Softwaretools

Thermische Netzanalyse

TNA‑Tools modellieren elektrische Leitungen und Komponenten als thermische Netzwerke aus konzentrierten und verteilten RC‑Elementen und berechnen die zeit‑ und ortsabhängige Temperatur T(x, t). Sie unterstützen Sensitivitätsstudien, Hot-Spot-Identifikation und frühe Designentscheidungen.

FTNA-Tool (Beschleunigte Thermische Netzanalyse) (in Entwicklung)

Das FTNA-Tool unterstützt die thermische Analyse auf Systemebene. Der implementierte beschleunigte RC-Netzwerk-Solver ermöglicht sehr kurze Simulationszeiten, bei guter Genauigkeit. Dies wird durch ein geeignetes nichtlineares Interpolationsverfahren erreicht, das eine konsistente Auflösung zwischen den thermischen Knoten sicherstellt. Damit eignet es sich auch für die Simulation größerer und komplexerer Systeme wie Kabelbäume, Steuergeräte oder Fahrzeug-Subsysteme bereits in frühen Designphasen.

K‑Modul

Das K‑Modul unterstützt die modulare Konfiguration und Analyse von Kontaktsystemen durch die Auswahl und Kombination von Steckern, Gehäusen und Anschlussleitungen. Es ermöglicht schnelle und präzise Berechnungen für konstante und zeitabhängige Stromlasten mit klarer, prüffähiger Ergebnisdarstellung.

• Einsatz & Nutzen
  • Schnelle Variantenbildung von Kontaktsystemen durch modulare Auswahl.
  • Bewertung thermischer und elektrischer Beanspruchung unter realistischen Betriebsbedingungen.
  • Auslegung anhand Derating‑Vorgaben und Grenztemperaturen.
  • Nachvollziehbare Dokumentation für Reviews, Freigaben und Norm‑Compliance.


• Eingaben
  • Kontaktsystem: Steckertyp, Gehäuse, Kontaktgeometrie, Materialdaten, Übergangswiderstände.
  • Anschlussleitungen: Leiterquerschnitt, Werkstoff, Isolationsaufbau, Länge, Wärmekopplung.
  • Betrieb: Stromlastverlauf (konstant/zeitabhängig), Umgebungstemperatur, Randbedingungen/Kühlung.


• Berechnungen & Ausgaben
  • Temperaturen: Orts‑ und zeitaufgelöste Temperaturverläufe, Worst‑Case, Randtemperaturen.
  • Derating: Strom‑zu‑Temperatur‑Kennlinien und zulässige Dauerströme.
  • Elektrisch: Spannungsfälle und Verlustleistungen je Kontakt und Gesamtsystem.


• Visualisierung & Reports
  • Axiale Temperaturprofile inkl. Randtemperaturen.
  • Derating‑Kurven und Kennliniendiagramme.
  • Animierte Darstellung zeitabhängiger Temperaturverläufe.
  • Grafische Ergebnisdarstellung mit Export als Bild/Report.


• Normen & Interoperabilität
  • Export von Schaltbildern und Parametrierung für Kontaktsysteme nach ZVEI bzw. DIN/VDA‑Vorgaben.
  • Strukturierte Ausgabe zur Weiterverwendung in Prüf‑ und Simulationsumgebungen.
  • Versions‑ und Parameterprotokoll für Nachverfolgbarkeit.

Radiale Thermische Analyse

RTA‑Tools (radiale thermische Analyse von Leitungen) liefern schnelle und belastbare Temperaturvorhersagen über den Leitungsquerschnitt. Sie eignen sich besonders, wenn Leitungen als Meterware über größere Längen gleichförmig verlegt sind.

Single Wire Tool

Das Single Wire Tool berechnet die thermische Erwärmung elektrisch belasteter Einzelleiter und unterstützt deren Dimensionierung. Eine übersichtliche Benutzeroberfläche mit Diagrammen, eine integrierte Kabeldatenbank sowie flexible Exportmöglichkeiten erleichtern Auslegung, Dokumentation und Weiterverarbeitung.

• Einsatz & Nutzen
  • Auslegung von Einzelleitern unter vorgegebenen Last- und Umgebungsbedingungen.
  • Schnelle Bewertung von Temperaturreserven, Derating und Überlastfähigkeit.
  • Transparente Ergebnisdarstellung in Form interaktiver Diagramme und Berichte.


• Eingaben
  • Leiter- und Isolationsparameter: z. B. Material, Querschnitt/Geometrie, Schichtaufbau, relevante Materialkennwerte.
  • Betriebsparameter: Stromlastverlauf, Umgebungs‑ und Anfangstemperatur, Konvektionsverhältnisse.


• Ausgaben
  • Temperaturverläufe: T(I), T(t), Derating Imax(Tamb), Überlastkurve tmax(I).
  • Elektrische Größen: Spannungsfall‑Verläufe U(t), U(I), Verlustleistungen.
  • Charakteristische Kennwerte: z. B. thermische Zeitkonstanten, zulässige Dauerstromstärke.


