DE102021121188A1

DE102021121188A1 - Test bench system and method for testing electronic components

Info

Publication number: DE102021121188A1
Application number: DE102021121188.3A
Authority: DE
Inventors: Patrick Winzer; Alexander Schmitt; Mathias Schnarrenberger; Yasser Rahmoun; Igor Michel
Original assignee: Avl Set GmbH
Current assignee: Avl Set GmbH
Priority date: 2021-08-16
Filing date: 2021-08-16
Publication date: 2023-02-16

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Prüfstandsystem (100) und ein Verfahren zum Prüfen von Elektronikbauteilen (10), für eine Emulation eines Systemumfelds zum Prüfbetrieb des zu prüfenden Elektronikbauteils (10) und eine Erfassung einer Eigenschaft des zu prüfenden Elektronikbauteils (10) in Reaktion auf das emulierte Systemumfeld. Das Prüfstandsystem umfasst: eine Emulatorschaltung (70) mit wenigstens einem funktionalen Modul (20, 30, 40) für eine lokale Emulation einer Emulationskomponente, wobei das Systemumfeld auf einer Koordination der lokalen Emulation von wenigstens einer Emulationskomponente basiert; und ein zentrales Kontrollmodul (50) für die zentrale Koordination von durch das wenigstens eine funktionale Modul (20, 30, 40) lokal emulierten Emulationskomponenten innerhalb des Systemumfelds; wobei jedes funktionale Modul (20, 30, 40) insbesondere ein lokales Kontrollmodul (25, 35, 45) für die lokale Emulation der Emulationskomponente aufweist.The present invention relates to a test bench system (100) and a method for testing electronic components (10), for emulating a system environment for testing operation of the electronic component (10) to be tested and detecting a property of the electronic component (10) to be tested in response to the emulated system environment. The test bench system comprises: an emulator circuit (70) with at least one functional module (20, 30, 40) for local emulation of an emulation component, the system environment being based on coordination of the local emulation of at least one emulation component; and a central control module (50) for the central coordination of emulation components locally emulated by the at least one functional module (20, 30, 40) within the system environment; each functional module (20, 30, 40) in particular having a local control module (25, 35, 45) for the local emulation of the emulation component.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Prüfstandsystem und ein Verfahren zum Prüfen von Elektronikbauteilen, wobei ein Systemumfeld zum Prüfbetrieb des zu prüfenden Elektronikbauteils emuliert und eine Eigenschaft des zu prüfenden Elektronikbauteils in Reaktion auf das emulierte Systemumfeld erfasst wird.The present invention relates to a test bench system and a method for testing electronic components, a system environment for testing operation of the electronic component to be tested being emulated and a property of the electronic component to be tested being detected in response to the emulated system environment.

Genauer genommen, bezieht sich die Erfindung insbesondere auf die Prüfung von Elektronikbauteilen aus der Leistungselektronik. Unter dem Begriff „Elektronikbauteile“ werden im Kontext der Leistungselektronik sowohl im Allgemeinen als auch in dieser Offenbarung solche Elektronikbauteile verstanden, die elektrische Leistung von einer Spannungs- und Stromform in eine andere wandeln können. Im Bereich der elektrischen Antriebstechnik, wie etwa der Elektromobilität, finden sich der Leistungselektronik zugehörige Elektronikbauteile in Form von Invertern bzw. Umrichtern, die Gleichspannung in drei- oder mehrphasige Wechselspannung umformen, DC/DC-Wandlern, die Gleichspannung von einer ersten Spannungslage in eine zweite Spannungslage umsetzen, oder Ladegeräten bestehend aus einer Kombination der ersten beiden Gerätetypen mit dem speziellen Zweck, eine Batterie zu laden. Weiterhin werden unter dem Begriff „Elektronikbauteil“ in dieser Offenbarung auch aktive Elektronikkomponenten wie Transistoren, Halbbrücken, Vollbrücken oder Prozessorsysteme oder passive Elektronikkomponenten wie Kondensatoren, Drosselspulen oder Steckverbinder verstanden, die in geeigneter Kombination ihrerseits wiederum ein Elektronikbauteil wie etwa Inverter, DC/DC-Wandler oder Ladegeräte bilden.More precisely, the invention relates in particular to the testing of electronic components from power electronics. In the context of power electronics, the term “electronic components” is understood both in general and in this disclosure to mean electronic components that can convert electrical power from one voltage and current form to another. In the field of electrical drive technology, such as electromobility, there are electronic components associated with power electronics in the form of inverters or converters, which convert direct voltage into three-phase or multi-phase alternating current, DC/DC converters, convert direct voltage from a first voltage level to a second Convert the voltage level, or chargers consisting of a combination of the first two device types with the specific purpose of charging a battery. Furthermore, the term "electronic component" in this disclosure also includes active electronic components such as transistors, half-bridges, full bridges or processor systems or passive electronic components such as capacitors, choke coils or connectors, which in turn can be an electronic component such as an inverter, DC/DC converter or form chargers.

Mit der Hilfe von Leistungselektronik-Prüfständen ist es möglich, Elektronikbauteile aus der Leistungselektronik in der Entwicklungs- und Produktionsphase nach reproduzierbaren Mustern zu testen. Leistungselektronik-Prüfstände zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass unter realistischen Bedingungen mit spezifizierten Strömen und Spannungen getestet wird. Es sind Aufbauten zur Qualitätskontrolle, Leitungstests oder sonstigen Prüfungen bekannt, die einen Prüfbetrieb unter realistischen Bedingungen nicht durch real bereitgestellte Komponenten eines Umfeldes einer später angedachten Anwendung erzeugen, sondern in flexibler und vorteilhafter Weise durch eine Emulation des anwendungsgemäßen Umfeldes nachstellen können. Dabei werden die entsprechenden Komponenten des Umfeldes, d.h. elektrische Bauteile wie Elektromotoren, die mit dem zu prüfenden Elektronikbauteil in einem Austausch von elektrischer Leistung stehen, anhand von geeigneter Schaltungs- sowie Steuer- und Regelungstechnik des Prüfstands künstlich dargestellt bzw. emuliert.With the help of power electronics test benches, it is possible to test electronic components from power electronics in the development and production phase according to reproducible samples. Power electronics test benches are characterized in particular by the fact that testing is carried out under realistic conditions with specified currents and voltages. Structures for quality control, line tests or other tests are known which do not generate a test operation under realistic conditions using components actually provided in an environment of a later intended application, but can simulate it in a flexible and advantageous manner by emulating the application-specific environment. The corresponding components of the environment, i.e. electrical components such as electric motors, which are in an exchange of electrical power with the electronic component to be tested, are artificially represented or emulated using suitable circuitry and control and regulation technology of the test bench.

Unter den Begriffen Simulieren und Emulieren bzw. Simulation und Emulation werden im Allgemeinen wie auch in dieser Offenbarung folgende Definitionen verstanden. Eine Simulation erzeugt vergleichbar mit einem Flugsimulator für ein Pilotentraining eine Umgebung, die vorzugsweise vorbildgetreue Eigenschaften und in Interaktion mit einem Nutzer ein erwartungsgemäßes Verhalten aufzeigt. Die Simulation strebt eine möglichst identische Wiedergabe des Vorbildes an, die per se nicht identisch erzielt wird, da gewöhnlich nicht alle realen Einflussfaktoren abgebildet werden können. Demgegenüber kopiert und überträgt eine Emulation Funktionen oder das Verhalten eines zumeist begrenzten oder abgeschlossenen Systems oder Systemkomponente auf eine andere Implementierungsgrundlage oder Umgebung unter Beibehaltung der physikalischen Auswirkung, in dieser Offenbarung also bei real fließenden Strömen und anliegenden Spannungen. Die kopierten Eigenschaften des Vorbildes können ideal oder idealisiert wiedergegeben werden, sodass eine identische Wiedergabe oder in Bezug auf ein real betriebenes Vorbild verbesserte Eigenschaften oder überlegene Reaktionsfähigkeiten im Rahmen derselben Funktion oder desselben Verhaltens erzielbar sind.The terms simulate and emulate or simulation and emulation mean the following definitions in general as well as in this disclosure. Comparable to a flight simulator for pilot training, a simulation creates an environment that preferably shows prototypical properties and, in interaction with a user, an expected behavior. The simulation strives for a reproduction of the model that is as identical as possible, which is not achieved identically per se, since usually not all real influencing factors can be mapped. In contrast, an emulation copies and transfers functions or the behavior of a mostly limited or self-contained system or system component to another implementation basis or environment while maintaining the physical effect, ie in this disclosure with real flowing currents and applied voltages. The copied characteristics of the prototype can be reproduced in an ideal or idealized way, so that an identical reproduction or, in relation to a real operating prototype, improved characteristics or superior responsiveness can be achieved within the scope of the same function or the same behavior.

