Hardware-in-the-Loop-Simulation für elektrische Energiesysteme in der Luft- und Raumfahrt
Da sich die Luft- und Raumfahrtindustrie rasch in Richtung Elektrifizierung und More Electric Aircraft (MEA)-Architekturen entwickelt, ist die Hardware-in-the-Loop-Simulation zu einem unverzichtbaren Werkzeug geworden, um komplexe elektrische Energiesysteme sicher und effizient zu validieren. Impedyme, ein Pionier im Bereich kombinierter HIL- und Power-HIL (PHIL) Lösungen, nutzt modernste FPGA-basierte Plattformen,integrierte Motor-Emulatorensowie hochpräzise Invertertests , um Luftfahrtingenieuren realistische Echtzeit-Simulationsumgebungen bereitzustellen. Diese hochmodernen Lösungen ermöglichen die frühzeitige Erkennung von Konstruktionsfehlern, umfassende Tests von Leistungselektronik- und Antriebssystemen sowie verkürzte Entwicklungszyklen – und gewährleisten dadurch sicherere und zuverlässigere elektrische Flugzeugsysteme, noch bevor physische Prototypen oder Flugtests durchgeführt werden.
Kombinierte HIL- und Power-Lösungen für die Luftfahrtvalidierung
Die Hardware-in-the-Loop-Simulation ist eine zentrale Methode zur Prüfung elektrischer Energiesysteme von Flugzeugen unter realistischen und reproduzierbaren Bedingungen. Impedyme nimmt hier eine führende Rolle als Pionier von kombinierten HIL- und Power-HIL (CHP)-Plattformen ein, die speziell für Luftfahrtanwendungen entwickelt wurden.
Das CHP-System von Impedyme kombiniert hochpräzise, FPGA-basierte Echtzeit-HIL mit realer Leistungs-Emulation (PHIL) und ermöglicht:
- Vollskalige Invertertests und von Impedyme mit realer Spannungs- und Strominteraktion
- Simulation hochfrequenter PWM-Signale mit Submikrosekunden-Auflösung und Emulationsfehlern unter 1 %
- Präzise Abbildung nichtlinearer Motordynamiken – wie magnetische Sättigung, Rastmoment (Cogging) und Hysterese – mittels FEA-basierter Lookup-Tabellen auf FPGA-Hardware
Diese einheitliche Power HIL Architektur ermöglicht es Luftfahrtingenieuren, Energieverteilungssysteme, Antriebe und MEA-Subsysteme unter kontrollierten Laborbedingungen zu emulieren – noch vor dem Bau physischer Prototypen oder der Durchführung von Flugtests.
Warum Impedyme die führende Wahl ist
1. Modernste FPGA-basierte Hardware-in-the-Loop-Technologie
Herkömmliche prozessorbasierte HIL-Systeme sind auf etwa 20–50 kHz begrenzt. Die FPGA-Echtzeitsimulation von Impedyme erreicht Zeitschritte von unter 1 µs und bietet dadurch eine deutlich höhere Genauigkeit – insbesondere bei hochfrequenter PWM und Inverter-Validierung.
2. Integrierter Motor-Emulator & Inverter-Tests
Die von Impedyme lässt sich nahtlos in das CHP-System integrieren und ermöglicht den Übergang von Signaltests zu vollständigen Leistungstests.Dadurch können Inverter und Antriebseinheiten unter realistischen Drehmoment-, Last- und Kommunikationsbedingungen bewertet werden – selbst ohne physische Motoren.
3. Skalierbare thermische und elektrische Architektur
Hochspannungs-PHIL-Plattformen wie CHP 150 oder PHIL 300 bieten eine modulare Architektur sowie fortschrittliches Flüssigkeitskühlungsmanagement, um Megawatt-Systeme sicher zu emulieren – ideal für Flugzeug-Leistungselektronik und Antriebssysteme.
4. Beschleunigte Entwicklung von MEA-Systemen
Bei modernen More Electric Aircraft, in denen hydraulische und pneumatische Systeme durch elektrische ersetzt werden, ermöglicht Impedyme eine schnelle Iteration unter verschiedenen Fehler- und Betriebsbedingungen. Dadurch können Probleme wie Netzqualität, elektromagnetische Störungen (EMI) oder thermische Risiken frühzeitig erkannt werden.
Zentrale Vorteile der Hardware-in-the-Loop-Simulation in der Luftfahrt
✅ Reduzierung von Entwicklungszeit und Kosten
Durch den Ersatz physischer Prototypen durch virtuelle Tests können Teams schneller und kosteneffizienter iterieren.
✅ Erhöhte Zuverlässigkeit und Sicherheit
Fehlerszenarien können frühzeitig getestet werden – bevor sie kritisch für den Flugbetrieb werden.
✅ Ganzheitliche Systemtests
Komplette MEA-Subsysteme können inklusive Steuerung und Leistungsflüssen simuliert werden.
✅ Realitätsnahe Emulation
Dank FPGA-Hardware bildet Impedyme reale elektrische und mechanische Effekte exakt nach – einschließlich PWM-Schaltvorgängen, magnetischer Nichtlinearitäten und thermischer Einflüsse.
✅ Unterstützung für modellbasierte Entwicklung
Kompatibel mit MATLAB/Simulinkund damit nahtlos integrierbar in modellbasierte Entwicklungsprozesse.
Da Luftfahrtsysteme zunehmend komplexer und elektrischer werden, ist die Hardware-in-the-Loop-Simulation entscheidend für eine sichere und kosteneffiziente Validierung. Impedyme positioniert sich als vertrauenswürdiger Partner der Branche mit hochperformanten FPGA-basierten HIL-, realen PHIL- und fortschrittlichen Motor-Emulator-Lösungen für die Luftfahrt.
Ganz gleich, ob Sie elektrische Antriebssysteme, Smart-Grid-Integration oder Avionik-Testplattformen entwickeln – die CHP-Plattform von Impedyme bietet höchste Genauigkeit, Flexibilität und Sicherheit.
