Mikrosekundengenau ins nächste Zeitalter Simulation mit der NovaSim-E-Motorkarte

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1 Kundenzeitschrift der MicroNova AG Mai 2010 Mikrosekundengenau ins nächste Zeitalter Simulation mit der NovaSim-E-Motorkarte EXAM wird mehrspurig EXAM 3.0 geht 2010 an den Start HiL-Multitalent NovaSim HiL 3G im Einsatz beim Automobilzulieferer Marquardt GmbH Business Service Management für jedermann Das Firmennetzwerk im Blick mit IT360

2 InNovation Editorial Ein Team ist mehr als die Summe der Mitarbeiter Liebe Leserinnen und Leser, wahrscheinlich kennen Sie den Satz von Aristoteles Das Ganze ist mehr als die Summe seiner Teile. Ich möchte diese Ausgabe der InNOVAtion nutzen, um den Gedanken auf die MicroNova zu übertragen: Ein Team ist mehr als die Summe seiner Mitarbeiter. Es gibt mehrfach Anlass, diese Parallele zu ziehen etwa die großartigen Erfolge bei der Kundenarbeit, einmal mehr drei zehnjährige Mitarbeiterjubiläen und nicht zuletzt unser Bestreben, beim diesjährigen Informations- und Karrieretag am 8. Mai die richtige Verstärkung für unsere Teams zu finden. Von der Einstiegsposition bis hin zu erfahrenen Teamund Projektleitern sucht MicroNova für die beiden Fachbereiche Automation & Simulation sowie Telekommunikation & Netzmanagement momentan Mitarbeiter. Interessenten können uns am Samstag, den 8. Mai, in Vierkirchen am Karrieretag besuchen. Dabei ist eine Bewerbung direkt vor Ort möglich: Eines der Highlights wird das Job-Speed-Dating sein, bei dem sich interessierte Besucher mit Lebenslauf vorstellen und kurze Gespräche führen können. Die Mitarbeiter von MicroNova werden sich an diesem Tag zudem Zeit nehmen, den Besuchern das Unternehmen ausführlich vorzustellen. Im MicroNova-Team spielen aber bekanntlich zwei Mannschaften, und auch der Bereich Netzmanagement kann interessante Geschichten erzählen: Ein neues Komplettprodukt aus der ManageEngine-Familie ermöglicht einen 360 -Überblick über unternehmenskritische IT-Services. Außerdem bietet das Team umfassende Services über den reinen Vertrieb der ManageEngine-Produktpalette hinaus. Bei all diesen technischen Themen freue ich mich, dass es immer auch um die Menschen geht, die vor und hinter den Projekten stehen an dieser Stelle möchte ich explizit auch die zum großen Teil langjährige gute Zusammenarbeit mit allen unseren Kunden erwähnen und mich dafür sehr herzlich bedanken. Nun wünsche ich Ihnen viel Spaß beim Lesen! Ihr Josef W. Karl Die erfreuliche Personalentwicklung fußt natürlich auf einer ebenso erfreulichen Entwicklung bei neuen oder bestehenden Projekten und Produkten: Die gemeinsam mit dem Volkswagen Konzern entwickelte EXAM-Plattform zur Automatisierung von Testprozessen wird Ende des Jahres in der Version 3.0 angelangen, unsere erfolgreichen NovaSim-HiLs können nun Elektromotoren simulieren bzw. emulieren, Continental nutzt seit kurzem einen Komponentenprüfstand für elektromechanische Parkbremsen das sind einige Höhepunkte aus dem Automotive-Bereich, die in dieser Ausgabe der InNOVAtion vorgestellt werden. 2

3 Inhaltsverzeichnis InNovation InNOVAtion Mai Testautomatisierung mit 4 6 Rückblick 2009 / Ausblick 2010 EXAM User Forum bei Volkswagen und Audi EXAM wird mehrspurig EXAM 3.0 geht 2010 an den Start 18 HiL-Simulation mit NovaSim Titelstory: Mikrosekundengenau ins nächste Zeitalter Simulation mit der NovaSim-E-Motorkarte HiL-Multitalent NovaSim HiL 3G im Einsatz beim Automobilzulieferer Marquardt GmbH Komponentenprüfstand von MicroNova 18 Garantiert standfest Komponentenprüfstand für sichere elektromechanische Parkbremsen bei Continental, Division Chassis & Safety Enterprise IT-Management mit 22 MicroNova-Services für ManageEngine Alles aus einer Hand Business Service Management für jedermann Das Firmennetzwerk im Blick mit IT360 MicroNova intern 27 Bild des Monats MicroNova gratuliert zum 10-jährigen Jubiläum Vorstellung der neuen Personalreferentin Aktuelle Termine rund um MicroNova 3

