Leistungselektronik für sicherheitskritische Systeme
Entwicklungspartner für sicherheitskritische Leistungselektronik
Silver Atena steht seit über 25 Jahren für technologische Spitzenleistungen in elektronischen Systemen und Steuergeräten.
Im Bereich sicherheitskritischer Leistungselektronik entwickeln wir Hochvolt-Systeme im Spannungsbereich von 400–800 V für Automotive, Aerospace und Defence.
Als Entwicklungspartner für Hochvolt- und Hochleistungs-Leistungselektronik im Leistungsbereich über 100 kW übernehmen wir die durchgängige Systemverantwortung.
Von der Architekturdefinition über Hardware- und Softwareentwicklung bis zur Verifikation, Validierung und Serie.
Was ist Leistungselektronik?
Leistungselektronik ist die Technologie zur effizienten Wandlung, Regelung und Steuerung elektrischer Energie – in Anwendungen mit hohen Leistungen oder Spannungen.
Sie ist die technische Grundlage moderner elektrischer Antriebssysteme, besonders in sicherheitskritischen Umgebungen.
Sicherheitskritische Anwendungen sind Systeme, bei denen Fehlfunktionen direkte Auswirkungen auf Personen-, System- oder Einsatzsicherheit haben können.
Dazu zählen Hochvolt-Antriebssysteme in Fahrzeugen, elektrische Antriebe und Aktuatoren in der Luftfahrt sowie robuste elektrische Antriebslösungen im Defence-Bereich.
Leistungselektronik übernimmt zwei zentrale Aufgaben:
- Energieumwandlung
Sie wandelt zwischen unterschiedlichen Spannungsebenen sowie von Gleichstrom (DC - Direct Current) zu Wechselstrom (AC - Alternating Current).
Typische Topologien sind DC/DC-Wandler, DC/AC-Wechselrichter (Inverter), AC/DC-Gleichrichter und AC/AC-Umrichter.
Mit Wirkungsgraden von über 98 % ermöglicht Leistungselektronik von Silver Atena hohe Effizienz bei gleichzeitig minimierten Verlusten. - Präzise Leistungssteuerung
Im Zusammenspiel mit Embedded-Regelsoftware steuert sie Motoren und Aktuatoren in Echtzeit – mit hoher Dynamik und Regelgenauigkeit.
Sie setzt digitale Steuerbefehle in physikalische Antriebsleistung um.
Damit definiert sie Drehmoment, Drehzahl und Reaktionsverhalten elektrischer Antriebssysteme.
Ihre Wirkung entfaltet sie im Zusammenspiel mit der Gesamtarchitektur aus Hardware, Software und Systemintegration.
Warum ist Leistungselektronik in Hochvolt-Systemen sicherheitskritisch?
Ohne moderne Leistungselektronik ist Elektrifizierung nicht realisierbar.
Das gilt für Batterie-Elektrofahrzeuge (BEV), Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge (FCEV) und Hybridfahrzeuge (MHEV/PHEV).
Ebenso für eVTOL-Systeme (Electric Vertical Takeoff and Landing), hybride und vollelektrische Luftfahrzeuge sowie elektrische Defence-Antriebssysteme.
Leistungselektronik beeinflusst direkt:
- Wirkungsgrad und Reichweite
- Dynamik und Regelverhalten elektrischer Antriebe
- thermische Stabilität und Lebensdauer unter Dauerbelastung
- Zuverlässigkeit unter realen Betriebsbedingungen
- Integrationsaufwand
In sicherheitskritischen Anwendungen entscheidet sie, ob ein elektrisches System unter definierten Randbedingungen dauerhaft stabil, beherrschbar und einsatzfähig bleibt.
Fehler in Auslegung, Dimensionierung oder Integration gefährden Effizienz, Stabilität und Sicherheit unmittelbar.
In sicherheitskritischen Entwicklungsprojekten typische Folgen sind thermisches Derating und Verzögerungen in der Safety-Nachweisführung.
Auch Serienanpassungen mit erhöhtem Kosten- und Terminrisiko sind möglich.
Leistungselektronik für Automotive, Aerospace und Defence
Leistungselektronik ist das architekturrelevante Kernsystem elektrischer Hochvolt-Antriebssysteme.
Sie übernimmt nicht nur die Energieumwandlung.
Sie beeinflusst die Auslegung des gesamten Antriebsstrangs.
Dazu gehören: Auswahl der Schaltungstopologie und Leistungshalbleiter, Definition der Regelungsstrategie sowie thermische, mechanische und EMV-technische Integration.
Der Fokus liegt auf der Architekturdefinition.
Dazu kommen die Auslegung moderner Leistungshalbleiter und Topologien, die Entwicklung hochdynamischer Regelalgorithmen sowie die robuste Integration in sicherheitskritische Gesamtarchitekturen – inklusive funktionaler Sicherheit.
