HiL-Simulation für mechatronische Systeme aus den Bereichen Fahrdynamik und elektrische Servolenkung
Mechatronik-Test
Fortsetzung des Artikels von Teil 4
EPAS-HiL-Simulation auf elektrischer Leistungsebene
Sollen ausschließlich Software und elektrische Funktion des Lenkungssystems getestet werden, so bietet sich alternativ zum Prüfstand eine Simulation auf elektrischer Leistungsebene an. Durch Nachbildung der realen Klemmenspannungen und -ströme wird dem Steuergerät hierbei das elektrische Verhalten des realen Motors simuliert. Mit dem Elektromotor, der Lenkmechanik und sämtlichen Sensoren sind alle relevanten Teile des Lenksystems außer dem eigentlichen Steuergerät als simulierte Komponenten eingebunden. Daher ist ein solcher HiL-Simulator im Vergleich zu einem Prüfstand flexibler und ermöglicht das schnelle Wechseln des zu testenden Lenksystems. Auch ein Test von noch nicht real vorhandenen Lenksystemen lässt sich so realisieren. Außerdem ist die Untersuchung des Steuergeräteverhaltens bei elektrischen Fehlern wie Windungsschlüssen und bei extremen Exemplarstreuungen der Motoren möglich. Im Gegensatz zu mechanischen Prüfständen besteht außerdem keine Einschränkung bei dynamischen Vorgängen. So lassen sich zum Beispiel auch harte mechanische Anschläge darstellen.
Die Simulation auf elektrischer Leistungsebene bedingt einerseits leistungsfähige elektronische Lasten und zum anderen ein geeignetes Simulationsmodell. Die elektronischen Lasten müssen vor allem eine sehr gute Dynamik aufweisen.
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3D-Bewegungsplattform für ESP-Steuergerät
Während die meisten heutigen ESP-Steuergeräte über externe Sensor-Cluster verfügen, gibt es eine neue Generation von Fahrdynamikregelungen, bei der Sensoren für die Längs- und Querbeschleunigung sowie die Gierrate integriert sind. Für die HiL-Simulation stehen oftmals Prototypensteuergeräte zur Verfügung, bei denen die Sensorsignale über eine Busschnittstelle oder auch analog eingespeist werden können.
Speziell für die Untersuchungen von unveränderten Seriensteuergeräten wurde eine 3D-Bewegungsplattform entwickelt, auf deren Basis der interne Sensorcluster mechanisch stimuliert werden kann. Durch die Kopplung des Prüfstandes an ein HiL-System mit Fahrdynamikmodell ist die physikalisch richtige Stimulation bei realistischen Fahrmanövern möglich. Dieses wurde bereits für zwei ESP-Steuergeräte verschiedener Hersteller umgesetzt und validiert.
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