Realisierung eines Getriebe- HiL mit VeLoDyn, NI PXI RT- System und NI VeriStand

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1 Realisierung eines Getriebe- HiL mit VeLoDyn, NI PXI RT- System und NI VeriStand NI-Automotive-Technologietag Benjamin Grote Wolfsburg, Innovationen in Serie

2 Inhalt NI-Automotive-Technologietag Einleitung HiL-Simulation Anforderungen an ein HiL-System Typische Szenarien Motivation HiL für PKW-Getriebesteuergerät Fazit Aufbau des Simulators NI VeriStand VeLoDyn RT-System-Software IAV GmbH 05/2011 BeG MO-G5 Realisierung eines Getriebe-HiL mit VeLoDyn NI PXI RT-System und NI VeriStand.ppt 2

3 Was ist HiL? Notwendigkeit Komplexität der Steuergeräte und der Vernetzung steigt exponentiell mit den Anforderungen Gewährleistung von Sicherheit und Funktion Absicherung von Steuergeräten und Verbünden Tests vor Prototypenfahrzeug Betriebspunkte nahezu beliebig risikofreie, reproduzierbare und automatisierte Tests IAV GmbH 05/2011 BeG MO-G5 Realisierung eines Getriebe-HiL mit VeLoDyn NI PXI RT-System und NI VeriStand.ppt 3

4 Was ist HiL? Anforderung an einen Simulator HiL = Hardware-in-the-Loop Einbinden einer oder mehrerer realer Komponenten in ein simuliertes Umfeld Simulation erfolgt in Echtzeit Simulation aller Schnittstellen, so dass sich die untersuchte Komponente wie in seinem normalen Umfeld verhält IAV GmbH 05/2011 BeG MO-G5 Realisierung eines Getriebe-HiL mit VeLoDyn NI PXI RT-System und NI VeriStand.ppt 4

5 Was ist HiL? Szenarien am Simulator vom Netzteil mit CAN-Bus über Open-Loop- Stimulant bis zum Closed-Loop-HiL Varianten: PKW, LKW, NKW konventionelle und alternative Antriebe Test neuer Funktionalitäten Testen von Bedatungen Untersuchung der Fahrbarkeit Analyse von Fehlern aus dem Feld oder Erprobung Test von Diagnosefunktionen Integrationstests im Steuergeräteverbund Durchführung automatisierter (Regressions-)Tests für die Absicherung neuer SW-Stände IAV GmbH 05/2011 BeG MO-G5 Realisierung eines Getriebe-HiL mit VeLoDyn NI PXI RT-System und NI VeriStand.ppt 5

6 Aufwand Aufbau NI HiL Motivation HIL Hil HiL Verbund anwendungs- und kundenspezifische Systeme universal/flexibel (Anwendungsbereich) erweiterbar/modular/skalierbar (Ausbaustufe) Simulator Stimulator HiL Testauto mation Erweiterbarkeit Wartbarkeit Standardkomponenten wartbar (Aufwand für Anpassungen) automatisierbar IAV GmbH 05/2011 BeG MO-G5 Realisierung eines Getriebe-HiL mit VeLoDyn NI PXI RT-System und NI VeriStand.ppt 6

7 Inhalt NI-Automotive-Technologietag Einleitung HiL-Simulation Anforderungen an ein HiL-System Typische Szenarien Motivation HiL für PKW-Getriebesteuergerät Fazit Aufbau des Simulators NI VeriStand VeLoDyn RT-Systemsoftware IAV GmbH 05/2011 BeG MO-G5 Realisierung eines Getriebe-HiL mit VeLoDyn NI PXI RT-System und NI VeriStand.ppt 7

8 Aufbau des Simulators Entwicklungs- und Testsystem PKW-Getriebesteuergerät HiL für die SW-Entwicklung eines 6-Gang-Stufenautomats Eigenentwicklung einer kompletten Getriebe-SW Anschluss RCP-Verbund IAV GmbH 05/2011 BeG MO-G5 Realisierung eines Getriebe-HiL mit VeLoDyn NI PXI RT-System und NI VeriStand.ppt 8

9 Aufbau des Simulators Hardware NI PXI Controller NI CompactRIO NI PXI FPGA NI PXI CAN IAVcon IAV GmbH 05/2011 BeG MO-G5 Realisierung eines Getriebe-HiL mit VeLoDyn NI PXI RT-System und NI VeriStand.ppt 9

10 Aufbau des Simulators HiL-Aufbau Terminal NI-CompactRIO- NI-PXI-Systemversorgung Lastbox IAV GmbH 05/2011 BeG MO-G5 Realisierung eines Getriebe-HiL mit VeLoDyn NI PXI RT-System und NI VeriStand.ppt 10

11 Aufbau des Simulators HiL-Aufbau IAV GmbH 05/2011 BeG MO-G5 Realisierung eines Getriebe-HiL mit VeLoDyn NI PXI RT-System und NI VeriStand.ppt 11

12 Software des Simulators NI VeriStand Host System Explorer User Interface system explorer (simulation models, hardware, custom devices, CAN bus, mappings, stimulus) workspace (user interface) stimulus, CAN monitor NI VeriStand Host Server NI VeriStand Real-Time Engine Simulation Model Execution Stimulus Custom Devices IO FPGA RT System Calculated Channels simulation models (DLL mit der Triebstrangsimulation) real-time I/O RT stimulus FPGA custom devices calculated channels IO Driver Quelle National Instruments IAV GmbH 05/2011 BeG MO-G5 Realisierung eines Getriebe-HiL mit VeLoDyn NI PXI RT-System und NI VeriStand.ppt 12