Automotive
In elektrischen Fahrzeugarchitekturen übernimmt Leistungselektronik die zentrale Energieumwandlung und die Antriebsregelung im Hochvolt-Bereich von 400–800 V.
Sie beeinflusst Wirkungsgrad, Dynamik, thermische Stabilität und die EMV-gerechte Systemintegration.
Silver Atena entwickelt unter anderem:
- Hochvolt-Traktionsinverter (400–800 V)
- DC/DC-Wandler zur Kopplung von Hochvolt- und Niedervolt-Bordnetzen
- DC Boost Charger für 400-V-/800-V-Ladeinfrastruktur
- Leistungsendstufen für elektrische Nebenaggregate (z. B. ePTO, elektrische Turbolader)
Die Entwicklung umfasst: Systemarchitektur, Topologieauswahl, Auslegung von Leistungshalbleitern, Regelungsentwicklung, thermisches Design, EMV-Integration sowie funktionale Sicherheit bis ASIL-D.
Ziel: robuste, serienfähige Hochvolt-Leistungselektronik – mit hoher Leistungsdichte und zuverlässiger Integration in komplexe Fahrzeugarchitekturen.
Aerospace
In elektrischen Luftfahrtsystemen ist Leistungselektronik ein sicherheitskritisches Kernsystem.
Zentrale Anforderungen: Robustheit, Redundanzkonzepte, deterministisches Systemverhalten und Zertifizierbarkeit.
Entwickelte Anwendungen umfassen unter anderem:
- Antriebsinverter für elektrische FAN-Systeme
- Electric-FAN-Systeme
- Elektropropellerantriebe im Leistungsbereich von 10–500 kW
Die Entwicklung erfolgt im Umfeld luftfahrtspezifischer Design Assurance bis DAL-A gemäß DO-254 / DO-178C.
Neben Wirkungsgrad und Leistungsdichte stehen robuste Systemarchitektur und thermische Stabilität unter stark variierenden Umgebungsbedingungen im Fokus.
Genauso wichtig: strukturierte und nachvollziehbare Nachweisführung.
Defence
In Defence-Anwendungen steht die robuste Auslegung von Leistungselektronik unter extremen Umwelt- und Einsatzbedingungen im Vordergrund.
Beispiele umfassen:
- Electric FAN für UAV-/UAS-Plattformen
- Elektrifizierte Nebenaggregate und Hilfsantriebe
- Mobile oder integrierte Energiesysteme
Entscheidend sind mechanische Belastbarkeit, erweiterte Temperaturbereiche und EMV-Härtung.
Ebenso zentral sind Widerstand gegen Spannungsspitzen und Lastsprünge sowie langfristige Zuverlässigkeit unter extremen Einsatzbedingungen.
Die Entwicklung reicht von der Architekturdefinition über die Auslegung von Leistungshalbleitern und Regelung bis zur qualifizierten Integration und Validierung.
Branchenübergreifende Entwicklung sicherheitskritischer Leistungselektronik
Die physikalischen Grundlagen der Leistungselektronik sind branchenübergreifend identisch.
Die jeweiligen Systemanforderungen unterscheiden sich jedoch deutlich.
- Automotive
Typische Spannungsniveaus liegen bei 400–800 V im Hochvolt-Bordnetz mit Leistungsbereichen über 100 kW.
Neben Wirkungsgrad und Leistungsdichte sind insbesondere die EMV-Integration in die Gesamtfahrzeugarchitektur sowie funktionale Sicherheit bis ASIL-D entscheidend. - Aerospace
Elektrische Antriebssysteme im Bereich von 10–500 kW.
Im Vordergrund stehen Leistungsgewicht, Redundanzkonzepte und Zertifizierungsanforderungen bis Design Assurance Level DAL-A (gemäß DO-254 / DO-178C). - Defence
Systeme erfordern eine robuste Auslegung für erweiterte Temperaturbereiche und hohe mechanische Belastbarkeit.
EMV-Härtung und langfristige Zuverlässigkeit unter extremen Einsatzbedingungen sind zentral.
Erfahrung aus Hochvolt-Serienanwendungen (>100 kW, 400–800 V) trifft auf strukturierte Safety-Methodik aus ASIL-D- und DAL-A-Projekten.
Ziel sind robuste, validierbare und zertifizierbare Systeme.
Diese branchenübergreifende Erfahrung sichert Architekturentscheidungen früh ab.
Technische Risiken werden bereits in der Konzeptphase reduziert.
Technologische Kompetenzen in der Leistungselektronik
Silver Atena entwickelt Leistungselektronik mit technologischer Tiefe und durchgängiger Systemverantwortung:
- Effizienz & Energieumwandlung
Entwurf, Auslegung und Optimierung von Leistungshalbleitern, Schaltungstopologien und Regelungsstrategien für Hochleistungsanwendungen im Bereich über 100 kW.
