Was ist Hardware-in-the-Loop-Testing für Leistungselektronik?
Hardware-in-the-Loop (HiL) ist eine hochmoderne Validierungsmethode, die Echtzeitsimulation mit physischer Steuerhardware kombiniert. Dieser Ansatz ermöglicht es Ingenieuren, eingebettete Regler – wie sie beispielsweise in EV-Wechselrichtern, Motorantrieben und Leistungskonvertern eingesetzt werden – unter realistischen, dynamisch simulierten Betriebsbedingungen zu testen, noch bevor vollständige Systemprototypen aufgebaut werden.
Mit den Hardware-in-the-Loop-Testlösungen von Impedyme können Ingenieure elektrische Netze, dynamische Lasten und Fehlerereignisse simulieren, um Regelalgorithmen zu validieren und das Systemverhalten frühzeitig im Entwicklungsprozess zu optimieren. Diese frühzeitige Hardware-in-the-Loop-Validierung hilft, Entwicklungszeiten zu verkürzen, Kosten zu senken und die Gesamtzuverlässigkeit des Produkts zu erhöhen.
HiL-Funktionen
- Simulation elektrischer Netze und dynamischer Lasten
- Validierung von Regelalgorithmen in Echtzeit
- Sicheres Testen von Schutz- und Fehlermodi
- Beschleunigung der Entwicklung durch frühzeitiges Hardware-in-the-Loop-Testing
HIL Testing Challenges in Power Electronics
Hochfrequente Steuersignale
Moderne elektrische Antriebssteuergeräte (ECUs) arbeiten mit extrem hochfrequenten Steuer- und Rückkopplungsschleifen. Herkömmliche Hardware-in-the-Loop-Testplattformen haben häufig Schwierigkeiten, diese schnellen digitalen Schaltsignale realistisch abzubilden, was die Validierung von Wechselrichtern und Motorregelungen beeinträchtigt.
PWM-Signalgenauigkeit
Eine präzise PWM-Simulation ist beim Hardware-in-the-Loop-Testing entscheidend. Eine 25-µs-Regelschleife zur Reproduktion eines 8-kHz-PWM-Signals kann zu Fehlern von bis zu 20 % führen, während Schritte im Submikrosekundenbereich den Fehler auf unter 1 %reduzieren und so die Regelgenauigkeit erheblich verbessern.
Nichtlineares Motorverhalten
Reale Elektromotoren zeigen nichtlineare Effekte wie:
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Magnetische Sättigung
-
Rastmoment (Cogging Torque)
-
Hysterese
HiL- und PHIL-Testing für Leistungselektronik
As electrification advances across automotive, aerospace, and renewable energy sectors, testing becomes more complex. Impedyme’s hardware in the loop (HIL) and Power Hardware in the Loop (PHIL) platforms simplify real-time validation and speed up development.
Unsere Hardware-in-the-Loop-Testsysteme kombinieren Echtzeitsimulation mit eingebetteten Reglern und ermöglichen Ingenieuren:
- Schnelles Prototyping eingebetteter Regelungslogik
- Sichere Simulation extremer Betriebsbedingungen
- Hochpräzises Testen von Schutz- und Fehlermodi
- Iterative Optimierung von Regelalgorithmen mit hoher Zuverlässigkeit
Unsere PHIL-Systeme erweitern das Hardware-in-the-Loop-Testing auf die Leistungsebene, indem reale Spannungen und Ströme eingebracht werden, um eine vollständige Systememulation zu ermöglichen – einschließlich Motorantrieben, Konvertern und netzgekoppelten Wechselrichtern.
Von Signal zu Leistung: Ein vollständiger Test-Workflow
Die Validierung von Leistungselektronik erfolgt typischerweise in drei zentralen Stufen:
Signal-Level-Testing
Simulation des gesamten Systems zur Validierung der Steuerungselektronik in einer geschlossenen Regelkreisschleife.
Power-Level-Testing
Integration eines Motor-Emulators zur Bewertung sowohl der Regelungslogik als auch der Leistungshardware.
Mechanisches/Dynamometer-Testing
Abschließende Systemvalidierung unter realen mechanischen Lastbedingungen.
FPGA-basiertes Echtzeit-Hardware-in-the-Loop: Schneller. Intelligenter. Präziser.
Herkömmliche prozessorbasierte Hardware-in-the-Loop (HIL)-Plattformen sind aufgrund von I/O-Latenzen häufig auf 20–50 kHz begrenzt, was die Simulationsgenauigkeit einschränkt. Das FPGA-basierte Hardware-in-the-Loop-Testing von Impedyme beseitigt diese Engpässe durch die Integration von Verarbeitung und I/O auf demselben Chip und ermöglicht Simulationsschritte von bis zu 1 µs.