4 InNovation Testautomatisierung mit EXAM Rückblick 2009 / Ausblick 2010 EXAM User Forum bei Volkswagen und Audi Bereits seit vier Jahren veranstaltet MicroNova das jährliche EXAM User Forum in Wolfsburg. Die Veranstaltung bietet eine Plattform für Anwender und Interessierte, um sich über den aktuellen Stand sowie die geplanten Neuerungen der Testautomatisierung EXAM zu erkundigen und sich untereinander auszutauschen. Im November 2009 fand das EXAM User Forum erstmals auch in Ingolstadt statt, der Geburtsstätte des heutigen EXAM. Mit freundlicher Unterstützung der Volkswagen AG und der AUDI AG konnten sich Anwender und Interessierte aus Nord- und Süddeutschland in den verschiedenen Vorträgen und während der begleitenden Ausstellung auf den aktuellen Stand bezüglich EXAM bringen. Die Anforderung: Effizientes Testen in aufeinander aufbauenden Testebenen Vor allem die Automotive-Branche stellt sich stets neuen Herausforderungen. Die Anforderungen kommen hierbei aus unterschiedlichsten Bereichen: Da ist zunächst einmal die Kundschaft. Diese möchte viele moderne Innovationen in ihrem Fahrzeug wiederfinden und vor allem im Bereich der Sicherheit verständlicherweise keine Abstriche machen. Auch nationale, internationale und globale Einflüsse, wie gesetzliche Anforderungen und steigendes Umweltbewusstsein, bedeuten für Fahrzeughersteller neue Herausforderungen. Nicht zuletzt ist es aber auch das Bewusstsein um die Sicherung der Qualität der eigenen Produkte, das Automobilhersteller und deren Zulieferer dazu bewegt, den Qualitätssicherungsprozess stetig zu verbessern. Ein wesentlicher Bestandteil hierbei ist das effiziente und tiefgehende Testen in aufeinander aufbauenden Testebenen. Dieses Thema ist branchenübergreifend von großem Interesse. Viele Kunden, auch aus Automotive fremden Bereichen, suchen im Umfeld des automatisierten Testens Unterstützung bei MicroNova. Seit der Fertigstellung von EXAM 2.0 Mitte des Jahres 2009 und der Vereinbarung mit der Volkswagen AG und der AUDI AG über die exklusive Distribution der Testautomatisierung kann MicroNova ihren Kunden weltweit ein ausgereiftes System als Freeware an die Hand geben. Durch den breiten Einsatz von EXAM in den unterschiedlichsten Anwendungsbereichen wächst darüber hinaus das Spektrum an Anforderungen stetig, welche wiederum in neuen Features berücksichtigt werden. Inhalte des EXAM User Forums 2009 Den Auftakt der Veranstaltung machte Orazio Ragonesi, stellv. Vorstand und Leiter Automation & Simulation bei MicroNova, gemeinsam mit Dr. Rolf Woermann, Geschäftsführer der carts GmbH aus Kassel. Seit Juni 2009 arbeiten carts und MicroNova unter einer gemeinsamen Führung zusammen, um die Anforderungen von Unternehmen im Automotive-Bereich hinsichtlich technisch anspruchsvoller Simulationstechnik noch besser erfüllen zu können. MicroNova-Eigentümer Josef W. Karl hatte das insolvente Unternehmen aus Kassel im Rahmen einer übertragenden Sanierung übernommen. Im anschließenden Vortrag boten Gerhard Kiffe, AUDI AG, in Ingolstadt sowie Ralf Mannstedt, Volkswagen AG, in Wolfsburg den Gästen einen Rückblick auf das vergangene Jahr sowie einen Ausblick auf die zukünftigen Aktivitäten rund um EXAM. Im Fokus des Rückblicks standen besonders die Einführung und die konzernweite Migration auf EXAM 