Verbundprojekt: PowerizeD - Digitalization by intelligence for power electronic within value chains; Teilvorhaben: Thermomechanische Zuverlässigkeit für die PowerizeD Leistungselektronik-Komponenten und -systeme

Abstract

Im Rahmen des BMFTR-Verbundprojekts PowerizeD entwickelte Fraunhofer ENAS eine integrierte experimentell-virtuelle Methodik zur Zuverlässigkeitsbewertung leistungselektronischer Komponenten. Kernstück ist ein kompakter Digitaler Zwilling als Functional Mock-up Unit (FMU), der aus kalibrierten Finite-Elemente-Modellen abgeleitet wird und das elektrothermomechanische Verhalten von SiC-MOSFET-Modulen mit 97–98 % Genauigkeit in Echtzeit nachbildet. Auf Basis aktiver Power-Cycle-Tests und passiver Thermoschocktests wurde ein validiertes Coffin-Manson-Lebensdauermodell abgeleitet. Ein PHM-Rahmenkonzept mit „k-out-of-n"-Redundanz ermöglicht eine dynamische Betriebsanpassung zur Verlängerung der verbleibenden Nutzungsdauer (RUL) um das bis zu 17-Fache. Ergänzend wurde ein DSGVO-konformes Federated-Learning-Rahmenwerk entwickelt, das eine datenschutzkonforme Rückmeldung von Betriebsdaten aus dem Feldeinsatz an den Hersteller ermöglicht.