Fokus: Wirkungsgrad, Leistungsdichte und EMV-Stabilität. - Echtzeit & Performance
Entwicklung hochdynamischer Steuer- und Regelalgorithmen für die präzise Ansteuerung von Motoren und Aktuatoren – inklusive schneller Stromregelkreise und effizienter Modulationsverfahren. - Thermisches Management & Robustheit
Entwicklung und Validierung thermischer Konzepte für Dauerlastbetrieb, Zyklusbelastung und anspruchsvolle Umgebungsbedingungen unter Berücksichtigung von Alterung und Derating. - Systemintegration
Ganzheitliche Integration unter Berücksichtigung von EMV, Kommunikationsschnittstellen, Diagnosefunktionen und Gesamtarchitektur. - Safety & Zertifizierung
Entwicklung im Umfeld funktionaler Sicherheitsanforderungen bis ASIL-D (ISO 26262) und DAL-A (DO-254 / DO-178C) – einschließlich Sicherheitsanalysen, Nachweisführung und strukturierter Verifikation.
Die Entwicklung erfolgt durchgängig.
Von der Systemarchitektur über Detailed-Design und Implementierung bis zur Verifikation und Validierung unter realen Betriebsbedingungen.
Vorteile durch Systemverantwortung in der Leistungselektronik
Durch durchgängige Systemverantwortung in der Leistungselektronik entstehen für unsere Kunden konkrete technische und projektspezifische Vorteile:
- weniger Iterationsschleifen durch frühzeitige Architektur- und Topologieentscheidung
- reduzierte EMV- und Thermik-Risiken durch integrierte Auslegung von Leistungsteil, Regelung und Kühlkonzept
- klare und definierte Schnittstellen zwischen Inverter, Steuergerät und Gesamtarchitektur
- strukturierte und auditierbare Safety- und Nachweisführung bis ASIL-D bzw. DAL-A
- stabiler Dauerlastbetrieb durch validierte thermische Konzepte und Derating-Strategien
- planbare Skalierung von Prototypenentwicklung bis zur Serienproduktion
Leistungselektronik wird damit nicht zum Integrationsrisiko.
Sie wird zu einem technisch beherrschbaren, abgesicherten und langfristig stabilen Systembestandteil.
Warum Silver Atena als Entwicklungspartner für Leistungselektronik?
Als Entwicklungspartner für Hochvolt- und Hochleistungsanwendungen übernimmt Silver Atena die vollständige Systemverantwortung in der Leistungselektronik.
Von der Architekturdefinition über Auslegung und Safety-Nachweisführung bis hin zur Serienumsetzung.
Silver Atena verfügt über umfassende Erfahrung in der Entwicklung von Hochvolt-Invertern und komplexen Leistungselektronik-Systemen im Leistungsbereich über 100 kW.
Leistungselektronik wird nicht als isolierte Baugruppe verstanden, sondern als architekturrelevantes Kernsystem des elektrischen Gesamtsystems.
EMV-Auslegung, thermische Dimensionierung und funktionale Sicherheit bis ASIL-D (ISO 26262) bzw. DAL-A (DO-254 / DO-178C) sind Teil des Entwicklungsprozesses.
Ebenso entwicklungsbegleitende Verifikation und Validierung sind integrale Bestandteile.
- Architektur- und Systemverantwortung
Topologie, Schaltstrategie und Regelungskonzept werden konsistent und systemübergreifend ausgelegt.
Thermische Validierung, EMV-Integration und Safety sind von Anfang an integriert.
Schnittstellen zur Fahrzeug-, Flug- oder Gesamtsystemarchitektur werden frühzeitig berücksichtigt. - Hochvolt- und Hochleistungsanwendungen
Erfahrung in 400–800 V Hochvolt-Architekturen und Leistungsbereichen über 100 kW.
Für elektrische Hauptantriebe, Propulsionssysteme und Nebenaggregate.
Entwicklung im Umfeld sicherheitskritischer Anforderungen bis ASIL-D und DAL-A.
- Entwicklungsbegleitende Verifikation
Sicherheitsanalysen wie FMEA (Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse) und FMEDA (diagnosebasierte Sicherheitsbewertung) sind Bestandteil des Entwicklungsprozesses.
Thermische Auslegung, EMV-Absicherung sowie Dauerlast- und Temperaturtests laufen projektnah. Validierung erfolgt parallel zur Systemauslegung – nicht erst nach der Erstellung eines Prototyps. - Serienorientierte Umsetzung
Architektur- und Designentscheidungen berücksichtigen frühzeitig Fertigungsfähigkeit, Skalierbarkeit und reproduzierbare Qualität.
Das schafft technisch stabile und langfristig industrialisierbare Lösungen.
Technisches Erstgespräch für Leistungselektronik vereinbaren
Sie planen die Entwicklung eines Leistungselektronik-Systems oder stehen vor architekturrelevanten Integrationsentscheidungen?
Silver Atena unterstützt Sie von der Systemauslegung über Entwicklung, Verifikation und Validierung bis zur Serienüberführung – mit technischer Tiefe, Systemverantwortung und branchenübergreifender Erfahrung.