Bedeutung von Hardware in the Loop in der Automobilindustrie

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Anna Melsbach
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1 Bedeutung von Hardware in the Loop in der Automobilindustrie Arbeitskreis Mechatronik an der FH Pforzheim, 15. April 2004 Tobias Rothmund IPG Automotive GmbH

2 Vorstellung Dipl.-Ing. (FH) Tobias Rothmund Applikationsingenieur IPG Automotive GmbH Karlsruhe Resident Engineer Adam Opel AG Rüsselsheim

3 Vortragsinhalt Einführung in Hardware in the Loop (HIL) Konzept von Hardware in the Loop Einsatzbereiche von HIL in der Automobilbranche HIL am Beispiel Adam Opel AG Fazit HIL-Tools bei der Adam Opel AG Prüfstandsaufbau im Zentrallabor Physik Anwendung von HIL bei der Adam Opel AG

HIL am Beispiel Adam Opel AG Fazit HIL-Tools bei der Adam Opel AG

4 Einführung in Hardware in the Loop (HIL) Durch die steigende Anzahl und Komplexität der im Fahrzeug verbauten Steuergeräte gewinnt die Simulation ständig an Bedeutung. Um Synergiepotenziale zu nutzen, nimmt die Vernetzung einzelner Steuergeräte ständig zu. Die dadurch entstehende Vielzahl an Konfigurationsmöglichkeiten im Steuergeräteverbund macht es inzwischen fast unmöglich das Zusammenspiel aller Systeme mit realen Prototypen zu testen. Zudem können durch HIL Systeme und Funktionen getestet werden, auch wenn dazu notwendige Hardware noch nicht verfügbar ist.

Die dadurch entstehende Vielzahl an Konfigurationsmöglichkeiten im Steuergeräteverbund macht es inzwischen fast unmöglich das Zusammenspiel

5 Vortragsinhalt Einführung in Hardware in the Loop (HIL) Konzept von Hardware in the Loop Einsatzbereiche von HIL in der Automobilbranche HIL am Beispiel Adam Opel AG Fazit HIL-Tools bei der Adam Opel AG Prüfstandsaufbau im Zentrallabor Physik Anwendung von HIL bei der Adam Opel AG

6 Konzept von Hardware in the Loop I/O System Ein reales Steuergerät wird im virtuellen Fahrversuch getestet Vorteile: Testbedingungen sind wiederholbar (Wintertest zu jeder Zeit) Tests können automatisiert werden (24 hrs. a day) Alle Fahrzeug- und Steuergerätekombination prüfbar Fliegender Reifenwechsel Motoren- und Getriebe in Sekunden getauscht Tests von Steuergerätefunktionen und Failsafe-Verhalten Ohne Risiko für den Fahrer Keine Schäden an realen Prototypen

a day) Alle Fahrzeug- und Steuergerätekombination prüfbar Fliegender Reifenwechsel Motoren- und Getriebe in Sekunden

7 Konzept von Hardware in the Loop

8 Vortragsinhalt Einführung in Hardware in the Loop (HIL) Konzept von Hardware in the Loop Einsatzbereiche von HIL in der Automobilbranche HIL am Beispiel Adam Opel AG Fazit HIL-Tools bei der Adam Opel AG Prüfstandsaufbau im Zentrallabor Physik Anwendung von HIL bei der Adam Opel AG

9 Einsatzbereiche von HIL HIL als Bindeglied zwischen Software in the Loop (SIL) und Fahrzeugerprobung Vorentwicklung Entwicklungsbegleitend Serienfreigabetest HIL als Kontrollorgan Qualitätskontrollen Diagnosetests Zu berücksichtigende Fahrzeugarten: Pkw Nfz Motorräder

Entwicklungsbegleitend Serienfreigabetest HIL als Kontrollorgan

10 Einsatzbereiche von HIL Fahrwerksregelsysteme: alle Systeme, die regelnd das querdynamische und vertikaldynamische Verhalten eines Kraftfahrzeuges beeinflussen Systeme mit aktiv beeinflusster Achskinematik Geregelte Federungen, Dämpfer, Stabilisatoren Bremsen und Bremseingriffssysteme Lenksysteme Beispiele: ABS - Anti-lock Braking System ESP/VDC/DSC/PSM... - Vehicle Stability Control BBC - Brake Boost Control ACC - Adaptive Cruise Control EMB/EHB/EBS - Brake by wire ESS/SADS/LF - Electronic Suspension System EAS/AFS - Electronic Active Steering, Active Front Steering

Bremseingriffssysteme Lenksysteme Beispiele: ABS - Anti-lock Braking System ESP/VDC/DSC/PSM.