2.0 sowie eine Vorstellung der Internetseite Im Ausblick wurden das EXAM- Applikationsteam und dessen zukünftige Aufgaben aufgezeigt. Darüber hinaus wurden bereits die Features genannt, welche in EXAM 3.0 für den Anwender bereitgestellt werden. Schließlich erklärten die Referenten, wie sich EXAM zu einem integrativen Testframework (ITF) entwickeln wird. Daraufhin berichteten Stefan Pöhn und Olaf Krüger, AUDI AG, über die EXAM- Überführung in die Konzern-IT. Um den Gästen einen Überblick über die Arbeitsbereiche der Konzern-IT zu geben, wurde der Geschäftsbereich F der AUDI AG und speziell die Aufgabenstellung der I/FP-34 vorgestellt. Darauf folgte die Vorstellung der Überführung von EXAM in die Konzern-IT, indem die notwendigen Strukturen anhand eines Organigrammes präsentiert sowie die Roadmap, die Infrastruktur und die Verantwortlichkeiten erläutert wurden. 4

5 Testautomatisierung mit EXAM InNovation Besonderes Augenmerk lag hierbei auf der Struktur und dem Ablauf des Anforderungsmanagements. In der Pause konnten sich die Besucher austauschen und sich unter anderem EXAM 2.0 in der Praxis an carts- und NovaSim-Systemen vorführen lassen. Zudem zeigte der neue Arbeitsplatz- HiL NovaSim Micro wie er trotz kompakter Bauweise die Erstellung von Stimulations- und Simulationsanwendungen auch bei komplexen Testanforderungen erleichtert. Kundennähe durch die Niederlassung Wolfsburg und das technische Büro Ingolstadt Software-Entwicklung hat viel mit Know-How zu tun, noch mehr mit gutem Projektmanagement und am allermeisten mit der Bereitschaft und der Fähigkeit, sich auf die Bedürfnisse der Kunden einzulassen. Die Mitarbeiter in Wolfsburg und Ingolstadt freuen sich darauf, die Projekte vor Ort durchzuführen. Die hervorragende Zusammenarbeit mit VW, Audi und Zulieferern der Region ist für uns ein Ansporn, das in uns gesetzte Vertrauen in jeder Hinsicht zu erfüllen. Wir unterstützen unsere Kunden bei Testfallspezifikation, -erstellung, Toolentwicklung, Support und Anwenderschulungen. Dabei sind die Entwicklungsingenieure von MicroNova in verschiedenen Fachbereichen wie Komfort, Infotainment, Fahrwerk und Antrieb im Einsatz und erstellen Einzelsteuergerätetests ebenso wie Verbund- bzw. Gesamtintegrationstests, so die beiden Autoren. Abschließend gab Christoph Menhorn, Projektleiter Testautomation MicroNova AG, den sehr interessierten Besuchern einen Ausblick über EXAM 3.0 mit auf den Weg. Weitere Details finden Sie im folgenden Artikel EXAM wird mehrspurig EXAM 3.0 geht 2010 an den Start in dieser InNOVAtion. Dass die Veranstaltung sowohl in Wolfsburg als auch in Ingolstadt so gut besucht war, bekräftigt MicroNova in ihrem weiteren Vorhaben. Das Feedback der Besucher und das große Interesse an Gesprächen bestätigen die Notwendigkeit eines solchen Forums. Wenn auch Ihr Interesse geweckt wurde, so besuchen Sie MicroNova auf einer der nächsten Veranstaltungen. Wir freuen uns, Sie dort begrüßen zu dürfen. Dipl.-Ing. (FH) Veikko Voigt Leiter Niederlassung Wolfsburg Dipl.-Inf. (FH), MBA Orazio Ragonesi Stellv. Vorstand Bereichsleiter Automation & Simulation 5

