Kurzbeschreibung
Der Inverter-Prüfstand der FH JOANNEUM, Institut Fahrzeugtechnik / Automotive Engineering, dient der Charakterisierung, Verifikation und Qualifizierung von Invertern für elektrische Antriebssysteme. Er ermöglicht die Untersuchung elektrischer, thermischer und funktionaler Eigenschaften unter definierten und reproduzierbaren Betriebsbedingungen. Die Infrastruktur eignet sich für Anwendungen in Hybridfahrzeugen (HEV, PHEV), batterieelektrischen Fahrzeugen (BEV) und Hochvolt-Ladesystemen.
Der Prüfstand ermöglicht die Aufnahme von Wirkungsgrad- und Verlustkennfeldern, Leistungsmessungen, thermischen Untersuchungen, Dauerlauf- und Lebensdauertests sowie Funktions- und Sicherheitsprüfungen. Unterschiedliche Last- und Frequenzbedingungen, Versorgungsspannungen und Betriebsprofile können simuliert werden. Unterstützt werden die Motortypen PMSM, ASM, EESM und SRM. Darüber hinaus sind Fehlertests, darunter Kurzschluss- und Phasenausfalltests, sowie die Untersuchung von Regelungsstrategien möglich.
Die maximalen elektrischen Betriebsgrößen betragen auf der Gleichspannungsseite 1.200 V und 1.200 A für 30 Sekunden beziehungsweise 800 A im Dauerbetrieb. Auf der Wechselspannungsseite sind bis zu 1.200 V Spitzenwert und 800 A Effektivwert möglich. Klimatisierungen im Bereich von 10 °C bis 95 °C und 10 % bis 98 % relativer Luftfeuchtigkeit sowie Temperaturuntersuchungen von −70 °C bis 180 °C sind vorgesehen. Die Kühlwassertemperatur kann zwischen −40 °C und 140 °C variiert werden.
Die Anlage verfügt über ein Automatisierungssystem von AVL List (PUMA), ein Messsystem X-ION und Restbussimulation. In Kombination mit dem Antriebsstrangprüfstand und einem Batterieemulator können Inverter auch im Zusammenspiel mit realen Elektromotoren untersucht werden. Die Infrastruktur unterstützt damit Entwicklungs-, und Optimierungsaufgaben an elektrischen Antriebssystemen.
Ansprechperson
DI (FH) Dr. Andreas Kerschbaumer
Research Services
• Charakterisierung und Leistungstests von Invertern für elektrische Antriebssysteme
• Aufnahme von Wirkungsgrad- und Verlustkennfeldern
• Elektrische Messungen und Analyse von Spannungs-, Strom- und Leistungsverläufen
• Thermische Charakterisierung und Bewertung der Kühlleistung
• Untersuchung unterschiedlicher Lastprofile, Betriebsfrequenzen und Versorgungsspannungen
• Funktions- und Sicherheitsprüfungen einschließlich der Untersuchung von Schutzfunktionen
• Fehlertests, beispielsweise Kurzschluss- und Phasenausfalltests
• Dauerlauf- und Lebensdaueruntersuchungen
• Untersuchung und Validierung von Inverter-Regelungsstrategien
• Klimatisierte Prüfungen unter definierten Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen
• Tests verschiedener Motortopologien (PMSM, ASM, EESM und SRM)
• Untersuchung des Zusammenspiels von Invertern und realen Elektromotoren in Kombination mit dem Antriebsstrangprüfstand und einem Batterieemulator
Die Durchführung von Forschungs- und Entwicklungsdienstleistungen für externe Unternehmen und Forschungseinrichtungen ist nach Verfügbarkeit und technischer Abstimmung vorgesehen. Der konkrete Leistungsumfang sowie die Prüfbedingungen werden projektbezogen vereinbart. Für Anfragen zu verfügbaren Prüfkapazitäten und möglichen Kooperationen wenden Sie sich bitte an fztprueffeld@fh-joanneum.at
Methoden & Expertise zur Forschungsinfrastruktur
Der Inverter-Prüfstand der FH JOANNEUM verbindet automatisierte Prüfmethoden mit Fachkenntnissen in den Bereichen elektrische Antriebssysteme, Leistungselektronik und Fahrzeugtechnik. Die Infrastruktur ermöglicht die systematische Charakterisierung und Bewertung von Invertern unter definierten elektrischen, thermischen und klimatischen Bedingungen. Zu den angewendeten Methoden zählen die Aufnahme von Wirkungsgrad- und Verlustkennfeldern, die Analyse von Spannungs- und Stromverläufen, thermische Charakterisierungen sowie Funktions- und Sicherheitsprüfungen. Durch die Simulation dynamischer Lastprofile und unterschiedlicher Betriebsbedingungen können die Leistungsfähigkeit, Energieverluste, Kühlanforderungen und Regelungsstrategien von Invertern untersucht werden.
Die Expertise der FH JOANNEUM im Bereich elektrischer Antriebssysteme unterstützt die Auswertung und Interpretation der Messergebnisse im Hinblick auf praktische Anwendungen in Fahrzeugen. Der Prüfstand ermöglicht Untersuchungen verschiedener elektrischer Motortopologien, darunter permanentmagneterregte Synchronmaschinen (PMSM), Asynchronmaschinen (ASM), elektrisch erregte Synchronmaschinen (EESM) und geschaltete Reluktanzmaschinen (SRM). Weitere Anwendungsbereiche umfassen Dauerlaufprüfungen, Fehlertests und die Überprüfung von Schutzfunktionen.
In Kombination mit dem Antriebsstrangprüfstand und einem Batterieemulator können Inverter auch gemeinsam mit realen Elektromotoren und unter simulierten Batteriebedingungen untersucht werden. Dadurch lassen sich sowohl einzelne Komponenten als auch deren Wechselwirkungen innerhalb eines elektrischen Antriebssystems bewerten. Die gewonnenen Messdaten dienen der Entwicklung und Optimierung von Inverterhardware, Regelungsstrategien und thermischen Managementkonzepten. Die Forschungsinfrastruktur bildet damit eine Grundlage für gemeinsame Forschungs- und Entwicklungsprojekte mit Hochschulen, Forschungseinrichtungen und Industriepartnern im Bereich Elektromobilität und elektrische Antriebstechnik.
Kontakt: https://www.fh-joanneum.at/en/research/research-centres/automotive-testing-lab/contact/