Bild 1: Der skalierbare Micred Power Tester 600A testet Leistungselektronikkomponenten von Elektro- und Hybrid-Fahrzeugen unter Lastwechsel und ermöglicht eine thermische Simulation mit hoher Genauigkeit.

Bild 1: Der skalierbare Micred Power Tester 600A testet Leistungselektronikkomponenten von Elektro- und Hybrid-Fahrzeugen unter Lastwechsel und ermöglicht eine thermische Simulation mit hoher Genauigkeit. Mentor Graphics

Der neue Micred Power Tester 600A von Mentor Graphics hilft die Zuverlässigkeit der Leistungselektronikkomponenten von Elektro- und Hybridfahrzeugen (EV/HEV) unter Lastwechsel zu ermitteln. Entwicklungs- und Zuverlässigkeitsingenieure können damit IGBTs, MOSFETs, diverse Leistungstransistoren und Ladegeräte hinsichtlich ihrer thermischen Zuverlässigkeit und Lebensdauer testen, um einem Rückruf bei (H)EVs vorzubeugen.

Der Power Tester erfüllt auch den Bedarf der Industrie nach thermischer Simulation und Tests von Leistungselektronikkomponenten und bietet hohe Genauigkeit und Skalierbarkeit. Letztere erlaubt es sehr viele diskrete Leistungskomponenten oder –module parallel zu testen. Der erhöhte Prüfdurchsatz liefert statistische Fehlerdaten, aus denen sich Prognosen zur Lebensdauer von Produkten im Feld ableiten lassen.

Eckdaten

Als Teil einer umfassenden Lösung für thermische Simulation und Hardwaretests bietet Mentor Graphics den Micred Power Tester 600A zum Testen der thermischen Zuverlässigkeit von simultan bis zu 128 IGBTs für Elektro- und Hybridfahrzeuge. Der erhöhte Prüfdurchsatz liefert statistische Fehlerdaten, aus denen sich Prognosen zur Lebensdauer von Produkten im Feld ableiten lassen.

Thermische Zuverlässigkeit von Leistungselektronik

Bild 2: Aus Leistungsmessdaten von realen Fahrzyklen lässt sich ein 3D-Wärmefluss-Modell berechnen und damit die Temperaturverteilung im jeweiligen Bauteil. Der Micred Power Tester 600A unterstützt dabei die Verifikation der Simulationsergebnisse über Hardwaretests, was eine Bewertung der Zuverlässigkeit und Lebensdauer von IGBTs sicherer und genauer macht.

Bild 2: Aus Leistungsmessdaten von realen Fahrzyklen lässt sich ein 3D-Wärmefluss-Modell berechnen und damit die Temperaturverteilung im jeweiligen Bauteil. Der Micred Power Tester 600A unterstützt dabei die Verifikation der Simulationsergebnisse über Hardwaretests, was eine Bewertung der Zuverlässigkeit und Lebensdauer von IGBTs sicherer und genauer macht. Mentor Graphics

Entwickler von heutigen (H)EV-Fahrzeugen stehen vor erheblichen Herausforderun­gen: An erster Stelle steht die Gewährleistung der thermischen Zuverlässigkeit von Leis­tungselektronikmodulen, dann das Erkennen einer möglichen Degradierung von IGBTs, die durch eine Reihe standardmäßiger Lastwechsel verursacht wird sowie die Identifizie­rung der zugrunde liegenden Schadensursachen. Mentors Micred Power Tester 600A liefert genaue und zuverlässige Testergebnisse, die sich auf reale Anforderungen übertra­gen lassen.