6 InNovation Testautomatisierung mit EXAM EXAM wird mehrspurig EXAM 3.0 geht 2010 an den Start Nach der erfolgreichen Einführung von EXAM 2.0 bei Volkswagen, Audi und Porsche im Juni 2009 steht auch für 2010 wieder viel Neues rund um EXAM an. Der Umstieg auf EXAM 2.0 bedeutete für die Anwender bereits ein Schritt hin zu einem verbesserten Handling sowie zu einer erheblichen Prozessvereinfachung und Performance- Verbesserung. In EXAM 2.0 konnten einige Wünsche noch nicht umgesetzt werden. In EXAM 3.0 sind zahlreiche neue Funktionen integriert. Das neue Release ist für Ende 2010 geplant. Dieser Artikel gibt einen Überblick über die Neuerungen in EXAM, auf die man sich bereits jetzt freuen kann. Toolvereinigung Aus 3 mach 1 Mit der Einführung von EXAM 2.0 wurde die Zahl der Einzeltools von vormals über sieben (EXAM 1.x) bereits auf drei reduziert. Dabei passt sich die Toollandschaft nun an die Prozessabläufe an. Der EXAM modeller umfasst alle Funktionalitäten, die für die Testmodellierung benötigt werden. Der EXAM testrunner ermöglicht die Testzusammenstellung und die Ausführung der gewählten Testfälle, während der EXAM reportmanager die Testergebnisse darstellt. Mit EXAM 3.0 wird es nun sogar nur noch ein Tool geben, in dem die bisherigen Tools über verschiedene Perspectives dargestellt werden. Hierbei handelt es sich um funktionale Sichten, die schon in EXAM 2.0 im EXAM modeller genutzt werden. Hier sind beispielsweise die ParameterManager Perspective oder der Composer bereits integriert. Im neuen EXAM existieren nun zwei zusätzliche Perspectives, die Testrunner Perspective und die Reportmanager Perspective. Was sind die Vorteile der Zusammenführung? Zum einen wird der Workflow noch weiter optimiert, indem lediglich ein EXAM-Projekt einzurichten ist, das für alle Perspectives genutzt wird. Zum anderen wird der Speicherverbrauch optimiert, da nur noch ein Tool geöffnet ist. Zudem muss nur ein Tool upgedated werden, so dass Versionskonflikte vermieden werden. Diese konnten bisher auftreten, wenn z.b. der EXAM modeller nicht zu der Version des EXAM testrunners kompatibel war. Für die Toolvereinigung gibt es auch zwei funktionale Gründe: So ist es möglich, direkt aus der Reportmanager Perspective von einem Testergebnis zur Testimplementierung in der Modeller Perspective zu navigieren. Des Weiteren ist die Zusammenführung zwingend notwendig, um eine Debugging-Möglichkeit in EXAM zur Verfügung zu stellen. Graphical Debugging In EXAM 2.0 findet ein Debugging der Testabläufe fast ausschließlich über die Ausgabe von Debug-Informationen über das Logfile statt. Da die Komplexität der Testabläufe allerdings immer weiter steigt, ist eine komfortable Debugging-Möglichkeit im Testablauf für eine effiziente Analyse von Fehlern sinnvoll. Mit EXAM 3.0 wird aus diesen Gründen das Graphical Debugging eingeführt. Warum Graphical? Mit dem neuen Debugger in EXAM 3.0 arbeitet 6

7 Testautomatisierung mit EXAM InNovation sich der Anwender nicht direkt schrittweise durch den generierten Code, sondern bekommt die aktuelle Ausführungsposition direkt in den Sequenz- Diagrammen oder ActivityDiagrams angezeigt. Die Position wird durch eine farbige Hervorhebung in den Diagrammen dargestellt. Es können im Diagramm direkt Breakpoints gesetzt werden, bzw. man kann das Diagramm schrittweise ausführen. Zusätzlich wird der Stacktrace angezeigt, um Rekursionen bzw. die Aufrufstruktur zu analysieren. Im Debugger können auch die Werte von einzelnen Variablen angezeigt und verändert werden. ActivityDiagrams EXAM wird mehrspurig Bisher ist mit EXAM 2.0 lediglich ein rein sequentieller Testablauf möglich. Für Aktionen, die parallel ausgeführt werden müssen, ist entweder eine Verlagerung der Aktionen in das Echtzeitmodell des HiL-Systems nötig oder die Erstellung einer eigenen Python- Implementierung, welche die Parallelität abbildet. Der Bedarf an parallelen Abläufen ist im Bereich der Testerstellung für Infotainment-Komponenten durch die stark statusorientierte Test- Herangehensweise sehr ausgeprägt. Diese Art zu Testen macht zusätzlich ein Eventhandling notwendig, um nicht aktiv auf Ereignisse warten zu ActivityDiagram für parallele