Diese nächste Generation der Hardware-in-the-Loop-Simulation ermöglicht:
- Echte Echtzeitsimulation von Schaltbauelementen
- Feinauflösende Regelung und Signalgenerierung
- Nahtlose Integration mit Systemen auf Leistungsebene
Optimiert für Si-, SiC- und GaN-Halbleitertechnologien liefert das FPGA-basierte Hardware-in-the-Loop-Testing von Impedyme höchste Performance und Genauigkeit für Leistungselektronik der nächsten Generation.
Einheitliche Plattform: Impedyme RT + Simulation Toolkit
1
Nahtlose Integration
Eng integrierte Hard- und Software für präzises, latenzarmes Hardware-in-the-Loop-Testing – ermöglicht schnellere Validierung und verkürzte Entwicklungszyklen.
2
Simulation Toolkit
Schneller Aufbau und Ausführung hochpräziser Motorsimulationen mit dem Impedyme Precision Toolkit – speziell entwickelt für Echtzeit-Hardware-in-the-Loop-Umgebungen.
3
Skalierbar & Zuverlässig
Optimiert für einfache Inbetriebnahme, flexible Skalierung und zuverlässige Hardware-in-the-Loop-Testing-Performance in F&E- sowie Produktionstest-Workflows.
Impedyme RT Echtzeit-Testsoftware
- Impedyme-RT ist eine echtzeitfähige, konfigurationsbasierte Plattform für effizientes Hardware-in-the-Loop-Testing und HiL-Validierung.
- Ermöglicht den schnellen Übergang von der Simulation zum vollständigen Hardware-in-the-Loop (HIL) mit wiederverwendbaren Test-Assets
- Einheitliche Hardware-in-the-Loop-Plattform mit Echtzeitkommunikation, Datenaufzeichnung, Stimulusgenerierung und Alarmmanagement
- Vereinfacht die Integration von Modellen in Hardware und unterstützt automatisierte Tests in MATLAB®/Simulink®
- Offene Architektur mit Plug-ins; unterstützt FPGA-basiertes Hardware-in-the-Loop-Testing in Kombination mit Power HIL
- FPGA-basiertes Hardware-in-the-Loop-Testing ermöglicht 1-µs-Simulationsschritte bei extrem niedriger Latenz
- Parallele Verarbeitung für hochpräzise Hardware-in-the-Loop-Simulationen in der Hochgeschwindigkeits-Leistungselektronik
kombinierter HIL- und Power-(CHP)
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Erweiterung des Hardware-in-the-Loop-Testings durch reale Leistungsflüsse
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Validiert Regelungslogik und Verhalten der Leistungsstufe in einer echten Hardware-in-the-Loop-Umgebung
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Unterstützt reale, dynamische Betriebsbedingungen
Einheitliche Hardware-in-the-Loop-Plattform
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Kombiniert Simulation und Leistungstests in einer einzigen Hardware-in-the-Loop-Lösung
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Ermöglicht einen reibungslosen Übergang von der Entwicklung zum vollständigen Hardware-in-the-Loop-Testing
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Verbindet reale Geräte wie Wechselrichter, Konverter und Motorantriebe
Schnellere und sicherere Tests
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Nutzt die Präzision FPGA-basierten Hardware-in-the-Loop-Testings
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Testet unter realen Spannungs- und Strombedingungen
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Erkennt Probleme frühzeitig und reduziert physische Prototypen
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Verkürzt die Entwicklungszeit und erhöht gleichzeitig die Genauigkeit des Hardware-in-the-Loop-Testings
Der Impedyme Hardware-in-the-Loop (HIL) Testing-Workflow
Bei Impedyme haben wir einen Hardware-in-the-Loop (HIL) Workflow entwickelt, der die Art und Weise verändert , wie Ingenieure Echtzeit-Regelungssysteme entwickeln, testen und validieren.
Jede Phase unseres Prozesses integriert Simulation, Echtzeitausführung und Hardware-Interaktion in einem geschlossenen Kreislauf – und reduziert so Risiken, Entwicklungskosten und Time-to-Market.
Modellieren & Simulieren
Erstellen Sie hochpräzise virtuelle Modelle mit MATLAB/Simulink, Modelica oder Python-basierten Frameworks. Entwickeln und optimieren Sie Regelalgorithmen virtuell, bevor Hardware eingebunden wird.