Der Simulation und Emulation gemeinsam sind die Vorteile gegenüber der realen Bereitstellung einer Systemumgebung und deren Komponenten in Bezug auf deren Kosten, Beschaffung, Installation, Wartung, Risiko, Variabilität und Verfügbarkeit von Eigenschaften und Dimensionierung, o.ä. Die verschafften Vorteile sind in der Prüftechnik, vor allem im Kontext der rasanten Entwicklungsevolution und Produktzyklen in der Leistungselektronik unverzichtbar geworden.The simulation and emulation have the advantages compared to the real provision of a system environment and its components in terms of their costs, procurement, installation, maintenance, risk, variability and availability of properties and dimensioning, etc. The advantages provided are in test engineering , has become indispensable, especially in the context of the rapid development evolution and product cycles in power electronics.

Je nach Art und Prüfzweck kann ein Leistungselektronik-Prüfstand eine Mehrzahl von z.B. Elektromotor-Emulatoren, Batterie-Emulatoren, Brennstoffzellen-Emulatoren und Netz-Emulatoren enthalten. Dabei besteht die Aufgabe eines Emulators im Verbund des Leistungselektronik-Prüfstandes darin, anhand eines mathematischen Modells der zu emulierenden Komponente oder anhand einer andersartigen Vorgabe einen elektrischen Strom in den Prüfling einzuprägen oder eine elektrische Spannung auf den Prüfling aufzuprägen. Je nach Ausführung des Prüflings kann es sich dabei um Gleich- oder Wechselgrößen beliebiger Phasenzahlen handeln.Depending on the type and purpose of the test, a power electronics test bench can contain a number of e.g. electric motor emulators, battery emulators, fuel cell emulators and grid emulators. The task of an emulator in the network of the power electronics test bench is to use a mathematical model of the component to be emulated or a different specification to inject an electric current into the test object or to impress an electric voltage on the test object. Depending on the design of the test object, these can be direct or alternating quantities with any number of phases.

Im Stand der Technik sind Prüfstande bekannt, bei denen ein Elektromotor-Emulator eingesetzt wird, der je nach Spezifikation und Kompatibilität des Elektronikbauteils einen bestimmungsgemäßen Motortyp aus verschiedenen nachstellbaren Motortypen emuliert. Ein solcher Emulator umfasst ein einzelnes oder eine Mehrzahl von funktionalen Modulen, die mindestens aus einem Leistungsmodul, Kopplungsmodul und Messmodul bestehen und in der Praxis gemeinsam in einem Schaltschrank eingebaut sind. Je nach Art und Dimension einer emulierten Komponente, wie z.B. ein Elektromotor unterscheidet sich eine Schaltungskonfiguration eines funktionalen Moduls sowie gegebenenfalls eine Anzahl von benötigten funktionalen Modulen für die Emulation. Den bekannten Regelungskonzepten und Topologien solcher Emulatoren gemein ist, dass sämtliche alle Aufgaben von einem zentralen Kontrollmodul des Emulators bzw. eines Schaltschranks ausgeführt werden.Test benches are known in the prior art in which an electric motor emulator is used which, depending on the specification and compatibility of the electronic component, emulates a specified motor type from various adjustable motor types. Such an emulator includes a single or a plurality of functional ones Modules that consist of at least one power module, coupling module and measuring module and are installed together in a control cabinet in practice. Depending on the type and dimensions of an emulated component, such as an electric motor, a circuit configuration of a functional module and possibly a number of functional modules required for the emulation differ. What the known control concepts and topologies of such emulators have in common is that all tasks are carried out by a central control module of the emulator or a control cabinet.

Aus regelungstechnischer Sicht können in Bezug auf die Erfindung insbesondere zwei Aufgaben einer Emulation unterschieden werden, die im Stand der Technik von dem zentralen Kontrollmodul durchgeführt werden. Diese betreffen einerseits eine Modellierungsaufgabe und andererseits eine Regelungsaufgabe. Bei der Modellierungsaufgabe berechnet ein mathematisches Modell der zu emulierenden elektrischen Emulationskomponente Sollgrößen aus gemessenen Größen des Prüflings. Bei der Elektromotor-Emulation können dies beispielsweise Modellströme sein, die aus den gemessenen Phasenspannungen des Prüflings berechnet werden. Bei der Regelungsaufgabe werden die Leistungsmodule des emulierenden funktionalen Moduls in einer geeigneten Weise angesteuert, sodass die in der Modellierungsaufgabe berechneten Sollgrößen tatsächlich auftreten. Bei der Elektromotor-Emulation kann dies beispielsweise eine Stromregelung sein, die die berechneten Modellströme in den Prüfling einprägt.From a control engineering point of view, two tasks of an emulation can be distinguished in relation to the invention, which are carried out by the central control module in the prior art. These relate to a modeling task on the one hand and a control task on the other. In the modeling task, a mathematical model of the electrical emulation component to be emulated calculates target values from measured values of the test object. In the case of electric motor emulation, for example, this can be model currents that are calculated from the measured phase voltages of the test object. In the control task, the power modules of the emulating functional module are controlled in a suitable way, so that the setpoint values calculated in the modeling task actually occur. In the case of electric motor emulation, for example, this can be a current control that impresses the calculated model currents on the test object.

Die Architektur eines solchen Emulators ermöglicht prinzipiell den Vorteil einer Neuauslegung bzw. Erweiterung durch Implementierung neuer Funktionen, nachstellbarer Systemkomponenten oder spezifischer Modelle in dem emulierten Systemumfeld. Allerdings hat sich zuletzt gezeigt, dass der Flexibilität eines solchen Emulators, dessen Topologie auf einem zentralen Kontrollmodul basiert, dennoch beachtliche praktische Hindernisse entgegenstehen. Denn Modifikationen an einem solchen Emulator erfordern stets, dass neue Varianten in der komplexen Emulationssoftware für das zentrale Kontrollmodul und insbesondere in Bezug auf die oben erläuterte Regelungsaufgaben sowie Modellierungsaufgaben von Modellströmen angelegt und integriert werden müssen. Mit anderen Worten ziehen Modifikationen eines solchen Emulators trotz einer universellen Architektur der Emulatorschaltung und Hardware einen erheblichen Programmierungsaufwand zur Anpassung aller Emulationen in den funktionalen Modulen nach sich, sodass ein Bedarf zur Vereinfachung besteht.In principle, the architecture of such an emulator enables the advantage of a new design or expansion through the implementation of new functions, adjustable system components or specific models in the emulated system environment. However, it has recently been shown that there are considerable practical obstacles to the flexibility of such an emulator, whose topology is based on a central control module. Modifications to such an emulator always require new variants to be created and integrated in the complex emulation software for the central control module and in particular with regard to the control tasks and modeling tasks of model flows explained above. In other words, despite a universal architecture of the emulator circuit and hardware, modifications of such an emulator entail a considerable programming effort for adapting all emulations in the functional modules, so that there is a need for simplification.

Demnach ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Technik für einen Leistungselektronik-Prüfstand zu schaffen, bei der im Rahmen von Modifikationen des emulierten Systemumfelds ein geringerer Änderungsaufwand zumindest in Bezug auf eine Software oder Programmierung des Emulators für die Emulation einer Systemkomponente entsteht.Accordingly, it is an object of the present invention to create a technique for a power electronics test bench in which, when modifying the emulated system environment, less effort is required to change it, at least with regard to software or programming of the emulator for emulating a system component.

Neben einem geringeren Änderungsaufwand besteht eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die Modularität der Prüfstands- und Emulatorkomponenten zu erhöhen. Dadurch können mehr Gleichteile eingesetzt werden, wodurch Entwicklungsaufwand und Produktionskosten durch Skalierung reduziert werden können.In addition to reducing the outlay on changes, another object of the present invention is to increase the modularity of the test stand and emulator components. As a result, more identical parts can be used, which means that development effort and production costs can be reduced through scaling.

Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Prüfstandsystem zum Prüfen von Elektronikbauteilen mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 sowie ein dementsprechendes Computerprogramm nach Anspruch 17. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Prüfstandsystem beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.The above object is achieved by a test bench system for testing electronic components with the features of claim 1, a method with the features of claim 9 and a corresponding computer program according to claim 17. Further features and details of the invention result from the dependent claims, the description and the drawings. Features and details that are described in connection with the test stand system according to the invention also apply in connection with the method according to the invention and vice versa, so that the disclosure of the individual aspects of the invention is or can always be referred to mutually.