Abläufe müssen, sondern über Events benachrichtigt zu werden. EXAM 3.0 unter- die dem jeweiligen Testprozess ge- Modellen Informationen hinzugefügt, stützt dies durch die Einführung von schuldet sind. Das Hinzufügen dieser ActivityDiagrams, was sicherlich auch Informationen ist oftmals umständlich für andere Testbereiche nutzbar ist. oder kann nicht effizient für mehrere Objekte gleichzeitig durchgeführt Diese Diagramme werden mit dem EXAM-Objekt TestActivity eingeführt, werden. Da die Anforderungen jedoch das wie eine Testsequenz verwendet sehr unterschiedlich sind und die Informationen nicht von allen EXAM- werden kann. In dem ActivityDiagram können dann parallele Abläufe über Anwendern gleich genutzt werden, ist Fork bzw. Join Nodes erzeugt werden. es nicht zielführend, diese im EXAM- Tooling unterzubringen. Aus diesem Scripting-Schnittstelle Grund wird EXAM ab Version 3.0 um In vielen Fällen werden den EXAM- eine Scripting-Schnittstelle basierend auf der Skriptsprache Groovy von The Codehaus (http://groovy.codehaus. org) erweitert. Mit der Schnittstelle ist es möglich, direkt auf das EXAM- Datenmodell zuzugreifen, sowie Modellobjekte zu erstellen, zu verändern und zu löschen. Gezieltes Ändern von bestimmten Objekten wird durch eine Übergabe des aktuell selektierten Objektes erreicht. Es können also sowohl allgemeine Datenmodell-Operationen als auch objektspezifische Operationen ausgeführt werden. Der Anwender legt für jedes Skript fest, wie es ausgeführt werden kann und für welche EXAM- Objekttypen dieses Skript zur Verfügung steht. Im Kontextmenü der EXAM-Objekte werden nur die jeweils zugeordneten Skripte angezeigt und können auch nur dann ausgeführt Aus 3 mach 1 : Von der EXAM 2.0 Toollandschaft zu EXAM

8 InNovation Testautomatisierung mit EXAM den Testergebnissen durchgeführt wurden. Der Status des Codegenerators wird detaillierter dargestellt. Damit ist besser erkennbar wie viele Elemente noch generiert werden müssen und welche Generierung noch aussteht. werden. Für die Bearbeitung der Groovy-Skripte steht ein eigener Editor zur Verfügung, der folgende Features bietet: Syntax Highlighting Code Completion mit Anzeige von Javadoc Anzeige von Syntax-Fehlern Source Code Formatter Exception Handling Try und catch Wenn in EXAM während des Testablaufs eine Exception auftritt, wird derzeit der Testcase abgebrochen und eine allgemeine Exception-Sequenz ausgeführt. Dies ist für alle Laufzeitfehler, die die Aussagekraft des Testergebnisses verändern, durchaus sinnvoll. In vielen Fällen werden jedoch in einem Testcase auch Aktionen durchgeführt, die für die Bewertung des Testfalls nicht unbedingt nötig sind. Hier ist es sinnvoll, dem Anwender die Möglichkeit zu geben, gezielt bestimmte Exceptions selbst zu behandeln, ohne dass der Testcase abgebrochen wird. Realisiert wird das in EXAM 3.0 mit den neuen Interaction Frames try und catch. Somit kann dann auch gezielter auf bestimmte bekannte Fehler in der Hardware- bzw. Software-Ansteuerung reagiert werden und so die Ablaufstabilität verbessert werden. Allgemeine Features Ein Jahr mit EXAM 2.0 hat gezeigt, dass bestimmte kleinere Erweiterungen für den Anwender hilfreich wären. Eine Auswahl der weiteren Verbesserungen, die mit EXAM 3.0 eingeführt werden: Im Package-Baum der Modeller Perspective wird durch Overlay-Icons angezeigt, wo im Modell sich Constraint-Verletzungen befinden und auf welchen Packages nur Leserechte vorhanden sind. Die Suche im EXAM modeller ist erweitert, so dass sowohl nach Full- ScopedNames als auch nach UUID (Universally Unique Identifier) gesucht werden kann. Die BIRT-Schnittstelle des EXAM