Projektbeispiele

Brennstoffzelle

DC/DC-Wandler für Brennstoffzellenfahrzeug

Entwicklung und Produktion eines kundenspezifischen, voll funktionsfähigen 21kW-DC/DC-Wandlers in nur 8 Monaten.

Ausgangslage

Unser Kunde benötigt für seinen frühen Prototypen zeitnah einen DC/DC-Wandler, um aus einer Brennstoffzelle einen Akku zu laden. Zunächst sondiert er den Markt – leider ist die gesuchte Komponente nicht verfügbar. Also muss das Teil entwickelt werden. Wesentlich dabei: Funktionalität, Robustheit, Zeitrahmen. Weniger wichtig: Größe, Gewicht, Serientauglichkeit.

Konzeption

Auf der Basis von verfügbaren Standardteilen entwickelt Michael Rübig die ersten Entwürfe. Die wenigen, am Markt kurzfristig verfügbaren IGBT-Module werden sofort eingekauft, um eine Verzögerung durch Lieferschwierigkeiten zu vermeiden. In SPICE-Schaltungssimulationen wird eine erste Auslegung vorgenommen.

Ein Zuhause für den Wandler

Für den Einbau im Fahrzeug wird der DC/DC-Wandler in einem Standardgehäuse aus Aluminium-Druckguss untergebracht. Unser Entwicklungspartner Kaiser-Ingenieurbüro entwirft eine dazu passende Bodenplatte mit Wasserkühlung. Der Schaltplan der Ansteuerleiterplatte wird erzeugt – er basiert auf unserer Standard-Rechner-Plattform. Zwei CPLDs unterstützen den Rechner bei zeitkritischen Operationen. Herbert Spinner setzt das Regelungskonzept unseres Kunden in Software um. Für den Softwareentwickler wird ein Emulator der Leistungselektronik entwickelt, damit er am Schreibtisch gleich loslegen kann, während parallel die 21-kW-Version aufgebaut wird.

Testphase

Die erste Inbetriebnahme mit bis zu 12 kW durch den leistungsbegrenzten Hausanschluss bleibt unspektakulär – es sieht gut aus. Der Testlauf beim Kunden mit bis zu 21 kW zeigt zwar einige Grenzen des Designs auf, welche ein Derating bei höheren Temperaturen erfordern, erfüllt aber sonst alle Vorgaben.

Produkt

Der Kunde erhält 2 identische Wandler. Die auf Reserve gekauften IGBTs werden nie genutzt, da keiner der Wandler von der Erstinbetriebnahme bis zum Ende des Kundenprojekts mit einem Defekt ausgefallen ist.

Kleine böse Diode?

Fahrzeug-Elektronik mit EMV-Problemen

Elektromagnetische Entstörung einer Automobilkomponente. Zeit und Manpower sind knappe Ressourcen bei unserem Kunden.   

Ausgangslage

Unser Kunde hat eine Automobilkomponente entwickelt, die die EMV-Tests nicht besteht. Der Fehler ist nicht einfach zu finden. Für die notwendige Intensivierung der Suche fehlt die Manpower. Preis Ing. übernimmt die EMV-Untersuchungen.

Erste Tests

Wir analysieren das Verhalten der Elektronik in verschiedenen Arbeitssituationen und ermitteln eine Störquelle auf der Leiterplatte. In einem Schaltregler verhält sich eine Silizium-Diode problematisch.

Annäherung an die Lösung

Die Siliziumdiode wird durch eine Schottky-Diode ersetzt. Damit sind wir näher am Grenzwert, doch bei hohen Betriebstemperaturen entsteht ein Leckstrom, der zum thermischen Durchgehen führt. Dies war also noch nicht die Lösung.

Weitere Recherchen und Vergleiche von Schotty-Dioden folgen – der Grenzwert lässt sich nur durch Ersatz der Diode jedoch nicht erreichen.

Der Fehler zeigt sich

Das Verhalten der Komponente wird immer detaillierter untersucht, der Fehler eingegrenzt. Schließlich wird klar: das Layout der Platine ist das eigentliche Problem – Die Leiterführung muss geändert werden. Auf die Schnelle ist das beim Kunden aber nicht möglich.

Drahtverhau

Aber wir können trotzdem weiterhelfen: Wir „layouten“ den neuen DC/DC-Wandler frei verdrahtet auf dem PCB und probieren verschiedene „Layoutvarianten“ aus. Es ist unglaublich, durch die richtige Masseanbindung wird selbst dieser „Drahtverhau“ deutlich besser als das Ursprungslayout und verletzt keine Grenzwerte mehr.

Die Lösung

Aus den so gewonnenen Erkenntnissen generieren wir einen Layoutvorschlag der beim Kunden in der nächsten Layoutrunde berücksichtigt wird und das EMV-Problem endgültig löst.

Projektmanagement unter Druck

Intensive Unterstützung eines Automobilzulieferers bei der Entwicklung seines Produkts zur Serienreife

Ausgangslage

Um sein Produkt pünktlich zur Produktion eines neuen Fahrzeugsmodells serienreif zu entwickeln, wendet sich ein Automobilzulieferer an uns. Er benötigt Hilfe bei der Projektleitung, bei der Abstimmung mit dem Automobilhersteller und benötigt technische Unterstützung bei der Lösung von Hardwareproblemen.

Lösungsansatz

Karl-Heinrich Preis steigt in Vollzeit vor Ort als Projektmanager in das Projekt ein und kann durch sein technisches Hintergrundwissen, Zugriff auf zusätzliche Ressourcen und das langjährige Know How der Firma Preis Ing., Erfahrung bei Verhandlungen mit dem OEM, Probleme auf eine sehr produktive Art und Weise angehen. Als externer Mitarbeiter fällt es ihm oftmals leichter, über den Horizont zu schauen und Probleme anzupacken,  die bisher nicht gesehen wurde oder für deren Bearbeitung keine Ressourcen zur Verfügung standen.

Lösung und Umsetzung 

Schwächen im aktuellen Design werden schnell erkannt und angesprochen. Mit zusätzlicher Man-Power der Firma Preis Ing. wird das Kundenteam technisch unterstützt, Schaltungsänderungen eingebracht, EMV-Untersuchungen gemacht und Lösungen gefunden.

Die Abstimmung mit dem Automobilhersteller und mit weiteren Zulieferern des Kunden werden übernommen und führen schließlich zu einem erfolgreichen Serienanlauf des Kundenprodukts.