Erfindungsgemäß ist ein Prüfstandsystem zum Prüfen von Elektronikbauteilen, für eine Emulation eines Systemumfelds zum Prüfbetrieb des zu prüfenden Elektronikbauteils und eine Erfassung einer Eigenschaft des zu prüfenden Elektronikbauteils in Reaktion auf das emulierte Systemumfeld vorgesehen. Hierfür weist das Prüfstandsystem eine Emulatorschaltung mit wenigstens einem funktionalen Modul für eine lokale Emulation einer Emulationskomponente, wobei das Systemumfeld auf einer Koordination der lokalen Emulation von wenigstens einer Emulationskomponente basiert; und ein zentrales Kontrollmodul für die zentrale Koordination von durch das wenigstens eine funktionale Modul lokal emulierten Emulationskomponenten innerhalb des Systemumfelds auf; wobei jedes funktionale Modul wenigstens ein elektrisches Leistungsmodul zur Leistungsumwandlung aus einer Leistungsversorgung, eine lokale elektrische Schaltung mit wenigstens einem lokalen Bauteilanschluss zum elektrischen Verbinden mit dem zu prüfenden Elektronikbauteil, wenigstens ein elektrisches Kopplungselement zum elektrischen Koppeln mit dem zu prüfenden Elektronikbauteil, wenigstens eine elektrische Messvorrichtung für eine Erfassung von Messwerten aus einer elektrischen Wechselwirkung des zu prüfenden Elektronikbauteils mit einer Emulationskomponente, und ein lokales Kontrollmodul für die lokale Emulation der Emulationskomponente aufweist.According to the invention, a test bench system is provided for testing electronic components, for emulating a system environment for testing operation of the electronic component to be tested and for detecting a property of the electronic component to be tested in response to the emulated system environment. For this purpose, the test bench system has an emulator circuit with at least one functional module for local emulation of an emulation component, the system environment being based on coordination of the local emulation of at least one emulation component; and a central control module for the central coordination of emulation components locally emulated by the at least one functional module within the system environment; each functional module having at least one electrical power module for converting power from a power supply, a local electrical circuit having at least one local component connection for electrically connecting to the electronic component to be tested, at least one electrical coupling element for electrically coupling to the electronic component to be tested, at least one electrical measuring device for a collection of measured values from an electrical interaction of the Electronic component to be tested with an emulation component, and a local control module for the local emulation of the emulation component.

Somit sieht die Erfindung erstmals eine alternative Topologie eines Leistungselektronik-Prüfstand mit einem emulierten Systemumfeld zum Prüfling vor, bei der spezifische Aufgaben der Emulation einer elektrischen Emulationskomponente lokal in dem zur Implementierung der Emulation zugeordneten funktionalen Modul dezentral angelegt und durch ein eigenes lokales Kontrollmodul in jedem funktionalen Modul dediziert ausgeführt werden.Thus, the invention provides for the first time an alternative topology of a power electronics test bench with an emulated system environment for the test object, in which specific tasks of emulating an electrical emulation component are created locally in the functional module assigned to implement the emulation and are decentralized by a separate local control module in each functional Module dedicated to run.

Die erfindungsgemäße Prüfstandtopologie, die durch eine dezentrale Struktur von lokalen Kontrollmodulen zur dedizierten Ausführung von Emulationsaufgaben der jeweiligen spezifischen elektrischen Emulationskomponenten charakterisiert ist, schafft gegenüber der bekannten Topologie mit einem zentralen Kontrollmodul zur Ausführung einer Emulation einschließlich aller Aufgaben, den Vorteil einer höheren Flexibilität bei Modifikationen des emulierten Systemumfeldes. Insbesondere entsteht bei solchen Modifikationen ein geringerer Änderungsaufwand in der Software der Prüfstandskomponenten, da an unveränderten Abschnitten des Systemumfelds die Hardware und Software von funktionalen Modulen unverändert beibehalten werden kann.The test bench topology according to the invention, which is characterized by a decentralized structure of local control modules for the dedicated execution of emulation tasks of the respective specific electrical emulation components, creates the advantage of greater flexibility in modifications of the emulated system environment. In particular, with such modifications there is less effort to change the software of the test bench components, since the hardware and software of functional modules can be retained unchanged in unchanged sections of the system environment.

Die Emulationsaufgaben des zentralen Kontrollmoduls eines Emulators bestehen bei der erfindungsgemäßen Topologie im Wesentlichen nur noch in der Modellierungsaufgabe und der Koordination der funktionalen Module, während die Regelungsaufgabe dezentral auf die funktionalen Module aufgeteilt wird. Demzufolge beschränkt sich bei einer Modifizierung des Prüfstands ein Aufwand zur Änderung der Aufgaben des zentralen Kontrollmoduls im Wesentlichen ausschließlich auf eine Anpassung der Modellierungsaufgabe und der Koordination in Bezug auf neue funktionale Module. Insbesondere bleiben die Regelungsaufgaben einzelner unveränderter funktionaler Module lokal unberührt. Somit kann ein Programmierungsaufwand, im Gegensatz zu einer Modifikation der komplexen Emulationssoftware für ein zentrales Kontrollmodul in der bekannten Topologie erheblich verringert werden.In the topology according to the invention, the emulation tasks of the central control module of an emulator essentially only consist of the modeling task and the coordination of the functional modules, while the control task is distributed decentrally to the functional modules. As a result, when the test bench is modified, the effort required to change the tasks of the central control module is essentially limited exclusively to an adjustment of the modeling task and the coordination with regard to new functional modules. In particular, the control tasks of individual unchanged functional modules remain unaffected locally. Thus, a programming effort, in contrast to a modification of the complex emulation software for a central control module in the known topology can be significantly reduced.

Mit anderen Worten wird die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe durch eine Leistungselektronik-Prüfstandstopologie bewerkstelligt, in der Aufgaben von lokalen Emulationen von elektrischen Emulationskomponenten des emulierten Systemumfelds zum Prüfling nicht wie im Stand der Technik zentral, sondern dezentral innerhalb des funktionalen Moduls und damit lokal durchgeführt wird. Dadurch reduziert sich die Komplexität des zentralen Kontrollmoduls erheblich und die Flexibilität steigt.In other words, the solution to the problem according to the invention is achieved by a power electronics test bench topology in which tasks from local emulations of electrical emulation components of the emulated system environment to the test object are not carried out centrally as in the prior art, but rather decentrally within the functional module and thus locally. This significantly reduces the complexity of the central control module and increases flexibility.

Da sich die funktionalen Module gleichen bzw. wenige unterschiedliche Varianten zur Abdeckung von realen Bedingungen im Prüfbetrieb ausreichen, entsteht seitens der Hardware der Emulatorschaltung bei Modifikationen des emulierten Systemumfelds des Prüfstands kein Mehraufwand oder ein äußerst geringer Änderungsaufwand. Lokale Regelungsaufgaben innerhalb der funktionalen Module verbleiben dieselben, selbst wenn die zu emulierende Komponente im Systemumfeld geändert wird oder die Leistungsfähigkeit des Prüfstandsystems geändert werden soll. Lediglich die Anzahl bzw. Verschaltung der funktionalen Module ändert sich, was nur geringfügig zum Änderungsaufwand während einer Modifizierung des Prüfstands beiträgt.Since the functional modules are the same or just a few different variants are sufficient to cover real conditions in test operation, there is no additional effort on the part of the hardware of the emulator circuit when the emulated system environment of the test bench is modified, or there is an extremely small amount of change effort. Local control tasks within the functional modules remain the same, even if the component to be emulated is changed in the system environment or the performance of the test bench system is to be changed. Only the number or connection of the functional modules changes, which only contributes slightly to the change effort during a modification of the test bench.

Die funktionalen Module können vorteilhaft als mechanisch zusammenhängende abgeschlossene Einheiten mit entsprechenden Verbindungen zu den restlichen Modulen oder Abschnitten des Leistungselektronik-Prüfstands ausgestaltet sein, wie beispielsweise als Schaltschrank.The functional modules can advantageously be designed as mechanically coherent, self-contained units with appropriate connections to the remaining modules or sections of the power electronics test stand, such as a control cabinet.

Es ist von Vorteil, wenn das lokale Kontrollmodul des wenigstens einen funktionalen Moduls ein Ausführmodul zum Einstellen und Überwachen von Modellströmen und/oder -spannungen einer durch das wenigstens eine funktionale Modul lokal emulierten Emulationskomponente aufweist.It is advantageous if the local control module of the at least one functional module has an execution module for setting and monitoring model currents and/or model voltages of an emulation component locally emulated by the at least one functional module.