11 Einsatzbereiche von HIL Antriebssteuergeräte: alle Systeme, die den gesamten PowerTrain regeln Systeme, die das gesamte Motorumfeld steuern Getriebesteuerungen Geregelte Sperren und Differenziale Beispiele: TCM - Transmission Converter Management ECM Engine Control Management EPB - Electronic Parking Brake TCS - Traction Control System ETM - Electronic Torque Management EDS - Electronic Differential System

Beispiele: TCM - Transmission Converter Management ECM Engine Control Management EPB - Electronic

12 Einsatzbereiche von HIL Komfortsteuergeräte: Alle Systeme, die den Fahrer entlasten und somit das Fahren eines Fahrzeuges angenehmer machen, dabei aber nicht direkt sicherheitsrelevant sind. Beispiele: Klimasteuergeräte Navigationsgeräte Fernsteuerbare Zentralverriegelung Elektrische Fensterheber Regen- /Lichtsensor

13 Vortragsinhalt Einführung in Hardware in the Loop (HIL) Konzept von Hardware in the Loop Einsatzbereiche von HIL in der Automobilbranche HIL am Beispiel Adam Opel AG Fazit HIL-Tools bei der Adam Opel AG Prüfstandsaufbau im Zentrallabor Physik Anwendung von HIL bei der Adam Opel AG

14 HIL-Tools bei der Adam Opel AG Fahrdynamik-Simulationspaket CarMaker Kein Universal-MKS-Paket Speziell für die Fahrdynamik-Simulation zugeschnitten Konzipiert für Anwender, die keine MKS-Spezialisten sind Leichte Bedienbarkeit durch intuitiv verständliche Bedienoberflächen Schnelligkeit Extrem schnelle Simulationen trotz hoher Abbildungsgüte der Modelle Durchgängigkeit von Offline- und Echtzeitsimulation Gleiche Funktionalität aller CarMaker-Varianten (CarMaker/Offline - CarMaker for Simulink - CarMaker/HIL) Gleiches Bedienkonzept Gleiche Daten

Bedienoberflächen Schnelligkeit Extrem schnelle Simulationen trotz hoher Abbildungsgüte der Modelle Durchgängigkeit von Offline- und

15 HIL-Tools bei der Adam Opel AG GUIs Grafische Modellbedienung IPG-MOVIE: Animation IPG-CONTROL: Datenanalyse Funktionale Modelle IPG-CAR und IPG-TRAILER: Vollfahrzeugmodell mit Hängermodell IPG-ENGINE: Detailliertes Motormodell IPG-TIRE: Reifenmodell IPG-DRIVER: Fahrermodell IPG-ROAD: 3D-Fahrbahnmodell IPG-ROADDATA: Daten realer Strecken Ergänzende Tools IPG-KINEMATICS: Achskinematik / Elastokinematik

IPG-ENGINE: Detailliertes Motormodell IPG-TIRE: Reifenmodell IPG-DRIVER: Fahrermodell IPG-ROAD:

16 Prüfstandsaufbau Prüfstände mit Konfigurationen entsprechend realer Fahrzeuge Fahrwerkregelsysteme ESP, ABS, SADS,... Powertrainsteuergeräte Hydraulische Bremsanlagen Instrumente Sensoren und Aktuatoren Raddrehzahlfühler CommonRail-Einspritzsysteme Drosselklappen Bremspedale...

.. Powertrainsteuergeräte Hydraulische Bremsanlagen Instrumente

17 Prüfstandsaufbau am Beispiel ICC CDC Sport- Switch CDC- Steuergerät Karosserie- Beschleunigungssensoren CDC Steuer- ventile HA ICC Lenkwinkel- Sensor Rad-Beschleu Beschleu- nigungssensoren CDC Steuer- ventile VA ESP Steuergerät Gier- u. Quer- beschl.-sensor ESP

ventile HA ICC Lenkwinkel- Sensor Rad-Beschleu Beschleu-

18 Prüfstandsaufbau am Beispiel ICC ESP- Steuergerät CDC- Steuergerät

19 Anwendung von HIL bei der Adam Opel AG Neben fahrdynamischen Untersuchungen mit Hilfe von Simulationstools wie HIL wird bei der Adam Opel AG die Qualitätskontrolle großgeschrieben Dazu gehören: Am Beispiel des Internationalen Technischen Entwicklungszentrums Dauerprüfungen Softwarefreigaben auch von Entwicklungssoftwareständen Steuergeräteverbundtests in Bezug auf CAN-Kommunikation und Systemzusammenspiel Failsafetests Diagnosetests

Internationalen Technischen Entwicklungszentrums Dauerprüfungen Softwarefreigaben auch von

20 Systemfunktionstests Slalomfahrt bei 70 km/h ICC

21 Vortragsinhalt Einführung in Hardware in the Loop (HIL) Konzept von Hardware in the Loop Einsatzbereiche von HIL in der Automobilbranche HIL am Beispiel Adam Opel AG Fazit HIL-Tools bei der Adam Opel AG Prüfstandsaufbau im Zentrallabor Physik Anwendung von HIL bei der Adam Opel AG

22 Fazit HIL ist heutzutage aus der Steuergeräteentwicklung nicht mehr wegzudenken. Ersparnis von Entwicklungszeit sowie -kosten Sowohl bei - Vorserienentwicklung - Serienentwicklung - Freigabetests Testmöglichkeiten die nur ein HIL-Prüfstand ermöglicht

23 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Für Fragen stehe ich Ihnen gerne zur Verfügung!

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