Closed-Loop-Tests auf mechanischer Ebene
Integration von Fahrdynamikmodellen und Schnittstellen auch in hochgradig zeitkritischen Schnittstellen
Virtuelle Testfahrten
Echte Komponenten einbinden, in Echtzeit, rund um die Uhr, 7 Tage die Woche
Skalierbar und vielseitig
Komponenten oder Simulatorsysteme nach Bedarf hinzufügen
Schlüsselfertiges System
Von Testszenarien über Testsystemdesigns bis hin zu testbereiten Systemen
Warum brauche ich mechatronische Prüfstände und was bieten sie?
Manchmal ist eine Hardware-in-the-Loop-Simulation (HIL) nicht durchführbar, weil Schnittstellen nicht zugänglich sind oder die Erstellung eines realistischen Simulationsmodells zu aufwändig ist, z. B. für den Test von ESP- oder ABS-Sensoren oder die Insassenerkennung. In diesen Fällen bietet ein mechatronischer Prüfstand die Lösung. Echte Hardware-Komponenten werden verwendet, um den erforderlichen Input für das Steuergerät bereitzustellen. dSPACE bietet hierfür schlüsselfertige Lösungen, die auch auf mechanischer Ebene Closed-Loop-Tests ermöglichen und auf Ihre spezifischen Anforderungen zugeschnitten sind.
Jeder Prüfstand ist so einzigartig wie die Aufgabe, die er löst. Seine Eigenschaften hängen von den realen Komponenten ab, die angeschlossen werden müssen, von der Art des DUT und dem Zugang dazu, vom verfügbaren Platz und vielem mehr.
Mit über 20 Jahren Erfahrung im Bau von mechanischen Prüfständen unterstützen unsere dSPACE-Ingenieure Sie während des gesamten Definitions- und Entscheidungsprozesses.
Vorteile
- Außergewöhnliches Echtzeitverhalten (in Bezug auf Latenz, Jitter und Synchronisierung, auch für Multiprozessorsysteme)
- Offene flexible Reglerimplementierungs- und Instrumentierungsumgebung
- Offene automotive Streckenmodelle ermöglichen virtuelle Closed-Loop-Testfahrten
- Schlüsselfertige Prüfstandkonzepte für verschiedene Anwendungen wie elektromechanische Servolenkung, Bremssysteme, elektronische Stabilitätskontrolle und autonomes Fahren
- Skalierbar von der einzelnen Komponente bis zum Gesamtsystem
- Kundenspezifische Erweiterungen wie Umweltsimulationen mit integrierter Klimakammer
Was unsere Kunden sagen
Der dSPACE Lenkungssystemprüfstand am Campus Velbert/Heiligenhaus an der Hochschule Bochum ist einer der weltweit leistungsfähigsten und flexibelsten, an dem sogar Subjektivbeurteilungen möglich sind
The expandability and versatility of AutomationDesk make it easy to automate test bench environments, including the various types of equipment the test benches require.
Unsere Ingenieure konnten den dSPACE Prüfstand sehr produktiv für eine Vielzahl von Fahrwerkregeltests nutzen.
Wir sind sehr zufrieden mit dem dSPACE Prüfstand. Mit diesem leistungsstarken Testsystem konnten wir unsere Qualitätsziele erreichen.
Der Radarprüfstand gibt uns die Möglichkeit, Radarsensoren frühzeitig zu bewerten und zu testen. Dies verbessert die Entwicklung der Software für die Radarverarbeitung und das autonome Fahren erheblich.
Zwischen Renault und dSPACE besteht eine langjährige Zusammenarbeit. Als zuverlässiger Partner profitiert Renault von den hervorragenden HIL-Prüfständen, den innovativen Hardware-Lösungen und den sehr schlanken Software-Suits und -Bibliotheken von dSPACE.
In der Systemintegrationsphase konnten wir an nur einem Tag einen Prüfstand einrichten, um ein Kommunikationsprotokollproblem anzugehen, indem wir Prüfstände anpassten, die während der Software- und Systemverifizierungsphase entwickelt worden waren.