In diesem Zusammenhang kann es von Vorteil sein, wenn lediglich noch das zentrale Kontrollmodul ein Modellierungsmodul für eine Bestimmung von Modellströmen und/oder -spannungen einer durch das wenigstens eine funktionale Modul lokal emulierten Emulationskomponente aufweist. Bei dieser Variante kann die Modellierungsaufgabe weiterhin im zentralen Kontrollmodul durchgeführt werden. Bei Modifikationen des Systemumfelds muss keine emulationsbezogene Regelungsaufgabe, sondern nur noch eine Modellierungsaufgabe für das zentrale Kontrollmodul angepasst werden.In this context, it can be advantageous if only the central control module has a modeling module for determining model currents and/or model voltages of an emulation component that is locally emulated by the at least one functional module. With this variant, the modeling task can still be carried out in the central control module. When modifying the system environment, no emulation-related control task has to be adapted, only a modeling task for the central control module.

Auch von Vorteil kann es sein, wenn das lokale Kontrollmodul des wenigstens einen funktionalen Moduls auch zusätzlich das Modellierungsmodul für eine Bestimmung von Modellströmen und/oder -spannungen einer durch das wenigstens eine funktionale Modul lokal emulierten Emulationskomponente aufweist. Bei dieser Variante kann auch die Modellierungsaufgabe oder eine Teilmodellierungsaufgabe dezentral innerhalb eines funktionalen Moduls für eine jeweilige lokale Emulation einer elektrischen Emulationskomponente durchgeführt werden. Das zentrale Kontrollmodul übernimmt dann nur noch koordinative Funktionen oder Gesamtmodellierungsaufgaben.It can also be advantageous if the local control module of the at least one functional module also additionally has the modeling module for determining model currents and/or model voltages of an emulation component locally emulated by the at least one functional module. In this variant, the modeling task or a partial modeling task can also be performed decentrally within a functional module for a respective local emulation of an electrical emulation component. The central control module then only takes on coordinative functions or overall modeling tasks.

Vorzugsweise kann das wenigstens eine funktionale Modul als Emulationskomponente eine der folgenden elektrischen Komponenten emulieren: einen Elektromotor, eine Batterie, eine Brennstoffzelle, ein Energieversorgungsnetz, ein zum Prüfen von Elektronikbauteilen erstelltes Testmuster von Strom- und Spannungsverläufen. Auf diese Weise können verschiedene Systemkomponenten wie Leistungsquellen und Verbraucher emuliert werden, insbesondere für den Prüfbetrieb des zu prüfenden Elektronikbauteils in einem emulierten Systemumfeld mit Anwendungsbezug zur Elektromobilität.The at least one functional module can preferably emulate one of the following electrical components as an emulation component: an electric motor, a battery, a fuel cell, an energy supply network, a test pattern of current and voltage curves created for testing electronic components. In this way, various system components such as power sources and consumers can be emulated, in particular for the test operation of the electronic component to be tested in an emulated system environment with application reference to electromobility.

Es kann von Vorteil sein, wenn lokale elektrische Schaltungen von wenigstens zwei funktionalen Modulen eine Parallelschaltung in Bezug auf das zu prüfende Elektronikbauteil bilden. Durch diese Schaltungskonfiguration können, falls erforderlich, auf einfache Weise Leistungskapazitäten einzelner, gleichartig konfigurierter funktionaler Module für Emulationen mit größer dimensionierten Leistungen gebündelt bzw. zusammengelegt werden. Somit wird die Flexibilität erhöht, während die Hardware der Emulatorschaltung sowie ggf. Aufgaben der beteiligten Kontrollmodule zugunsten eines geringen Änderungsaufwands beibehalten werden.It can be advantageous if local electrical circuits of at least two functional modules form a parallel circuit in relation to the electronic component to be tested. With this circuit configuration, if necessary, power capacities of individual functional modules configured in the same way can be bundled or combined for emulations with larger power capacities. The flexibility is thus increased, while the hardware of the emulator circuit and, if applicable, the tasks of the control modules involved are retained in favor of a low outlay on changes.

In diesem Zusammenhang kann es ferner vorteilhaft sein, wenn die in Bezug auf das zu prüfende Elektronikbauteil parallel geschalteten funktionalen Module ein Emulationsmodul für jeweils eine Emulation der gleichen elektrischen Emulationskomponente und/oder für eine gemeinsame Emulation einer elektrischen Emulationskomponente, ggf. derselben Emulationskomponente zu gleichen Anteilen, in dem emulierten Systemumfeld aufweisen. Durch diese Modulkonfiguration kann eine Vielzahl an gleichartigen elektrischen Emulationskomponenten wie Batterien oder Elektromotoren, oder aber einzelne mehrfach größer dimensionierte Batterien oder Elektromotoren emuliert werden. Es wird die Flexibilität erhöht, während die Hardware der Emulatorschaltung sowie die Aufgaben der beteiligten Kontrollmodule zugunsten eines geringen Änderungsaufwands unberührt beibehalten oder einfach in selber Konfiguration kopiert werden.In this context, it can also be advantageous if the functional modules connected in parallel with regard to the electronic component to be tested have an emulation module for an emulation of the same electrical emulation component and/or for a joint emulation of an electrical emulation component, possibly the same emulation component in equal proportions , in the emulated system environment. With this module configuration, a large number of electrical emulation components of the same type, such as batteries or electric motors, or individual batteries or electric motors that are several times larger, can be emulated. Flexibility is increased, while the hardware of the emulator circuit and the tasks of the control modules involved are left untouched in favor of low modification effort or are simply copied into the same configuration.

Von Vorteil ist es, wenn das Prüfstandsystem ferner ein Messmodul für eine Erfassung von Messwerten aus einer elektrischen Wechselwirkung des zu prüfenden Elektronikbauteils mit den lokal emulierten elektrischen Emulationskomponenten aufweist, das dazu konfiguriert ist, Messwerte für eine Modellierungsaufgabe des zentralen Kontrollmoduls oder des lokalen Kontrollmoduls zu erfassen, wobei die wenigstens eine elektrische Messvorrichtung dazu konfiguriert ist, Messwerte für eine Regelungsaufgabe des lokalen Kontrollmoduls zu erfassen. Beispielsweise erfassen die Messvorrichtungen relevante Ströme für eine Regelung der Modellströme, während das Messmodul relevante Spannungen für eine Modellierung der Modellströme erfasst.It is advantageous if the test bench system also has a measuring module for acquiring measured values from an electrical interaction of the electronic component to be tested with the locally emulated electrical emulation components, which is configured to acquire measured values for a modeling task of the central control module or the local control module , wherein the at least one electrical measuring device is configured to acquire measured values for a control task of the local control module. For example, the measuring devices record relevant currents for regulating the model currents, while the measuring module records relevant voltages for modeling the model currents.

Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Prüfen von Elektronikbauteilen in einer Emulation eines Systemumfelds zum Prüfbetrieb des zu prüfenden Elektronikbauteils und einer Erfassung einer Eigenschaft des zu prüfenden Elektronikbauteils in Reaktion auf das emulierte Systemumfeld, vorzugsweise mittels eines erfindungsgemäßen Prüfstandsystems, aufweisend die Schritte: Bereitstellen einer Emulatorschaltung mit wenigstens einem funktionalen Modul für eine lokale Emulation einer Emulationskomponente sowie eines zentralen Kontrollmoduls, wobei das Systemumfeld auf einer Koordination der lokalen Emulation von wenigstens einer Emulationskomponente basiert; wobei jedes funktionale Modul wenigstens ein elektrisches Leistungsmodul zur Leistungsumwandlung aus einer Leistungsversorgung, eine lokale elektrische Schaltung mit wenigstens einem lokalen Bauteilanschluss zum elektrischen Verbinden mit dem zu prüfenden Elektronikbauteil, wenigstens ein elektrisches Kopplungselement zum elektrischen Koppeln mit dem zu prüfenden Elektronikbauteil, wenigstens eine elektrische Messvorrichtung, und ein lokales Kontrollmodul aufweist; elektrisches Verbinden des wenigstens einen funktionalen Moduls mit dem zu prüfenden Elektronikbauteil; lokales Emulieren einer durch das wenigstens eine funktionale Modul lokal emulierten Emulationskomponente mittels des lokalen Kontrollmoduls; Erfassen von Messwerten aus einer elektrischen Wechselwirkung des zu prüfenden Elektronikbauteils mit einer Emulationskomponente für eine Regelungsaufgabe des lokalen Kontrollmoduls mittels der wenigstens einen elektrischen Messvorrichtung; und zentrales Koordinieren von durch das wenigstens eine funktionale Modul lokal emulierten Emulationskomponenten innerhalb des Systemumfelds mittels des zentralen Kontrollmoduls.Also the subject of the present invention is a method for testing electronic components in an emulation of a system environment for testing operation of the electronic component to be tested and a detection of a property of the electronic component to be tested in response to the emulated system environment, preferably by means of a test bench system according to the invention, having the steps: providing an emulator circuit with at least one functional module for local emulation of an emulation component and a central control module, the system environment being based on coordination of the local emulation of at least one emulation component; each functional module comprising at least one electrical power module for converting power from a power supply, a local electrical circuit with at least one local component connection for electrically connecting to the electronic component to be tested, at least one electrical coupling element for electrically coupling to the electronic component to be tested, at least one electrical measuring device, and a local control module; electrically connecting the at least one functional module to the electronic component to be tested; local emulation of an emulation component locally emulated by the at least one functional module by means of the local control module; Acquisition of measured values from an electrical interaction of the electronic component to be tested with an emulation component for a control task of the local control module by means of the at least one electrical measuring device; and central coordination of emulation components locally emulated by the at least one functional module within the system environment by means of the central control module.