reportmanagers wird erweitert, so dass alle Daten der Report-Datenbank für die Erstellung von Reports genutzt werden können, ohne dass Anpassungen am EXAM reportmanager nötig sind. Im EXAM reportmanager können mehrere Reports gleichzeitig geöffnet werden. Die Suche im EXAM reportmanager wurde um neue Elemente erweitert. Im EXAM reportmanager werden Änderungen an der Testbewertung automatisch mit dokumentiert, so dass es möglich ist nachzuvollziehen, welche Änderungen an dem Report bzw. Fazit und Ausblick Mit EXAM 3.0 wird die Geschichte von EXAM um ein weiteres Kapitel ergänzt. Zahlreiche Erweiterungen des bestehenden Systems kommen ohne Migrationsaufwand hinzu und erhöhen somit die Mächtigkeit des Systems. Der gesamten EXAM-Gemeinde steht EXAM 3.0 ab Herbst 2010 unter: als Download zur Verfügung. Schon heute steht fest, dass auch damit noch nicht das Ende der Möglichkeiten für EXAM erreicht sein wird. Nach EXAM 3.0 wird die Reise weitergehen, denn die Umsetzung der Versionierung und des Sandboxings beginnt mit Blick auf EXAM 4.0. Des Weiteren gibt es bereits heute Entwicklungen von ITF-Plugins, die EXAM im Bereich Auswertung und Testfallgenerierung ergänzen. Informationen zu diesen Plugins werden auch auf der EXAM-Website veröffentlicht, sobald diese verfügbar sind. Dipl.-Inf. (FH) Christoph Menhorn Projektleiter Testautomation 8

9 NovaSim micro Kleiner HiL ganz groß Notiz an mich: Kosten sparen bis 70 % Einstiegspreis ab Euro Träumen auch Sie von einem preiswerten, flexiblen und leistungsfähigen Testsystem? Mit NovaSim Micro, dem Arbeitsplatz-HiL von MicroNova, wird Embedded Systementwicklern die Erstellung von Stimulations- und Simulationsanwendungen erleichtert auch bei komplexen Testanforderungen. Mehr Informationen unter:

10 InNovation HiL-Simulation mit NovaSim Titelstory: Mikrosekundengenau ins nächste Zeitalter Simulation mit der NovaSim-E-Motorkarte NovaSim Mit der Produktfamilie NovaSim- 4Hybrid von MicroNova stehen leistungsfähige Hardware-in-the-Loop- Simulatoren zur Absicherung von E-Motor-Steuergeräten zur Verfügung. Das Produktspektrum umfasst sowohl die E-Motor-Emulation mit kompletter Leistungselektronik und realen Strömen als auch die Simulation mit Hilfe einer leistungsfähigen und kompakten NovaSim-E-Motorkarte. Immer mehr Automobilexperten sagen dem Elektromotor eine große Zukunft voraus. Aktuelle Schätzungen gehen davon aus, dass bis 2020 jeder zweite Neuwagen einen Elektroantrieb besitzen wird, sei es in Form eines Hybridantriebs oder als rein batteriebetriebenes Elektrofahrzeug. Somit stellt die Elektrifizierung des Antriebsstrangs einen der größten Technologiesprünge in der Geschichte der Automobilindustrie dar. Durch den Einsatz komplexer Steuergeräte zur Regelung des elektrischen Antriebs ergeben sich für die Automobilhersteller neue Anforderungen im Bereich Absicherung sowie der hierfür benötigten Testsysteme. Mit oder ohne Leistung? Bei der Wahl des Testsystems stellt sich die Frage, ob die Nachbildung des E-Motors inklusive realer Ströme und Spannungen erfolgen soll oder ob eine Simulation auf Signalebene geeigneter ist. Die Antwort hängt von der Art der durchzuführenden Tests ab. Eine E-Motor-Emulation stellt reale Ströme und Spannungen des E-Motors nach. Der Einsatz eines solchen Testsystems ist immer dann sinnvoll, wenn das Steuergerät inklusive Leistungselektronik im Fokus der Absicherung steht. MicroNova bietet diese E-Motor- Emulation in Form eines Power-Hardware-in-the-Loop -Systems (P-HiL) an. InNOVAtion berichtete in der Ausgabe vom Dezember Genauso gibt es Anwendungsfälle, bei denen der Test der Softwarefunktionen des