Projektspezifische Prüfstände
Kundenspezifische Prüfstände
Wenn die Standardprüfstände nicht für Ihre Anwendung oder Ihren Anwendungsfall geeignet sind, bietet dSPACE Prüfstände für eine Vielzahl von Anwendungen, die auf Ihre individuellen Anforderungen zugeschnitten werden können.
Dank des modellbasierten Ansatzes für die Steuerungsimplementierung und der High-Speed-Schnittstellen sind der Realisierung Ihrer individuellen Anforderungen kaum Grenzen gesetzt. Mit unserer langjährigen Erfahrung in der Motorsteuerung und Hunderten von Prüfstandsprojekten können wir aus einer Vielzahl von vordefinierten Steuerungsstrukturen wählen, die sich leicht an Ihre Projektanforderungen anpassen lassen. Dazu gehören die folgenden:
- Vorwärtssteuerungen von Kraft und Drehmoment auf der Grundlage von Motorströmen
- Rückkopplungssteuerungen von Kraft und Drehmoment auf der Basis von Prüfstandssensoren
- Bewegungssteuerungen (kaskadierte Steuerung einschließlich Generierung von Bewegungsprofilen)
- Kompensation von Störgrößen (Masse oder Trägheit, Reibung, Verzahnung usw.)
Die dSPACE Hardware bietet die erforderliche Skalierbarkeit und Echtzeitfähigkeit, die benötigten I/O-Schnittstellen und eine leistungsstarke Werkzeugkette, mit der ein kompletter Prüfstand aus Simulink heraus gesteuert werden kann. Zudem bietet dSPACE Schnittstellen zu allen automotiven Bussen, zum Beispiel CAN, CAN FD, LIN, FlexRay, K-/L-Line und Automotive Ethernet.
Unterstützung vom Ausgangsszenario bis zum endgültigen Testsystem
Beim Entwurf und der Installation eines mechanischen Hardware-in-the-Loop (mHIL)-Systems oder eines Prüfstands unterstützt dSPACE seine Kunden während des gesamten Prozesses:
Prüfstände für alle - von klein bis sehr, sehr groß
Interview mit Andreas Fiedler und Marcel Pleischl, Produktmanager für mechatronische Prüfstände bei dSPACE
Seit 2007 bietet dSPACE mechatronische Prüfstände an und erweitert damit seine Hardware-in-the-Loop (HIL)-Simulation. Welche Vorteile ergeben sich daraus für unsere Kunden?
Prüfstände ermöglichen Closed-Loop-Tests für mechatronische Komponenten und Systeme, bei denen der Zugang für die HIL-Simulation über elektrische Schnittstellen aufgrund des hohen Integrationsgrades nicht möglich ist. Prüfstände bieten ein außergewöhnliches Echtzeitverhalten und die Möglichkeit virtueller Closed-Loop-Testfahrten. Sie sind daher für die Validierung komplexer Kontrollsysteme unverzichtbar. Die Prüfstände verfügen außerdem über optimierte Schnittstellen mit geringer Latenz zwischen dem dSPACE-Echtzeitsystem und den Antriebsreglern. Damit ist der Grundstein für effiziente HIL-Tests auf mechanischer Ebene gelegt.
Die ersten Prüfstände waren oft mit der Lenkung verbunden. Inwieweit haben sich die Anforderungen an oder der Fokus von Prüfständen verändert?
Das ist richtig. Zu Beginn lag der Fokus auf der Funktionsprüfung von Lenksystemen. Im Laufe der Zeit hat sich das Feld jedoch erheblich erweitert. Zum einen sind Zielanwendungen hinzugekommen wie Bremssysteme, Steuergeräte mit integrierter Sensorik wie ESP und Nicht-Automotive-Anwendungen wie Industrieantriebe und die Luft- und Raumfahrtindustrie, um nur einige Beispiele zu nennen.