- Virtuelle Entwicklung von Regelalgorithmen
- Visualisierung des Systemverhaltens unter Last
- Vorbereitung der Modelle für den Echtzeiteinsatz
01
Deployment auf Echtzeit-Hardware
Übertragen Sie Ihr Anlagenmodell auf die Echtzeit-Engine von Impedyme. Unser adaptiver Scheduler gewährleistet Synchronisation im Mikrosekundenbereich – ohne Latenz, Drift oder Unsicherheit.
- Ausführung mit realer Systemgeschwindigkeit
- Synchronisation im Mikrosekundenbereich
- Live-Simulationsumgebung
02
Physische Controller anbinden
Verbinden Sie Ihre Steuerhardware (ECU, PLC, DSP, Mikrocontroller) über Hochgeschwindigkeits-I/O-Schnittstellen. Ihr Regler arbeitet dabei so, als wäre er im realen System integriert.
- Unterstützung für CAN, LIN, Ethernet und PWM
- Direktes Testen von Serien-Firmware
- Reproduktion extremer Fehlerbedingungen
03
Testen, Validieren, Iterieren
Untersuchen Sie jedes Szenario – injizieren Sie Fehler, simulieren Sie Ausfälle und testen Sie Grenzfälle. Die integrierte Datenerfassung ermöglicht kontinuierliche Validierung und Optimierung.
- Echtzeit-Signalüberwachung
- Hochgeschwindigkeits-Datenaufzeichnung
- Parameteranpassung während des laufenden Betriebs
04
Branchen, die durch Impedyme Hardware-in-the-Loop (HIL) Testing gestärkt werden
In allen Hochleistungs-Engineering-Bereichen definiert Hardware-in-the-Loop-Testing (HIL-Testing) neu, wie komplexe Systeme entwickelt, validiert und implementiert werden.
Impedyme provides the flexibility, accuracy, and scalability required by industries where real-time performance, safety, and compliance are non-negotiable.
1
Automotive & Elektrofahrzeuge (EVs)
Das Hardware-in-the-Loop-Testing von Impedyme ermöglicht es Automobilingenieuren, elektrische Antriebsstränge, ADAS-Systeme und Steuerungssoftware sicher zu validieren und zu optimieren – noch vor realen Straßentests.
2
Luft- und Raumfahrt & Avionik
Durch die Simulation von Flugdynamik und Regelreaktionen gewährleistet Impedyme höchste Leistung und Sicherheit in Avionik- und Flugsteuerungssystemen mittels Hardware-in-the-Loop-Testing.
3
Energie- & Stromversorgungssysteme
Die Echtzeit-Hardware-in-the-Loop-Lösungen von Impedyme ermöglichen Energieinnovatoren präzise Tests von Netzstabilität, Konverterregelung und Mikronetz-Schutzsystemen.
4
Industrielle Automatisierung & Robotik
Hersteller nutzen die Hardware-in-the-Loop-Testing-Plattformen von Impedyme zur Validierung von Bewegungsregelungen, Robotiklogik und Sicherheitsverriegelungen – vor dem Einsatz in der Produktion.
5
Marine- & Offshore-Systeme
Von der Antriebssteuerung bis zur dynamischen Positionierung erhöht Hardware-in-the-Loop-Testing von Impedyme Zuverlässigkeit und Sicherheit in anspruchsvollen maritimen Umgebungen.
6
Bahn- & Verkehrsinfrastruktur
Impedyme ermöglicht Ingenieuren, Zugsteuerungen, Bremssysteme und Signalnetze unter realen Betriebsbedingungen mittels Hardware-in-the-Loop-Testing zu simulieren und zu verifizieren.
Impedyme vs. traditionelle HIL-Ansätze
| Funktion | Traditionelle Anbieter | Impedyme Vorteil |
|---|---|---|
| Integration | Beschränkt auf proprietäre Ökosysteme | Nahtlose Zusammenarbeit mit MATLAB/Simulink |
| Skalierbarkeit | Feste Konfigurationen | Modulare Hardware und skalierbare Simulationscluster |
| Performance | Feste Echtzeitzyklen | Adaptives Scheduling mit Sub-Millisekunden-Genauigkeit |
| Zugänglichkeit | Erfordert Spezialisten | Intuitive Benutzeroberfläche für Ingenieure und Forscher |
| Support | Hardware-fokussiert | End-to-End-Workflow-Unterstützung vom Modell bis zur Validierung |
Häufig gestellte Fragen
Bereit, Ihr Hardware-in-the-Loop-Testing zu beschleunigen?
Validieren Sie Regler, Leistungselektronik und Schutzlogik mit der Echtzeit-Hardware-in-the-Loop-Testing-Plattform von Impedyme – für schnellere Entwicklung, sichere Validierung und hochpräzise Ergebnisse von Beginn an.