Damit bringt ein erfindungsgemäßes Verfahren die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Prüfstandsystem erläutert worden sind.A method according to the invention thus brings with it the same advantages as have been explained in detail with reference to a test stand system according to the invention.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen schematisch:

1 ein schematisches Blockschaltbild mit einer herkömmlichen Topologie eines Prüfstandes aus dem Stand der Technik,
2 ein schematisches Blockschaltbild mit einer erfindungsgemäßen Topologie einer Emulatorschaltung für ein Prüfstandsystem,
3 ein schematisches Blockschaltbild eines Ausschnitts aus einer erfindungsgemäßen Emulatorschaltung in einer Schaltungskonfiguration nach einem Ausführungsbeispiel,
4 ein schematisches Blockschaltbild eines Ausschnitts aus einer erfindungsgemäßen Emulatorschaltung in einer Schaltungskonfiguration nach einem weiteren Ausführungsbeispiel,
5 ein schematisches Blockschaltbild eines Zusammenschlusses von benachbarten Ausschnitten aus zwei erfindungsgemäßen Emulatorschaltungen in einer Schaltungskonfiguration nach einem weiteren Ausführungsbeispiel.

Further advantages, features and details of the invention result from the following description, in which exemplary embodiments of the invention are described in detail with reference to the drawings. The features mentioned in the claims and in the description can each be essential to the invention individually or in any combination. They show schematically:

1 a schematic block diagram with a conventional topology of a test bench from the prior art,
2 a schematic block diagram with an inventive topology of an emulator circuit for a test bench system,
3 a schematic block diagram of a section of an emulator circuit according to the invention in a circuit configuration according to an embodiment,
4 a schematic block diagram of a section of an emulator circuit according to the invention in a circuit configuration according to a further embodiment,
5 a schematic block diagram of a merger of adjacent sections from two emulator circuits according to the invention in a circuit configuration according to a further embodiment.

1 zeigt schematisch dargestellt einen herkömmlichen Prüfstand aus dem Stand der Technik. Soweit vergleichbare Abschnitte dieses herkömmlichen Prüfstandes bestehen wurden für diese entsprechungsgemäße Bezugszeichen zu der erfindungsgemäßen Ausführungsform aus 2 vergeben, zum leichteren Verständnis in einer Gegenüberstellung der beiden Figuren. Der herkömmliche Prüfstand in diesem Beispiel umfasst drei funktionale Module 20, 30, 40 zur Emulation von elektrischen Emulationskomponenten, wobei die Zahl der funktionalen Module beliebig ist und von der Ausgestaltung und Anforderungen des Prüfstands abhängt. Die drei funktionalen Module 20, 30, 40 können voneinander galvanisch getrennt sein, d.h. bis hin zu einer eigenen Energieversorgung. Die dargestellten funktionalen Module 20, 30, 40 weisen lokale Schaltungen 22, 32, 42 mit jeweils drei einzelnen Phasen (nicht dargestellt) auf, wobei jede Phase mit einem lokalen Bauteilanschluss ausgestattet ist, der zum elektrischen Verbinden an einen Anschluss eines zu prüfenden Elektronikbauteils 10 dient. Abhängig von den Anforderungen des Prüfstands und der zu emulierenden Komponente können die einzelnen Phasen der funktionalen Module entweder zur Stromerhöhung parallelgeschaltet sein oder einzeln verwendet werden. Das Elektronikbauteil 10 kann etwa ein Antriebsumrichter für einen batteriebetriebenen Traktionsantrieb sein. Eine lokale Schaltung 22, 32, 42 mit drei Phasen kommt vorwiegend für die Emulation eines Elektromotors mit drei Phasen, wie einen permanenterregten Synchronmotor in Betracht. 1 shows a conventional test bench from the prior art in a schematic representation. Insofar as there are comparable sections of this conventional test stand, reference numerals corresponding to the embodiment according to the invention have been used for them 2 awarded, for easier understanding in a comparison of the two figures. The conventional test bench in this example comprises three functional modules 20, 30, 40 for emulating electrical emulation components, with any number of functional modules depending on the design and requirements of the test bench. The three functional modules 20, 30, 40 can be galvanically isolated from one another, ie up to their own power supply. The functional modules 20, 30, 40 shown have local circuits 22, 32, 42 each with three individual phases (not shown), each phase being equipped with a local component connection which is used for electrical connection to a connection of an electronic component to be tested 10 serves. Depending on the requirements of the test bench and the component to be emulated, the individual phases of the functional modules can either be connected in parallel to increase the current or used individually. The electronic component 10 can be a drive converter for a battery-operated traction drive, for example. A three-phase local circuit 22, 32, 42 is primarily used for emulating a three-phase electric motor, such as a permanent magnet synchronous motor.

Ferner umfasst der Prüfstand für jedes funktionale Modul 20, 30, 40 ein Leistungsmodul 21, 31, 41, mit einer oder mehrerer Phasen zur Leistungsumwandlung aus einer Leistungsversorgung (nicht dargestellt), erforderlich für die Emulation und Regelungsaufgabe, d.h. Einprägen oder Aufprägen von Strömen oder Spannungen auf den Prüfling. Jedes funktionale Modul 20, 30, 40 umfasst wenigstens eine elektrische Messvorrichtung 24, 34, 44 zur Erfassung von Spannungen und/oder Strömen und wenigstens eine nicht weiter dargestellte elektrische Kopplungsvorrichtung 23, 33, 43, wie z.B. eine Drosselspule.Furthermore, the test bench for each functional module 20, 30, 40 includes a power module 21, 31, 41, with one or more phases for power conversion from a power supply (not shown), required for the emulation and control task, i.e. impressing or impressing currents or voltages on the test object. Each functional module 20, 30, 40 comprises at least one electrical measuring device 24, 34, 44 for detecting voltages and/or currents and at least one electrical coupling device 23, 33, 43, not shown in detail, such as a choke coil.

Die funktionalen Module 20, 30, 40 sind mit Kommunikationsschnittstellen, wie die gepunktet dargestellten Signalverbindungen ausgestattet, sodass u.a. erfasste Messwerte von einer elektrischen Messvorrichtung 24, 34, 44 an ein zentrales Kontrollmodul 50 weiterleitbar sind. Das zentrale Kontrollmodul 50 ist somit in der Lage auf Basis dieser bestimmten elektrischen Messwerte die funktionalen Module 20, 30, 40 über Signalverbindungen anzusteuern und insbesondere Spannung und Strom einer Leistungsabgabe oder -aufnahme in Verbindung mit dem zu prüfenden Leistungselektronikbauteil 10 zu kontrollieren, d.h. in diesem Fall die Regelungsaufgabe durchzuführen. Der Begriff Kontrollieren umfasst per Definition in dieser Offenbarung sowohl Steuerungs- als auch Regelungsaufgaben. Zur Erfüllung der Modellierungsaufgabe wird ein zentrales Messmodul verwendet, das z.B. die Phasenspannungen des Prüflings misst.The functional modules 20, 30, 40 are equipped with communication interfaces, such as the signal connections shown dotted, so that, among other things, measured values recorded by an electrical measuring device 24, 34, 44 can be forwarded to a central control module 50. The central control module 50 is thus able to control the functional modules 20, 30, 40 via signal connections on the basis of these specific electrical measured values and, in particular, to control the voltage and current of a power output or power consumption in connection with the power electronic component 10 to be tested, i.e. in it case to carry out the control task. As defined in this disclosure, the term controlling encompasses both open-loop and closed-loop control tasks. A central measurement module is used to fulfill the modeling task, which, for example, measures the phase voltages of the test object.

