MicroNova/carts Exakte und flexibel anpassbare Simulationen

Mit den NovaCarts I/O-Karten und -Modulen stellen MicroNova und carts eine neue Generation von Testsystemen für die Steuergeräteentwicklung vor. Derzeit sind sechs verschiedene »Plug & Play «-Komponenten erhältlich, unter anderem für die Simulation von Batterien in Hybrid- bzw. Elektrofahrzeugen.

Jede Komponente von MicroNova und carts verfügt über ein SoC sowie algorithmische Software-basierte Intelligenz. Das ermöglicht schnelle, exakte Simulationen, die sich flexibel an neue Testbedingungen anpassen lassen. Die Karten und Module lassen sich als Komponenten in allen NovaCarts Hardware-in-the-Loop(HiL)-Systemen sowie im Standalone-Betrieb ohne übergeordneten Echtzeit-Rechner verwenden.

Das SoC der Karten und Module besteht aus einer Recheneinheit und einem FPGA. Die zur Simulation notwendigen Parameter und Regler konnten so größtenteils in die Komponenten-Software integriert und analoge Schaltungen auf ein Minimum reduziert werden. Dadurch können Anwender relevante Simulationsgrößen direkt in der Software an die jeweiligen Testbedingungen anpassen. Auch neue Funktionen, beispielsweise für die Simulation zukünftiger Batterietechnologien, lassen sich per Firmware-Update einspielen – im Gegensatz zu analog aufgebauten Simulationskarten, bei denen dazu ein kostspieliger Hardware-Tausch erforderlich ist. Eine »Plug & Play«-fähige Echtzeit-Ethernet-Schnittstelle sorgt dafür, dass NovaCarts HiL-Systeme die neuen Karten und Module automatisch erkennen und im System anmelden. Die neuen I/O-Kanäle lassen sich ohne weitere Konfiguration in die Simulation integrieren.

Da Anwender die Komponenten entweder in einem neuen, einem bestehenden HiL-System oder Standalone eigenständig ohne übergeordneten Echtzeitrechner nutzen können, sind Prüfstände in verschiedenen Aufbaugrößen realisierbar – von kleinen, kompakten Testsystemen mit einer einzigen Karte bis hin zu Gesamtfahrzeug-Simulationen. Alle I/O-Komponenten und NovaCarts HiL-Simulatoren verwenden die gleiche Linux-basierte Simulationsumgebung und verfügen über identische Funktionen wie Modell-Ausführungsplattform, Datenaustausch und Synchronisierung mit anderen HiL-Recheneinheiten sowie Anbindung an Benutzeroberfläche oder Testautomatisierung. Eine weitere Gemeinsamkeit ist die identische Toolchain, die es ermöglicht, vorhandene Parameter, Modelle oder Testfälle von Projekt zu Projekt oder von HiL-Simulator zu HiL-Simulator weiter zu verwenden. Neben einem entsprechenden Benutzerkomfort stellt diese Vorgehensweise sicher, dass sich die Testsysteme von NovaCarts einfach und schnell erweitern lassen.

Verfügbare Karten und Module

Derzeit sind sechs I/O-Karten und -Module der NovaCarts-4.0-Generation erhältlich:

  • Zellsimulation: Das »NovaCarts Cell Simulation Board« simuliert das exakte elektrische Verhalten von Lithium-Batteriezellen und dient der Validierung von Lade- und Batterie-Management-Systemen (BMS). Die hohe Rechenleistung und schnelle Taktzeiten im Mikrosekundenbereich ermöglichen Tests kommender Funktionen, etwa Active-Cell-Balancing-Mechanismen oder elektrochemische Impedanzspektroskopie. Starterakkus und neue Batterietypen auf Lithium-Technologiebasis (z. B. Lithium-Feststoffzellen) lassen sich so ebenfalls bereits heute nachbilden.
  • Shunt-Simulation: Das »NovaCarts Shunt Simulation Module« bildet die Spannung einer Gesamtbatterie präzise nach. Es lässt sich in unmittelbarer Nähe des entsprechenden BMS-Messeingangs anbringen, um die erforderliche Genauigkeit zu gewährleisten. So können Automobilhersteller und -zulieferer beispielsweise spezielle, typischerweise bei Fehlern auftretende Leistungssprünge simulieren.
  • Widerstandssimulation: Das »NovaCarts Resistance Simulation Board« simuliert das ohmsche Verhalten von Temperatursensoren (z. B. PT100, PT1000) oder einfachen elektrischen Lasten in HiL-Systemen und eignet sich unter anderem für den Test von Batteriesteuergeräten. Die möglichen Taktzeiten liegen bei einer Millisekunde. Pro Karte stehen zwölf Kanäle zur Verfügung, die sich unabhängig voneinander in Echtzeit ansteuern lassen. Dank der hohen Kanaldichte können Anwender auch HiL-Systeme mit vielen I/Os günstig realisieren.
  • Crash-/Interlock-Signale: Das »NovaCarts Crash/Interlock Module« emuliert Crash- sowie Interlock-Signale, die im realen Fahrzeug dafür sorgen, dass nach einem Unfall oder bei einem Fehler im Stromnetz keine gefährlichen Spannungen vorhanden sind. Dadurch eignet sich das Modul für die Entwicklung und Validierung von Sicherheitskonzepten für Elektro- und Hybridfahrzeuge. Anwender können die entsprechenden Signale sowohl manipulieren als auch vermessen, um Reaktionszeit und Auswertelogik von Batteriesteuergeräten zu validieren.
  • SPI-Bus: Das »NovaCarts SPI Module« erweitert NovaCarts-Systeme um den Kommunikations-Bus SPI. Das als separates Bauteil konzipierte Modul agiert wie eine normale I/O-Einheit und lässt sich für eine optimale Signalqualität nahe an den Kommunikationspartnern am NovaCarts I/O-Bus anschließen.
  • Universelle I/O-Karte: Das »NovaCarts Multi I/O Board« ist eine universelle Ein- und Ausgangskarte mit 32 Kanälen für die Simulation von Sensoren sowie zur Rückmessung von Aktoren. Sie verfügt über jeweils acht digitale bzw. multifunktionale Eingänge sowie je acht analoge bzw. digitale Ausgabekanäle.