13 VeLoDyn Triebstrang- und Fahrzeugsimulation VeLoDyn = Vehicle Longitudinal Dynamics Simulation Tool zum Entwickeln und Verwalten von Simulink- Modellen Tool für Triebstrangmodellierung basierend auf Matlab Simulink unterstützt Dymola, C-Functions,... Fokus auf HiL- und SiL-Simulation, Konzept- und Verbrauchsuntersuchung IAV GmbH 05/2011 BeG MO-G5 Realisierung eines Getriebe-HiL mit VeLoDyn NI PXI RT-System und NI VeriStand.ppt 13

14 VeLoDyn Beispielwandler mit Überbrückungskupplung Signalbus: - Modellsignale - Physikalische Signale Control-Bus: - Steuersignale - CAN-Bussimulation etc. Wandler mit WÜK komponentenorientierte Modularisierung strikte Trennung von physikalischer Strecke und Steuereinheiten busorientierte Signalflussverwaltung IAV GmbH 05/2011 BeG MO-G5 Realisierung eines Getriebe-HiL mit VeLoDyn NI PXI RT-System und NI VeriStand.ppt 14

15 VeLoDyn Beispielwandler mit Überbrückungskupplung Elementarer VeLoDyn-Block: Beispielwandler mit Überbrückungskupplung IAV GmbH 05/2011 BeG MO-G5 Realisierung eines Getriebe-HiL mit VeLoDyn NI PXI RT-System und NI VeriStand.ppt 15

16 VeLoDyn Triebstrang- und Fahrzeugsimulation Bus In Simulinkblock Out Bus Velodyn-Frame Parameter Version Help/Description Support Files Velodyn Frame Busstruktur Parameter: Initialisierung, Skripte (m-files) Version: Nummer, Ersteller, Datum,... Help: automatische Hilfe aus Modell Support-Files: andere Dateien (DLLs, data, etc...) Freischnitt der TCU DLL-Erzeugung mit Real-Time-Workshop IAV GmbH 05/2011 BeG MO-G5 Realisierung eines Getriebe-HiL mit VeLoDyn NI PXI RT-System und NI VeriStand.ppt 16

17 FPGA-Programmierung Realisierung der FPGA-Schnittstelle mit NI-LabVIEW-FPGA Programmierung in LabVIEW Anbindung der RIO-Module Beschreibung der Schnittstellen in XML (Offset, Bitaufteilung, Datentyp) Signalkonditionierung Sensorsimulation Aktorvermessung Filter Entlastung RT-System IAV GmbH 05/2011 BeG MO-G5 Realisierung eines Getriebe-HiL mit VeLoDyn NI PXI RT-System und NI VeriStand.ppt 17

18 CAN Kommunikation Restbussimulation Simulation nicht vorhandener Busteilnehmer beliebige CAN-Botschaften Manipulation Datenframe, Sendeeigenschaft über XNET-Schnittstelle IAV GmbH 05/2011 BeG MO-G5 Realisierung eines Getriebe-HiL mit VeLoDyn NI PXI RT-System und NI VeriStand.ppt 18

19 Workspace Visualisierung und Bedienung Custom Devices (NI Template) Benutzeroberfläche per Drag & Drop 4. IAV GmbH 05/2011 BeG MO-G5 Realisierung eines Getriebe-HiL mit VeLoDyn NI PXI RT-System und NI VeriStand.ppt 19

20 NI Veristand System Explorer System Definition DLL Custom Devices CAN Hardware FPGA Mappings IAV GmbH 05/2011 BeG MO-G5 Realisierung eines Getriebe-HiL mit VeLoDyn NI PXI RT-System und NI VeriStand.ppt 20

21 NI HiL HiL-Closed-Loop und Betrieb Closed-Loop-Inbetriebnahme Funktionstests Applikation Automation API IAV GmbH 05/2011 BeG MO-G5 Realisierung eines Getriebe-HiL mit VeLoDyn NI PXI RT-System und NI VeriStand.ppt 21

22 Inhalt NI-Automotive-Technologietag Einleitung HiL-Simulation Anforderungen an ein HiL-System Typische Szenarien Motivation HiL für PKW-Getriebesteuergerät Fazit Aufbau des Simulators NI VeriStand VeLoDyn RT-Systemsoftware IAV GmbH 05/2011 BeG MO-G5 Realisierung eines Getriebe-HiL mit VeLoDyn NI PXI RT-System und NI VeriStand.ppt 22

23 Aufwand NI-Hardware-in-the-Loop-Simulator Fazit Hil HIL HiL Simulator Stimulator Verbund HiL Testauto mation Erweiterbarkeit Wartbarkeit Anforderung anwendungs- und kundenspezifische Systeme Standardkomponenten automatisierbar universal / flexibel (Anwendungsbereich) erweiterbar/modular/ skalierbar (Ausbaustufe) wartbar P P P P Erfüllung Getriebe HiL-Closed-Loop Fahrzeugintegration läuft NI PXI und RIO Baugruppen anderer Hersteller Python und.net FPAG (Programmierung in LabVIEW) Visualisierung zur Laufzeit anpassbar CAN-Restbussimulation einfache Einbindung Modell DLL IAV GmbH 05/2011 BeG MO-G5 Realisierung eines Getriebe-HiL mit VeLoDyn NI PXI RT-System und NI VeriStand.ppt 23

24 Vielen Dank Dipl.-Ing. (FH) Benjamin Grote IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr Carnotstraße 1, Berlin Telefon: Innovationen in Serie

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