontwerpen in een zeer vroeg stadium van het project verifiëren.”
In een typisch scenario wordt meer dan een derde van het gewicht van een EV-omvormer toegeschreven aan een EMC-filter, afhankelijk van het emissieniveau dat de klant nastreeft. De kosten, de grootte en het gewicht van een EV-omvormer kunnen drastisch worden verlaagd met een optimaal afgesteld EMC-filter. Het ontwerp van onze EV-omvormer is gericht op het verminderen van EMC-emissies, waardoor het EMC-filter grotendeels ontlast wordt. Met geavanceerde mechatronica-integratie en een geoptimaliseerd EMC-filterontwerp hebben we een van de meest geavanceerde, compacte en goed presterende 800V EV-omvormers gemaakt.
De tweede belangrijke bijdrage aan het verminderen van de projecttijd en -kosten is het vroegtijdig testen van EMC. Punch Powertrain heeft in-house mogelijkheden ontwikkeld voor het simuleren van de prestaties van EMC-filters binnen de omvormeromgeving. Hierdoor kan het ontwerp al vroeg in het project vooraf gevalideerd worden op een virtuele sample, waardoor de initiële kosten lager uitvallen. Deze aanpak biedt ook een grotere robuustheid en verkort de validatietijd van fysieke samples. Door grote ontwerpwijzigingen in latere stadia van de ontwikkelingscyclus te vermijden, voorkomt deze aanpak vertragingen, verlaagt hij de kosten en behoudt hij het vertrouwen van de klant.
De resultaten van de simulatie en de fysieke tests worden met elkaar in verband gebracht om de simulatieprestaties en -nauwkeurigheid verder te verbeteren en de opgedane ervaring in te zetten voor volgende projecten. Dit hele proces en deze aanpak zorgen ervoor dat de uiteindelijke sample van de EV-omvormer voldoet aan de specifieke EMC-eisen van de klant, evenals aan de algemene EMC-norm (CISPR25, …) en de eisen van de klant aan de prestaties en kwaliteit van de omvormer binnen een strak projectschema.
Snelle updates
Bij de vraag naar de stappen die Punch Powertrain neemt om hun EMC-testen verder te verbeteren, zei Benoit Briane: “Naarmate er nieuwe elektronische systemen, functies en communicatietechnologieën worden geïntroduceerd in EV’s, worden de EMC-standaarden en regelgeving regelmatig bijgewerkt om de veranderende uitdagingen aan te gaan. Punch Powertrain volgt deze ontwikkelingen op de voet en we zijn voortdurend bezig met het uitbreiden en verbeteren van onze EMC-testfaciliteiten om de ontwikkelingen voor te blijven.”
