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Zuverlässige Leistungselektronik in der E-Mobilität
Wie sich Ausfallrisiken in Hochvolt-Komponenten frühzeitig erkennen und Zuverlässigkeit und Kosteneffizienz in der Elektrofahrzeugproduktion gezielt verbessern lassen.
E-Mobilität Zuverlässigkeit und Kosteneffizienz in Einklang bringen
Elektrofahrzeuge stellen hohe Anforderungen an die Zuverlässigkeit ihrer elektronischen Systeme. Gleichzeitig stehen Hersteller unter zunehmendem Kostendruck. Entscheidend ist daher nicht, möglichst viele zusätzliche Absicherungsmaßnahmen in die Produktion zu integrieren, sondern technische Risiken frühzeitig zu erkennen und gezielt dort zu reduzieren, wo sie tatsächlich relevant sind.
ZESTRON unterstützt OEMs und Elektronikfertiger dabei, Zuverlässigkeitsrisiken in der Hochvolt- und Leistungselektronik technisch zu bewerten, kritische Einflussgrößen zu identifizieren und geeignete Maßnahmen für Entwicklung, Validierung und Serienproduktion abzuleiten.
Effizienz trifft Zuverlässigkeit Produktionsrisiken gezielt beherrschen
Die Zuverlässigkeit von Elektrofahrzeugen ist entscheidend für Kundenzufriedenheit, Produktsicherheit und langfristigen Markterfolg. Elektronische Komponenten und Systeme müssen auch unter anspruchsvollen Umgebungsbedingungen über die gesamte vorgesehene Lebensdauer zuverlässig funktionieren.
Gleichzeitig müssen Produktionsprozesse wirtschaftlich bleiben. Zusätzliche Reinheitsanforderungen, umfangreiche Monitoringmaßnahmen oder Reinraumkonzepte können die Fertigungskosten erheblich erhöhen. Deshalb ist eine belastbare technische Bewertung erforderlich, um zwischen tatsächlich kritischen Einflussgrößen und unnötig hohen Sicherheitsmargen zu unterscheiden.
ZESTRON betrachtet dabei nicht nur einzelne Fehlerbilder, sondern das Zusammenspiel von Bauteil, Oberfläche, Kontamination, Feuchtigkeit, Isolationsauslegung und Fertigungsprozess. So lassen sich Maßnahmen gezielt auf das tatsächliche Risiko ausrichten.
herausforderung Risiken in der Hochvolt-Elektronik frühzeitig erkennen
OBCs, DC/DC-Wandler und weitere Hochvolt-Komponenten in Elektrofahrzeugen müssen auch unter Feuchte, Temperaturwechseln und langfristiger elektrischer Belastung zuverlässig funktionieren. Partikel, ionische Verunreinigungen oder eindringende Feuchtigkeit können die elektrische Isolation beeinträchtigen und Ausfallmechanismen wie Leckströme, elektrochemische Migration (ECM), Dendritenbildung oder Kurzschlüsse begünstigen.
Eine zentrale Rolle spielt dabei die Isolationskoordination. Normen wie IEC 60664-1 liefern Grundlagen für die Auslegung von Luft- und Kriechstrecken sowie fester Isolierung. Die reale Robustheit eines Systems hängt jedoch zusätzlich von Faktoren wie Materialeigenschaften, Verschmutzungsgrad, Feuchtigkeit, Oberflächenzustand und tatsächlicher elektrischer Belastung ab.
Besonders kritisch ist, dass feuchte- oder alterungsbedingte Schwachstellen während der Produktion häufig nicht unmittelbar sichtbar werden. Sie können sich erst bei Validierungsprüfungen oder später im Feldeinsatz zeigen. Eine frühzeitige Risikobewertung hilft deshalb, potenzielle Schwachstellen vor der Serienfreigabe zu erkennen und kostspielige Ausfälle oder Rückrufaktionen zu vermeiden.
Beschleunigte Hochvolt-TestsRisiken vor der Validierung bewerten
Um potenzielle Ausfallrisiken bereits vor umfangreichen Validierungsbelastungstests zu untersuchen, setzt ZESTRON beschleunigte Hochvolt-Belastungstests ein. Damit können kritische Schwachstellen unter definierten elektrischen und klimatischen Bedingungen gezielt bewertet werden.
Die Ergebnisse unterstützen eine fundierte Bewertung der Isolationskoordination und helfen dabei, relevante Einflussgrößen wie Feuchtigkeit, Kontamination, Abstände, Materialeigenschaften und Oberflächenzustände technisch einzuordnen. Dadurch können Risiken früher erkannt und geeignete Maßnahmen bereits in Entwicklung und Prozessauslegung berücksichtigt werden.
Dieser Ansatz ermöglicht es gleichzeitig, etablierte Produktionsmaßnahmen kritisch zu hinterfragen. Reinräume, zusätzliche Überwachungsschritte oder besonders strenge Reinheitsanforderungen sind nicht automatisch für jede Anwendung erforderlich. Eine technische Risikobewertung zeigt, welche Maßnahmen tatsächlich zur Zuverlässigkeit beitragen und wo gezielte Reinigungsprozesse oder andere spezifische Anpassungen eine wirtschaftlichere Lösung darstellen können.
So lassen sich hohe Zuverlässigkeitsanforderungen erfüllen, ohne den Produktionsprozess unnötig zu überdimensionieren.
Abhilfe ModuleVon der technischen Bewertung zu konkreten Maßnahmen
Die Expertise von ZESTRON in Isolationskoordination, Hochvolt-Belastungstests und der Bewertung von Oberflächen und Kontaminationen hilft dabei, kritische Einflussgrößen systematisch einzugrenzen und geeignete Maßnahmen abzuleiten.
Je nach Fragestellung unterstützen die ZESTRON Abhilfe-Module von der Ursachenanalyse bei Validierungs- oder Feldausfällen bis zur präventiven Bewertung technischer Risiken. Dabei werden Analyseergebnisse nicht isoliert betrachtet, sondern in den Kontext von Bauteildesign, Materialien, Fertigungsprozess und Einsatzbedingungen eingeordnet.
Auch während des PPAP-Validierungsprozesses können technische Auffälligkeiten frühzeitig bewertet werden. Zusätzlich unterstützt ZESTRON Entwicklungsteams dabei, bereits in der Konstruktionsphase geeignete Maßnahmen zu berücksichtigen und potenzielle Ausfallrisiken vor der Serienfreigabe zu reduzieren.
Whitepaper CollectionAnalytischer Ansatz zur Umsetzung der Isolationskoordination
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