• Funktionen
  • Leitungssteckbriefe und Berechnungsberichte als PDF.
  • Integrierte Datenbank zur Verwaltung von Einzelleitungen.
  • Excel‑Export von Ergebnissen, Kennwerten, Diagrammen und Datenbankinhalten.
  • Export von Schaltbildern und Parametrierung für Einzelleitungen nach Vorgaben von ZVEI bzw. DIN/VDA.
  • Kontextsensitive Hilfe direkt im Tool.


• Workflow & Interoperabilität
  • Export der Berechnungsergebnisse zur Weiterverarbeitung in nachgelagerten Tools (z. B. TNA/RTA) oder Systemmodellen.
  • Nachvollziehbare Dokumentation für Reviews und Freigaben durch standardisierte Reports.

Shielded Wire Tool

Mit dem Fortschritt der Elektromobilität gewinnt der Transport hoher elektrischer Leistungen an Bedeutung. Hochvoltleitungen mit leitfähigem Schirm und zusätzlichen Mantelschichten stellen dabei besondere thermische und elektrische Anforderungen. Das Shielded Wire Tool erfasst diese Kopplungen zwischen Kern, Schirm und Umhüllungen effizient und präzise und unterstützt eine normgerechte Dimensionierung.

• Einsatz & Nutzen
  • Auslegung von abgeschirmten Hochvoltleitungen unter realistischen Last- und Umgebungsbedingungen.
  • Bewertung der thermischen Kopplung zwischen Leiterkern und Schirm inkl. Derating.
  • Transparente Ergebnisdarstellung über Diagramme, Kennwerte und standardisierte Berichte.


• Eingaben
  • Leitungsaufbau: Import von Einzelleitungen aus der Single‑Wire‑Datenbank; Definition von Mantelschichten und Schirm (Material, Dicke, elektrische/thermische Eigenschaften).
  • Betriebsparameter: Stromlast im Kern und im Schirm, Umgebungs‑ und Anfangstemperatur, konvektive Randbedingungen.


• Ausgaben
  • Temperatur- und Derating‑Kurven: T(t), Imax(Tamb), Isothermen für Kern/Schirm‑Ströme Icore( Ishield).
  • Elektrische Größen: Spannungsfall und Verlustleistung separat für Kern und Schirm.
  • Charakteristische Kennwerte: thermische Zeitkonstanten, zulässige Dauer‑ und Überlastströme, thermische Widerstände/Kapazitäten aufbaubezogen.


• Funktionen
  • Leitungssteckbriefe und Berechnungsberichte als PDF.
  • Excel‑Export aller Ergebnisse, Kennwerte und Diagramme.
  • Kontextsensitive Hilfe innerhalb des Tools.


• Workflow & Interoperabilität
  • Nahtloser Import von Einzelleitern aus dem Single Wire Tool; konsistente Parameterführung für Schirm und Mantelschichten.
  • Export der Berechnungsergebnisse zur Weiterverarbeitung in nachgelagerten Modellen (z. B. TNA/RTA) oder Systemsimulationen.
  • Nachvollziehbare Dokumentation für Reviews und Freigaben durch standardisierte Reports.

Multi Wire Tool

Das Multi Wire Tool bündelt Einzelleitungen – mit direktem Zugriff auf die Single‑Wire‑Datenbank – zu realistischen Kabelsträngen und berechnet stationäre sowie Worst‑Case‑Temperaturen. Zusätzlich werden thermische Verlustleistungen und Spannungsfälle für jede Ader ermittelt. Das Tool wird insbesondere für die thermische Simulation von Leitungsbündeln im Fahrzeugbordnetz eingesetzt.

• Einsatz & Nutzen
  • Schnelle Auslegung und Bewertung von Leitungsbündeln.
  • Transparente Ergebnisse über Diagramme, Kennwerte und Berichte.


• Eingaben
  • Einzelleitungen: Import aus der Single‑Wire‑Datenbank (Material, Geometrie, Eigenschaften).
  • Bündelaufbau: Eigenschaften der Umwicklung/Isolationsschichten, Packungsdichte, optional Lageinformationen.
  • Betriebsparameter: Umgebungstemperatur, Stromlast pro Ader, konvektive Randbedingungen.


• Ausgaben
  • Temperaturen: stationäre Ader- und Bündeltemperaturen.
  • Elektrische Größen: Spannungsfälle und Verlustleistungen pro Ader sowie Bündelsummen.
  • Dynamik: zeitlicher Verlauf der mittleren Bündeltemperatur T(t) (optional).
  • Bündelkennwerte: Gesamtdurchmesser, Querschnittsflächen, thermische Zeitkonstante u. a.