Darüber hinaus liefert dSPACE Prüfstände mit unterschiedlichen Testschwerpunkten – von Komponententests für Sensoren und Aktoren über mechatronische Hochleistungsprüfsysteme für die Funktionsentwicklung bis hin zu Systemen für den Test der Integration einzelner Steuergeräte als Gesamtsystem. Die in den mechatronischen Prüfständen von dSPACE verwendete Basistechnologie ist flexibel genug, um diese unterschiedlichen Anforderungen an Testsysteme zu unterstützen. Mit diesem Angebot entwickelt sich das Prüfstandsgeschäft von dSPACE von einem Nischenbereich mit nur wenigen Systemlieferungen pro Jahr zu einem Bereich mit fast 500 Testsystemen im Feld.
Die ISO 26262 ist für sicherheitskritische Systeme relevant. Können Prüfstände auch in diesem Bereich Unterstützung bieten?
Nach ISO 26262 müssen unsere Kunden die funktionale Sicherheit ihrer Lenk- und Bremssteuergeräte im nicht manipulierten Produktionszustand testen. Aufgrund des hohen Integrationsgrades der elektronischen Steuerung in das mechanische System ist dies ohne mechatronische Prüfstände nicht machbar. Eine hohe Reproduzierbarkeit der Testfälle ist äußerst wichtig. Sie ist von entscheidender Bedeutung für die Validierung und Verifizierung von Kontrollsystemen. Darüber hinaus liegt der Fokus besonders auf der Regelung, wo dSPACE mit seiner Echtzeit-Simulationskompetenz ins Spiel kommt.
Wir erleben derzeit einen tiefgreifenden Wandel in der Automobilindustrie – weg vom Verbrennungsmotor und hin zum Elektroauto. Was bedeutet das für Prüfstände?
In der Automobilindustrie gibt es zwei Hauptbereiche, die auch mechatronische Prüfstände betreffen. Der erste Bereich ist die Umstellung auf Elektromobilität, die das Bremsverhalten von Fahrzeugen revolutioniert hat. Elektrofahrzeuge nutzen ihre Antriebsmotoren, um ihre Reichweite durch rekuperatives Bremsen zu optimieren. Bei starken Bremsmanövern übernimmt jedoch das klassische Bremssystem mit der Reibungsbremse die Aufgabe. Die nahtlose Überblendung dieser beiden Bremsmodi ist entscheidend für die sichere Verzögerung des Fahrzeugs, insbesondere in Gefahrensituationen. Die Kopplung zwischen dem simulierten Antriebsstrang und dem realen Bremssystem ist für mechanische Prüfstände von besonderem Interesse.
Der zweite Bereich betrifft die Entwicklungen auf dem Gebiet der fortgeschrittenen Fahrerassistenzsysteme (ADAS) und des autonomen Fahrens (AD). Daraus ergeben sich neue Anforderungen an Lenksysteme, insbesondere an Steer-by-Wire-Systeme. Es werden neue Steuerungskonzepte entwickelt, um diese Lenksysteme sicher und komfortabel zu bedienen. Es gibt auch neue Anforderungen an mechatronische Prüfstände, sowohl für den autonomen Betrieb als auch für den Fahrereingriff.
Was können wir in Zukunft erwarten?
Einer der wichtigsten Treiber der letzten Jahre im Bereich der Prüfung sicherheitskritischer Komponenten in Fahrzeugen ist die Validierung von X-by-Wire Systemen. Dabei handelt es sich um innovative Technologien, bei denen mechanische Verbindungen durch elektronische Steuerungen ersetzt werden, zum Beispiel für die Bremsen oder die Lenkung.
Auch im Nutzfahrzeugbereich schreitet die Elektrifizierung voran. So halten elektrisch unterstützte Lenksysteme nun auch in Lkw Einzug, indem elektronische Steuergeräte zum integralen Bestandteil des Lenksystems werden. Dies markiert eine Verlagerung von der rein mechanischen Lenkungsprüfung hin zur Validierung komplexer Steuersysteme. Dies stellt hohe Anforderungen an die Dynamik und die Echtzeitsimulation der Fahrdynamik. Daher werden Systeme für neue Größenordnungen von Kräften und Drehmomenten benötigt, um die Lenksysteme zu testen. Mit seiner langjährigen Erfahrung in der Automobilbranche ist dSPACE ein kompetenter Partner für seine Kunden weltweit.
Herr Fiedler, Herr Pleischl, wir danken Ihnen für das Gespräch.