Steuergeräte-Controller-Boards im Vordergrund steht. Dazu eignet sich eine Simulation des E-Motors auf Signalebene, bei der die Leistungselektronik des Steuergeräts im HiL-System simuliert wird. Die Schnittstelle zwischen Prüfling und Testsystem besteht aus Standard Analog- bzw. Digitalsignalen. Die NovaSim-E-Motorkarte schneller als jeder Prozessor Zur Nachbildung des E-Motors inklusive Leistungselektronik bietet MicroNova eine Simulationskarte an, die auf FPGA-Technologie basiert. Ein HiL-System der NovaSim4Hybrid- Familie, das mit dieser Karte ausgestattet ist, erfüllt alle Anforderungen, die an ein effizientes E-Motor-Testsystem gestellt werden. Dazu gehören: Hochgenaue Erfassung der Motoransteuerung: Die Vermessung der PWM-Gate-Treibersignale des Puls-Wechsel-Richters erfolgt mit einer hohen zeitlichen Auflösung von 25 Nanosekunden. Dabei wird die exakte Ansteuerung der Highund Lowside-Transistoren inklusive Totzeiten vermessen und damit eine genaue Modellierung der drei Phasenspannungen erreicht. 10

11 HiL-Simulation mit NovaSim InNovation Präzise Berechnung der Phasenströme: Die Ansteuerung von Elektromotoren erfolgt typischerweise im Bereich zwischen 10 und 20 khz. Um eine hochdynamische Berechnung der drei Phasenströme zu erreichen, muss die Simulation mindestens um Faktor 5 bis 10 schneller als die Ansteuerung gerechnet werden. Die NovaSim-E- Motorkarte ist in der Lage, das Simulationsmodell mit einer Zykluszeit von 500 Nanosekunden zu berechnen. Dies ermöglicht eine exakte Berechnung des Stromverlaufs ohne den Einsatz von zusätzlichen Synchronisierungssignalen, wie sie oft bei Echtzeit-PC basierten Simulationsmodellen mit höherer Zykluszeit notwendig sind. Die berechneten Stromsignale werden über schnelle Digital-Analog-Converter an das Steuergerät ausgegeben. Simulation diverser Positionsgeber: Die aktuell berechnete Rotorposition kann über die Simulation diverser Positionssensoren an das Steuergerät weitergegeben werden. Aktuell bietet die E-Motorkarte Unterstützung für Resolver, Sin/Cos-Lagegeber und Inkrementalgeber. Eine kundenspezifische Anpassung an weitere Positionssensoren ist möglich. Parametrierung und Anbindung des Fahrzeugmodells Um das E-Motormodell in ein bestehendes Fahrzeugmodell einzubinden, stellt MicroNova ein Simulink-Blockset für den Austausch relevanter Größen wie Drehzahl und Drehmoment zwischen Fahrzeug- und E-Motormodell bereit. Die Parametrierung der E-Motor typischen Größen, wie Polpaarzahl, Widerstände und Induktivitäten, erfolgt ebenfalls komfortabel über das E- Motor-Blockset und kann zur Laufzeit verändert werden. Somit können auch besondere Testfälle, wie z.b. eine Veränderung der Motorparameter durch Erwärmung, abgedeckt werden. Die Integration des E-Motormodells in das Fahrzeugmodell ist in der Abbildung auf der folgenden Seite zu sehen. Anwendungsbeispiel: BMW ActiveHybrid getestet mit NovaSim4Hybrid BMW ActiveHybrid steht für souveräne Sportlichkeit bei reduziertem Verbrauch. Zum Test der Antriebssteuergeräte setzt die BMW Group auf leistungsfähige NovaSim-Simulatoren. Ein besonderer Fokus beim Einsatz der Testsysteme liegt in der Absicherung von Funktionen aus dem Bereich Energiebordnetz und Powermanagement. Besonders im Rahmen der Hybridentwicklung sind die Testanforderungen an das Energiemanagement sehr hoch, um die Einsparpotentiale eines BMW ActiveHybrid BMW Group 11