• Funktionen
  • Leitungssteckbriefe und Berechnungsberichte als PDF.
  • Kontextsensitive Hilfe direkt im Tool.


• Workflow & Interoperabilität
  • Direkter Import von Einzelleitungen aus dem Single Wire Tool zur konsistenten Parameterführung.
  • Export von Ergebnissen für nachgelagerte Analyse‑ und Dokumentationsschritte.

Zuverlässigkeitsanalyse

Tools zur statistischen Ausfallraten-Analyse ermitteln Zuverlässigkeitskenngrößen wie die FIT-Rate aus realen Felddaten. Ihre Stärke liegt in der robusten Abschätzung von Ausfallwahrscheinlichkeiten auch dann, wenn in den erfassten Garantie- oder Betriebszeiträumen nur sehr wenige oder gar keine Ausfälle (sog. Nullausfall) aufgetreten sind.

N‑Tool – Ausfallratenanalyse aus Felddaten (in Entwicklung)

Das N‑Tool ist eine Software zur Ermittlung von Ausfallraten elektrischer Komponenten (u. a. Energie‑ und Datenleitungen, Splices, Sicherungen, Masseverbindungen) auf Basis von Felddaten. Es folgt der in der 2. Auflage des technischen Leitfadens „Ausfallraten für Bordnetz‑Komponenten im Automobil – Erwartungswerte und Bedingungen“ (ZVEI / Bayern Innovativ) beschriebenen Methodik und setzt eine konstante Ausfallrate für zufällige Fehler voraus. Robuste, validierte statistische Verfahren für Fälle mit keinen oder wenigen Ausfällen sind integriert und erfordern keine Spezialkenntnisse.

Pre‑ und Postprocessing‑Tools

PSS bietet kompakte Lösungen zur Erstellung dynamischer Stromprofile I(t) sowie zur Auswertung und Transformation berechneter Temperaturprofile T(t).

Current Profile Generator (CPG)

Der Current Profile Generator (CPG) erzeugt und verwaltet periodische Stromprofile (Strom‑Zeit‑Verläufe) für zeitabhängige Belastungsszenarien. Er stellt sicher, dass Profile formal korrekt, konsistent und kompatibel zu unseren Software‑Tools sind und kann von Single Wire Tool, Shielded Wire Tool und K-Modul direkt eingelesen werden. Zusätzlich unterstützt der CPG die Konvertierung und Validierung fremder Datenformate.

• Einsatz & Nutzen
  • Schnelle Erstellung, Bearbeitung und Verwaltung periodischer Stromprofile.
  • Absicherung der Datenqualität durch Plausibilitätsprüfungen und Format‑Validierung.
  • Reibungslose Nutzung der Profile in Single Wire Tool, Shielded Wire Tool und K-Modul.
  • Minimierung von Rechenfehlern durch standardisierte, toolkompatible Profile.


• Eingaben
  • Profilbeschreibung: Folge von Strom‑Zeit‑Intervall‑Paaren (t, I).
  • Interpolation: wahlweise konstant (stufig) oder linear zwischen Stützpunkten.
  • Periodik: Anzahl Wiederholungen bzw. Gesamtdauer.
  • Abtastung: gewünschte Zeitschrittweite bzw. automatische Rasterung.


• Ausgaben
  • Diskretes Stromprofil: Strom‑Zeit‑Paare als CSV zur direkten Weiterverwendung.
  • Metadaten & Validierung: Protokoll zu Interpolation, Rasterung und Prüfhinweisen.


• Funktionen
  • Schlankes, austauschbares Datei‑/Profilformat für projektweite Nutzung.
  • Geeignet zur Erstellung einer dateibasierten Stromprofil‑Sammlung (Bibliothek mit Vorlagen/Snippets).
  • Schneller Export über Zwischenablage sowie Datei‑Export/Import.
  • Vorschau des resultierenden Profils inkl. Rasterung und Interpolation.


• Workflow & Interoperabilität
  • Direkter Import in Single Wire Tool, Shielded Wire Tool und K-Modul ohne Nachbearbeitung.
  • Standardisierte CSV‑Schnittstelle für Tests, Simulationen und Automatisierung.
  • Versionierung und Parameterprotokoll für Nachvollziehbarkeit in Reviews und Freigaben.

Temperature Profile Transformer (TPT) (in Entwicklung)

Der Temperature Profile Transformer (TPT) wandelt gegebene Temperaturprofile T(t) in Temperatur‑Zeit‑Charakteristiken (TTC) um. Die TTC zeigt u. a., wie lange eine Komponente unterhalb definierter Temperaturen verweilt, ob und wie lange Grenzwerte überschritten werden und ob die zeitabhängigen Temperaturbelastungen mit der spezifizierten Temperaturklasse vereinbar sind. Durch Überlagerung mit einer zur Temperaturklasse passenden Arrhenius‑Alterungskurve lässt sich die Einhaltung oder Überschreitung zuverlässig beurteilen.