2 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Topologie einer Emulatorschaltung 70. In Bezug auf die Hardware unterscheidet sich die erfindungsgemäße Topologie der Emulatorschaltung 70 von dem zuvor beschriebenen herkömmlichen Prüfstand darin, dass jedes funktionale Modul 20, 30, 40 ein lokales Kontrollmodul 25, 35, 45 umfasst. Das lokale Kontrollmodul 25, 35, 45 kontrolliert bzw. steuert oder regelt alle Ströme und/oder Spannungen des funktionalen Moduls 20, 30, 40, wobei das funktionale Modul 20, 30, 40 während des Prüfbetriebs zu einer elektrischen Leistungsabgabe oder Leistungsaufnahme über einen Bauteilanschluss mit dem Elektronikbauteil 10 verbunden ist. 2 shows an embodiment of the topology of an emulator circuit 70 according to the invention. In terms of hardware, the topology of the emulator circuit 70 according to the invention differs from the conventional test bench described above in that each functional module 20, 30, 40 includes a local control module 25, 35, 45. The local control module 25, 35, 45 monitors or controls or regulates all currents and/or voltages of the functional module 20, 30, 40, with the functional module 20, 30, 40 generating electrical power output or power consumption via a component connection during test operation is connected to the electronic component 10.

In Bezug auf die Software bzw. Programmierung und Implementierung von Steuerungs- und Regelungsaufgaben unterscheidet sich die erfindungsgemäße Topologie der Emulatorschaltung 70 von dem zuvor beschriebenen herkömmlichen Prüfstand darin, dass Aufgaben zur Steuerung oder Regelung der funktionalen Module 20, 30, 40, die dediziert zur jeweiligen Emulation einer elektrischen Emulationskomponente dienen, teilweise oder vollständig durch das zugeordnete lokale Kontrollmodul 25, 35, 45 des betreffenden funktionalen Moduls 20, 30, 40 ausgeführt werden.With regard to the software or programming and implementation of control and regulation tasks, the topology of the emulator circuit 70 according to the invention differs from the conventional test bench described above in that tasks for controlling or regulating the functional modules 20, 30, 40, which are dedicated to the respective Emulation of an electrical emulation component are used, partially or completely by the associated local control module 25, 35, 45 of the functional module 20, 30, 40 in question.

In einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Topologie der Emulatorschaltung 70, die in 2 dargestellt ist, umfasst jedes lokale Kontrollmodul 25, 35, 45 ein nicht weiter dargestelltes Ausführmodul. Das Ausführmodul ist als ein Programmabschnitt oder Programm auf dem lokalen Kontrollmodul 25, 35, 45 implementiert, um eine dedizierte Regelungsaufgabe in Bezug auf Komponenten der lokalen Schaltung 22, 32, 42 des jeweiligen funktionalen Moduls 20, 30, 40 auszuführen. So steuert und überwacht das lokale Kontrollmodul 25, 35, 45 eines funktionalen Moduls 20, 30, 40, das im Prüfbetrieb eine Batterie emuliert, einen Modellstrom und/oder eine Modellspannung einer Leistungsabgabe der lokalen Schaltung 22, 32, 42 an das Elektronikbauteil 10, die denjenigen einer nachgebildeten Batterie in einem Realbetrieb entsprechen. In einem anderen Fall steuert und überwacht das lokale Kontrollmodul 25, 35, 45 eines funktionalen Moduls 20, 30, 40, das im Prüfbetrieb einen Elektromotor emuliert, Modellströme und/oder Modellspannungen einer Leistungsaufnahme an mehreren z.B. drei bereitgestellten Phasen der lokalen Schaltung 22, 32, 42 von dem Elektronikbauteil 10, die denjenigen eines nachgebildeten Elektromotors in einem Realbetrieb entsprechen.In a first embodiment of the topology of the emulator circuit 70 according to the invention, which is shown in 2 is shown, each local control module 25, 35, 45 includes an execution module not shown. The executable module resides as a program section or program on the local Control module 25, 35, 45 implemented to perform a dedicated control task in relation to components of the local circuit 22, 32, 42 of the respective functional module 20, 30, 40. Thus, the local control module 25, 35, 45 of a functional module 20, 30, 40, which emulates a battery in test mode, controls and monitors a model current and/or a model voltage of a power output of the local circuit 22, 32, 42 to the electronic component 10, which correspond to those of a simulated battery in real operation. In another case, the local control module 25, 35, 45 of a functional module 20, 30, 40, which emulates an electric motor in test mode, controls and monitors model currents and/or model voltages of a power consumption on several, for example three, provided phases of the local circuit 22, 32 , 42 of the electronic component 10, which correspond to those of a simulated electric motor in real operation.

In einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Topologie der Emulatorschaltung 70, die in 2 dargestellt ist, umfasst jedes lokale Kontrollmodul 25, 35, 45 neben dem Ausführmodul zusätzlich auch ein nicht weiter dargestelltes Modellierungsmodul. Das Modellierungsmodul ist ebenfalls als ein Programmabschnitt oder Programm auf dem lokalen Kontrollmodul 25, 35, 45 implementiert, um eine dedizierte Modellierungsaufgabe zur Vorgabe von Sollwerten für die dedizierte Regelungsaufgabe des Ausführmoduls in Bezug auf die lokale Schaltung 22, 32, 42 des jeweiligen funktionalen Moduls 20, 30, 40 auszuführen. Genauer genommen, bestimmt das Modellierungsmodul in einer dedizierten Modellierung Sollwerte der Modellströme und Modellspannungen sowie deren zeitliche Verläufe zur Emulation einer elektrischen Emulationskomponente, die von dem Ausführmodul eingestellt und eingehalten werden.In a second embodiment of the topology of the emulator circuit 70 according to the invention, which is shown in 2 is shown, each local control module 25, 35, 45 includes not only the execution module but also a modeling module that is not shown in more detail. The modeling module is also implemented as a program section or program on the local control module 25, 35, 45 in order to carry out a dedicated modeling task for specifying setpoint values for the dedicated control task of the execution module in relation to the local circuit 22, 32, 42 of the respective functional module 20 , 30, 40 to run. More precisely, the modeling module uses dedicated modeling to determine target values for the model currents and model voltages and their time profiles for emulating an electrical emulation component, which are set and maintained by the execution module.

Die lokalen Kontrollmodule 25, 35, 45 stehen mit dem zentralen Kontrollmodul 50 in Signalverbindung. Bei der zweiten Ausführungsform führt das zentrale Kontrollmodul 50 lediglich eine globale Emulationsaufgabe für die übergeordnete Emulation des Systemumfelds basierend auf den lokalen Emulationen von elektrischen Emulationskomponenten des Systemumfeldes in Verbindung mit dem Elektronikbauteil 10 aus oder seinerseits ebenfalls Gesamtmodellierungsaufgaben. Als Beispiel kann hier etwa ein Doppel-Elektroantrieb angeführt werden, der über zwei elektrisch und elektromagnetisch getrennte Motorsysteme verfügt, die jedoch mechanisch über eine gemeinsame Welle gekoppelt sind. In diesem Fall modelliert jedes funktionale Modul ein einzelnes elektromagnetisch abgeschlossenes Motorsystem, während das zentrale Kontrollmodul die mechanische Bewegung des Doppel-Elektroantriebs modelliert, die durch beide Systeme beeinflusst wird.The local control modules 25, 35, 45 are in signal communication with the central control module 50. In the second embodiment, the central control module 50 only performs a global emulation task for the higher-level emulation of the system environment based on the local emulations of electrical emulation components of the system environment in connection with the electronic component 10 or for its part also overall modeling tasks. As an example, a double electric drive can be cited here, which has two electrically and electromagnetically separate motor systems that are mechanically coupled via a common shaft. In this case, each functional module models a single electromagnetically self-contained motor system, while the central control module models the mechanical motion of the dual electric drive, which is influenced by both systems.

In den 3 und 4 sind Ausführungsbeispiele zu möglichen Schaltungskonfigurationen des Emulatorschaltung 70 abgebildet, in denen mehrere funktionale Module 20, 30, 40 in einer Parallelschaltung zusammengeschlossen oder parallel mit dem Elektronikbauteil 10 elektrisch verbunden sind.In the 3 and 4 exemplary embodiments of possible circuit configurations of the emulator circuit 70 are shown, in which several functional modules 20, 30, 40 are combined in a parallel circuit or are electrically connected in parallel to the electronic component 10.