Umfassende Diagnosen für die thermische Zuverlässigkeit spielen dabei eine wichtige Rolle. Der Power Tester bietet einen einfachen Zuverlässigkeitsprüfprozess für die Lebenszyklus-Bewertung. Die Konfiguration des Geräts ist einfach und die Lastwechsel sind vollständig automatisiert. Das Strukturfunktion-Feature T3Ster innerhalb des Testers liefert für jeden IGBT zerstörungsfreie Daten von fortschreitenden Fehlern. Während des Testens werden alle Diagnoseinfor­mationen aufgezeichnet, von Strom, Spannung und Temperaturerfassung bis hin zu Änderungen in der Strukturfunktion, die auf Fehlerursachen in der Package-Struktur hinweisen. Package-Entwicklung, Zuverlässigkeit und Chargenprüfung von eingehenden Komponenten können nun vor der Produktion getestet werden.

Entscheidend für eine sichere Zuverlässigkeitsprognose ist eine hohe Simulationsgenauigkeit. Der Micred Power Tester 600A kann IGBT-Module mit Zehntausenden von Zyklen ansteuern und Daten von fortschreitenden Fehlern in Echtzeit für Diagnosen zur Verfügung stellen. Dies reduziert die Zeiten für Tests erheblich und erübrigt Post-Mortem- oder zerstörende Fehleranalysen. Für die genaue thermische Charakterisierung von IGBTs und Komponenten lassen sich die damit verbundenen 3D-CFD-Simulationsfehler (Computational Fluid Dynamics) von typischen 20 % auf 0,5 % reduzieren. Möglich ist dies aufgrund von Mentors Kalibrierungstechnologie, die ausschließlich im Micred-T3Ster-Produkt zu finden ist.

Bild 3: Der Power Tester liefert Daten, die in Flotherm zur automatisieren Kalibrierung eines 3D-CFD eines Packages verwendet werden können. Durch Mentors Kalibrierungsansatz auf Basis der Micred-T3Ster-Technologie lassen sich Fehler auf 0,5 % reduzieren und eine präzise thermische Modellierung von IGBTs und Komponenten erzielen.

Bild 3: Der Power Tester liefert Daten, die in Flotherm zur automatisieren Kalibrierung eines 3D-CFD eines Packages verwendet werden können. Durch Mentors Kalibrierungsansatz auf Basis der Micred-T3Ster-Technologie lassen sich Fehler auf 0,5 % reduzieren und eine präzise thermische Modellierung von IGBTs und Komponenten erzielen. Mentor Graphics

Die Skalierbarkeit der Tester ermöglicht Reihentests mit mehreren Leistungshalbleitern parallel. Bis zu acht Power Tester lassen sich kaskadieren, so dass Anwender gleichzeitig bis zu 128 IGBTs in einem System mit Lastwechsel beaufschlagen kann. Der Tester arbeitet unter Last mit 48 V und die Anwender können Kompo­nenten untersuchen, die für hohe Flexibilität auf einem externen Kühlsystem befestigt sind. Der Micred Power Tester 600A erfüllt auch die Anforderungen des sich abzeichnenden Defacto-Standards für das Testen von EV/HEV-Leistungselektronik, der derzeit von der deutschen Automobilindustrie entwickelt werden.

Teil einer umfassenden Lösung

Mentor Graphics bietet eine vollstän­dige Lösung für thermische Simulation und Hardwaretests für den EV/HEV-Markt an­. Der Power Tester kann mit Mentors führender CFD-Simulationstechnologie verbunden werden. Mentors 3D-CFD-Software Flotherm und Flo-EFD ermöglicht bereits im Vorfeld die thermische Simulation von Leistungsmodu­len. In Verbindung mit Flowmaster, einem 1D-CFD-Modellierungs-Tool zur Thermo­fluid-Simulation ganzer Fahrzeugsysteme, setzt dies neue Maßstäbe bei der Genauigkeit.

Micreds Technologie T3Ster stellt CFD-Materialparameter als Rand­bedingung zur automatisierten Kalibrierung der Modelle zur Verfügung, mit denen das reale Temperaturverhalten der dynamischen Leistungsaufnahme eines (H)EV präzise simuliert werden kann.