In 3 sind mehrere funktionale Module 20, 30, 40 mit gleicher Konfiguration zur Ausführung einer einzigen gemeinsamen Emulation sowohl bezüglich einer Signalschaltung zu dem zentralen Kontrollmodul 50 als auch bezüglich einer Leistungsschaltung zu dem Prüfling 10 in einer Parallelschaltung verbunden. Die einzelnen Verbindungen zwischen den funktionalen Modulen und dem Prüfling können beliebiger Phasenzahl sein.In 3 several functional modules 20, 30, 40 with the same configuration are connected in a parallel circuit for executing a single common emulation, both in terms of a signal circuit to the central control module 50 and in terms of a power circuit to the device under test 10. The individual connections between the functional modules and the device under test can have any number of phases.

In dem Fall einer jeweiligen Emulation einer Batterie oder sonstigen Leistungsquelle kann eine Maximalleistung und eine Stromtragfähigkeit, die diejenige eines einzelnen funktionalen Moduls 20, 30, 40 übersteigt, auf einfache Weise erhöht werden. Insbesondere kann somit ein Zusammenschluss von mehreren Batterien, wie z.B. ein Batteriepack oder Batteriemodul emuliert werden, ohne eine dedizierte Modellierungsaufgabe oder Regelungsaufgabe der lokalen Emulationen zu verändern.In the case of a respective emulation of a battery or other power source, a maximum power and a current-carrying capacity that exceeds that of a single functional module 20, 30, 40 can be increased in a simple manner. In particular, a combination of several batteries, such as a battery pack or battery module, can be emulated without changing a dedicated modeling task or control task of the local emulations.

In dem Fall einer jeweiligen Emulation desselben Elektromotors durch jedes funktionale Modul 20, 30, 40, können in Abhängigkeit einer Koordination einer Phasenverschiebung zwischen jeweiligen Phasen der funktionalen Module 20, 30, 40 verschiedene Elektromotoren emuliert werden, wobei jedes funktionale Modul eine eigene Motorphase bzw. eine eigene Gruppe von Motorphasen emuliert.In the case of a respective emulation of the same electric motor by each functional module 20, 30, 40, different electric motors can be emulated depending on a coordination of a phase shift between respective phases of the functional modules 20, 30, 40, with each functional module having its own motor phase or emulates its own set of motor phases.

Wenn die Anzahl von bereitgestellten Phasenanschlüssen an dem Elektronikbauteil 10 derjenigen eines einzelnen funktionalen Moduls 20, 30, 40 entspricht, und keine Phasenverschiebung zwischen den Phasen der gleichartig konfigurierten funktionalen Modulen 20, 30, 40 erzeugt wird, addieren sich die Modellströme und Modellspannungen der jeweilig gleichen Phasen zueinander auf. In diesem Fall kann, entsprechend der Anzahl von funktionalen Modulen 20, 30, 40, ein Elektromotor mit einer mehrfachen Dimensionierung seiner Leistungsspezifikation emuliert werden, ohne eine dedizierte Modellierungsaufgabe oder Regelungsaufgabe der lokalen Emulationen zu verändern.If the number of phase connections provided on the electronic component 10 corresponds to that of a single functional module 20, 30, 40, and no phase shift is generated between the phases of the functional modules 20, 30, 40 configured in the same way, the model currents and model voltages of the respective same ones add up phases to each other. In this case, according to the number of functional modules 20, 30, 40, an electric motor with a multiple dimensioning of its performance specification can be emulated without changing a dedicated modeling task or control task of the local emulations.

Wenn die Anzahl von Phasenanschlüssen an dem Elektronikbauteil 10 der Summe von Phasen der parallelgeschalteten funktionalen Module 20, 30, 40 entspricht, und eine äquidistante Phasenverschiebung zwischen den Phasen der gleichartig konfigurierten funktionalen Modulen 20, 30, 40 erzeugt wird, ergeben die jeweiligen Phasen gleichmäßig zueinander versetzte Modellströme und Modellspannungen. In diesem Fall kann ein Elektromotor mit einer höheren Phasenanzahl der Wicklung entsprechend der Anzahl von funktionalen Modulen 20, 30, 40 emuliert werden, ohne eine dedizierte Modellierungsaufgabe oder Regelungsaufgabe der lokalen Emulationen zu verändern, wie z.B. 6, 9 oder 12 Wicklungsphasen bei einer Anzahl von 3 Phasen pro funktionalem Modul 20, 30, 40.If the number of phase connections on the electronic component 10 corresponds to the sum of phases of the functional modules 20, 30, 40 connected in parallel, and an equidistant phase shift between the phases of the identically con Figured functional modules 20, 30, 40 is generated, the respective phases result in model currents and model voltages which are evenly offset relative to one another. In this case, an electric motor can be emulated with a higher number of winding phases corresponding to the number of functional modules 20, 30, 40 without changing a dedicated modeling task or control task of the local emulations, such as 6, 9 or 12 winding phases with a number of 3 phases per functional module 20, 30, 40.

In 4 sind mehrere funktionale Module 20, 30, 40 mit gleichartiger oder ähnlicher Konfiguration zur Ausführung von gleichartigen oder ähnlichen Emulationen mit separaten Anschlüssen des Elektronikbauteils 10 verbunden, die an diesem für verschiedene elektrische Emulationskomponenten bereitgestellt sind. In dem Fall einer jeweiligen Emulation eines Elektromotors durch jedes funktionale Modul 20, 30, 40, kann somit ein anwendungs- oder bestimmungsgemäßer Prüfbetrieb entsprechend mit einer Mehrfachanordnung gleicher Elektromotoren oder ähnlicher Elektromotoren bzw. gleichartiger elektrischer Emulationskomponenten in dem Systemumfeld emuliert werden, ohne eine dedizierte Modellierungsaufgabe oder Regelungsaufgabe der lokalen Emulationen zu verändern.In 4 a plurality of functional modules 20, 30, 40 of identical or similar configuration for performing identical or similar emulations are connected to separate terminals of the electronic component 10 provided thereon for various electrical emulation components. In the case of a respective emulation of an electric motor by each functional module 20, 30, 40, an application or intended test operation can be emulated accordingly with a multiple arrangement of the same electric motors or similar electric motors or similar electrical emulation components in the system environment, without a dedicated modeling task or to change the control task of the local emulations.

In 5 sind zwei Emulatorschaltungsabschnitte, d.h. in der Praxis zwei Schaltschränke oder zwei gesamte Prüfstände auf der Ebene der jeweiligen zentralen Kontrollmodule 50 zusammengeschlossen. Genauer genommen ist ein Zusammenschluss zwischen Hardware-Ressourcen eines flexibel einsetzbaren Schaltschranks bzw. Emulatorschaltungsabschnitts mit einem zentralen Kontrollmodul 50A und den funktionalen Modulen 20A, 30A, 40A sowie eines weiteren flexibel einsetzbaren Schaltschranks bzw. Emulatorschaltungsabschnitts mit einem zentralen Kontrollmodul 50B und den funktionalen Modulen 20B, 30B, 40B dargestellt. Mittels flexibler Konfiguration einer Signalschaltung zwischen den zentralen Kontrollmodulen 50A, 50B der verbundenen Schaltschränke bzw. Emulatorschaltungsabschnitte untereinander sowie zu den jeweiligen lokalen Kontrollmodulen 25A, 35A, 45A, 25B, 35B, 45B ist es möglich, freie Leistungskapazitäten an funktionalen Modulen 20A, 30A, 40A, 20A, 30A, 40A zum Prüfen von verschiedenen Elektronikbauteilen 10X, 10Y, 10Z in individuellen Leistungsschaltungen für einzelne oder gemeinsame Emulationen zusammenzuschließen.In 5 two emulator circuit sections, ie in practice two control cabinets or two entire test benches, are connected together at the level of the respective central control module 50. More precisely, a combination of hardware resources of a flexibly usable control cabinet or emulator circuit section with a central control module 50A and the functional modules 20A, 30A, 40A and a further flexibly usable control cabinet or emulator circuit section with a central control module 50B and the functional modules 20B, 30B, 40B. By means of a flexible configuration of a signal circuit between the central control modules 50A, 50B of the connected control cabinets or emulator circuit sections among themselves and to the respective local control modules 25A, 35A, 45A, 25B, 35B, 45B, it is possible to use free capacity on functional modules 20A, 30A, 40A , 20A, 30A, 40A for testing different electronic components 10X, 10Y, 10Z in individual power circuits for individual or common emulations.

Auf diese Weise können freie Prüfstandskapazitäten unter Koordination der zentralen Kontrollmodule 50A, 50B dafür verwendet werden, Systemelemente bzw. elektrische Emulationskomponenten des emulierten Systemumfeldes mit höherem Strombedarf oder einer höheren Phasenzahl sowie Systemumfelder aus unterschiedlichen Emulationskomponenten zu emulieren. Anschließend können die Prüfstände wieder informationstechnisch getrennt und individuell betrieben werden, wobei eine Modifikation der Emulation auf Ebene der lokalen Kontrollmodule 25A, 35A, 45A, 25B, 35B, 45B oftmals gering gehalten werden kann.In this way, free test bench capacities can be used under the coordination of the central control modules 50A, 50B to emulate system elements or electrical emulation components of the emulated system environment with a higher power requirement or a higher number of phases and system environments from different emulation components. The test benches can then be operated separately and individually in terms of information technology, with a modification of the emulation at the level of the local control modules 25A, 35A, 45A, 25B, 35B, 45B often being able to be kept low.

Bei den zuvor genannten Ausführungsbeispielen einer Modifikationen des Prüfstands in Bezug auf die 3, 4 oder 5 kann folglich ein Aufwand zur Änderung der Verschaltung und der Programmierung unter Verwendung der erfindungsgemäßen dezentralen Topologie der Emulatorschaltung 70 mit den lokalen Kontrollmodulen 25, 35, 45 erheblich verringert werden.In the aforementioned embodiments of a modification of the test bench with respect to the 3 , 4 or 5 Consequently, the effort required to change the wiring and the programming can be significantly reduced using the decentralized topology of the emulator circuit 70 with the local control modules 25, 35, 45 according to the invention.

Die voranstehenden Erläuterungen der Ausführungsformen beschreiben die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.The above explanations of the embodiments describe the present invention exclusively in the context of examples. It goes without saying that individual features of the embodiments can be freely combined with one another, insofar as this makes technical sense, without departing from the scope of the present invention.

BezugszeichenlisteReference List

1010: Elektronikbauteilelectronic component
2020: funktionales Modulfunctional module
2121: Leistungsmodulpower module
2222: lokale Schaltunglocal circuit
2323: elektrische Kopplungsvorrichtungelectrical coupling device
2424: Messvorrichtungmeasuring device
2525: lokales Kontrollmodullocal control module
3030: funktionales Modulfunctional module
3131: Leistungsmodulpower module
3232: lokale Schaltunglocal circuit
3333: elektrische Kopplungsvorrichtungelectrical coupling device
3434: Messvorrichtungmeasuring device
3535: lokales Kontrollmodullocal control module
4040: funktionales Modulfunctional module
4141: Leistungsmodulpower module
4242: lokale Schaltunglocal circuit
4343: elektrische Kopplungsvorrichtungelectrical coupling device
4444: Messvorrichtungmeasuring device
4545: lokales Kontrollmodullocal control module
5050: zentrales Kontrollmodulcentral control module
6060: zentrales Messmodulcentral measurement module
7070: Emulatorschaltungemulator circuit
100100: Prüfstandsystemtest bench system

Claims

Test bench system (100) for testing electronic components (10), for emulating a system environment for testing operation of the electronic component to be tested (10) and detecting a property of the electronic component to be tested (10) in response to the emulated system environment, having: an emulator circuit (70) with at least one functional module (20, 30, 40) for local emulation of an emulation component, the system environment being based on coordination of the local emulation of at least one emulation component; a central control module (50) for the central coordination of emulation components locally emulated by the at least one functional module (20, 30, 40) within the system environment; whereby each functional module (20, 30, 40) at least one electrical power module (21, 31, 41) for converting power from a power supply, a local electrical circuit (22, 32, 42) having at least one local component terminal for electrical connection to the device under test Electronic component (10), at least one electrical coupling element (23, 33, 43) for electrical coupling to the electronic component (10) to be tested, at least one electrical measuring device (24, 34, 44) for acquiring measured values from an electrical interaction of the Checking electronic component (10) having an emulation component, and a local control module (25, 35, 45) for the local emulation of the emulation component.

Test bench system (100) for testing electronic components (10). claim 1 , characterized in that the local control module (25, 35, 45) of the at least one functional module (20, 30, 40) is an execution module for setting and monitoring model currents and/or voltages of a circuit generated by the at least one functional module (20, 30, 40) has a locally emulated emulation component.

Test bench system (100) for testing electronic components (10). claim 2 , characterized in that the central control module (50) has a modeling module for determining model currents and/or model voltages of an emulation component that is locally emulated by the at least one functional module (20, 30, 40).

Test bench system (100) for testing electronic components (10). claim 2 , characterized in that the local control module (25, 35, 45) of the at least one functional module (20, 30, 40) has a modeling module for determining model currents and/or voltages of a signal generated by the at least one functional module (20, 30 , 40) has a locally emulated emulation component.

Test stand system (100) for testing electronic components (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one functional module (20, 30, 40) emulates one of the following electrical components as an emulation component: an electric motor, a battery, a fuel cell , an energy supply network, a test pattern of current and voltage curves created for testing electronic components (10).

Test stand system (100) for testing electronic components (10) according to one of the preceding claims, characterized in that local electrical circuits (22, 32, 42) of at least two functional modules (20, 30, 40) have a parallel connection with respect to the form the electronic component (10) to be tested.

Test bench system (100) for testing electronic components (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the functional modules (20, 30, 40) connected in parallel with respect to the electronic component (10) to be tested have an emulation module for one emulation of the have the same electrical emulation component and/or for a common emulation of an electrical emulation component in the emulated system environment.

Test stand system (100) for testing electronic components (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the test stand system (100) also has: a measuring module (60) for acquiring measured values from an electrical interaction of the electronic component (10) to be tested with the locally emulated electrical emulation components, which is configured to acquire measured values for a modeling task of the central control module (50) or the local control module (25, 35, 35), the at least one electrical measuring device (24, 34, 44) being used for this purpose is configured to acquire measured values for a control task of the local control module (25, 35, 35).

Method for testing electronic components (10) in an emulation of a system environment for testing operation of the electronic component (10) to be tested and detecting a property of the electronic component (10) to be tested in response to the emulated system environment, preferably by means a test bench system (100) according to one of Claims 1 until 8th , having the steps: providing an emulator circuit (70) with at least one functional module (20, 30, 40) for a local emulation of an emulation component and a central control module (50), the system environment being based on a coordination of the local emulation of at least one emulation component based; each functional module (20, 30, 40) having at least one electrical power module (21, 31, 41) for converting power from a power supply, a local electrical circuit (22, 32, 42) having at least one local component terminal for electrically connecting to the to electronic component (10) to be tested, at least one electrical coupling element (23, 33, 43) for electrically coupling to the electronic component (10) to be tested, at least one electrical measuring device (24, 34, 44), and a local control module (25, 35, 45); electrically connecting the at least one functional module (20, 30, 40) to the electronic component (10) to be tested; local emulation of an emulation component locally emulated by the at least one functional module (20, 30, 40) by means of the local control module (25, 35, 45); detecting measured values from an electrical interaction of the electronic component (10) to be tested with an emulation component for a regulation task of the local control module (25, 35, 35) by means of the at least one electrical measuring device (24, 34, 44); and central coordination of emulation components locally emulated by the at least one functional module (20, 30, 40) within the system environment by means of the central control module (50).

Procedure for testing electronic components (10). claim 9 , characterized in that the local emulation comprises setting and monitoring model currents and/or voltages of the emulated electrical emulation component.

Procedure for testing electronic components (10). claim 10 , characterized in that the central coordination comprises a modeling determination of the model currents and/or voltages of the emulated electrical emulation component to be set.

Procedure for testing electronic components (10). claim 10 , characterized in that the local emulation comprises a modeling determination of the model currents and/or voltages of the emulated electrical emulation component to be set.

Method for testing electronic components (10) according to one of claims 9 until 12 , characterized in that the at least one functional module (20, 30, 40) emulates one of the following electrical components: an electric motor, a battery, a fuel cell, a power supply network, a test pattern created for testing electronic components (10) of power and voltage curves.

Method for testing electronic components (10) according to one of Claims 10 until 13 , characterized in that electrical circuits (22, 32, 42) of at least two functional modules (20, 30, 40) are connected in parallel with respect to the electronic component (10) to be tested.

Method for testing electronic components (10) according to one of claims 9 until 13 , characterized in that the local emulation of the functional modules (20, 30, 40) connected in parallel emulates the same electrical emulation component and/or together an electrical emulation component in the emulated system environment.

Method for testing electronic components (10) according to one of claims 9 until 15 , characterized in that the method further comprises the following steps: providing a measurement module (60); Acquisition of measured values from an electrical interaction of the electronic component (10) to be tested with an emulation component for a modeling task of the central control module (50) or the local control module (25, 35, 35) of the at least one functional module (20, 30, 40).

Computer program product, having instructions which, when the program is executed by a computer, cause the computer to carry out the steps of the method according to one of claims 9 until 16 to execute.