12 InNovation HiL-Simulation mit NovaSim Hybridfahrzeugs voll ausschöpfen zu können. Um diese Anforderungen zu erfüllen, hat MicroNova ein bereits bei der BWM Group eingesetztes NovaSim-System zum NovaSim4Hybrid-System aufgerüstet und durch eine NovaSim-E- Motorkarte ergänzt. Das erweiterte Testsystem unterstützt die Simulation von Verbrennungs- und Elektromotoren im Verbund, so dass sich das komplexe Zusammenspiel der beiden Motoren sowohl für Mild- als auch für Voll hybridfahrzeuge überprüfen und optimieren lässt. Integration in bereits bestehende NovaSim-Motor-HiL-Simulatoren möglich. Daraus resultiert eine gesteigerte Testtiefe, auch im komplexen Zusammenspiel der verschiedenen Antriebe bei Hybridfahrzeugen. Durch die E- Motor-Emulation und die NovaSim-E- Motorkarte deckt NovaSim4Hybrid den weiten Bereich von Anwendungsfällen im Test von E-Motor-Steuergeräten ab. Dipl.-Ing. (Univ.) Georg Selzle Hardware-in-the-Loop Fazit Die beschriebene Simulation mit Hilfe einer NovaSim-E-Motorkarte bietet eine umfangreiche Lösung zur Absicherung von E-Motor-Steuergeräten. Neben dem Einsatz in reinen Komponentenprüfplätzen ist auch eine InNOVAtion Dezember 2009: E-Motor-HiL mit kompletter Leistungselektronik Standard- I/O Fahrzeugmodell Simulink (1 ms) Prüfling Standard- I/O Drehzahl, Parameter Drehmoment Invertermodell Sensormodell Steuergeräte- Controller-Board PWM Ströme Position FPGA-I/O Strom- & Momentenmodell NovaSim-E-Motorkarte NovaSim4Hybrid-Simulator Parametrierung und Anbindung des Fahrzeugmodells bei einem NovaSim4Hybrid-System 12

13 HiL-Simulation mit NovaSim InNovation NovaSim HiL-Multitalent NovaSim HiL 3G im Einsatz beim Automobilzulieferer Marquardt GmbH Marquardt GmbH Als ein führender Zulieferer für Schalter und Systeme im Automobilbereich entwickelt und realisiert die Marquardt GmbH innovative Fahrberechtigungssysteme, Bedienfelder, Schalter und Baugruppen mit dem Ziel, hochwertige und zuverlässige Automobile noch sicherer zu machen. Um Software- Steuergerätetests von höchster Qualität und mit höchster Performance in der Testautomatisierung zu erreichen, entschied sich Marquardt auf Basis einer umfangreichen Leistungsbeschreibung der gesammelten Erfahrungen und Anforderungen für ein neues HiL- System der MicroNova AG das HiL- System der dritten Generation oder kurz HiL 3G. Seit mehreren Jahren setzt Marquardt bereits verschiedene Testsysteme zum Software-Steuergerätetest ein, welche die erhöhten Anforderungen allerdings nur noch zum Teil abdecken konnten. Die vorhandenen Testsysteme auf alle Anforderungen zu erweitern war, unter Berücksichtigung des Aufwands, nicht vertretbar. Die Anforderungen der Automobilhersteller und deren Zulieferer an Testsysteme unterscheiden sich zum Teil massiv. Während bei Automobilherstellern der Test des Steuergeräte-Zusammenspiels im Vordergrund steht, müssen Zulieferer ihre Steuergeräte unter allen nur erdenklichen Randbedingungen prüfen. Aus der Herausforderung für den Zulieferer Marquardt, seine Steuergeräte unter zahlreichen Randbedingungen zu prüfen, ergaben sich die folgenden Anforderungen an das neue HiL-System: Anforderungen an die Hardware Verwendung eines HiL-Systems für verschiedene Steuergeräte Schnelle Umrüstung des HiL- Systems für andere Steuergeräte Modularer Aufbau Niedrige Fertigungskosten Selbstdiagnose Schutz gegen Zerstörung Unterstützung von SiL3-Tests Anforderungen an die Software Einfaches skriptbasiertes (grafisches) Testen Hohe Wiederverwendbarkeit der erstellten Testfälle Hohe Echtzeitanforderungen für sicherheitskritische Anwendungen (SiL3) Anforderungen des Users an das Testsystem Einfache Bedienung Tools und Anzeigen zur schnellen Fehleranalyse Übersichtliche Statusanzeigen Schneller Prüflingswechsel Anforderungen des Entwicklers bzw. Supports an die Testautomatisierung und Modellbildung Umfangreiche und strukturierte Testschrittbibliothek Schnelle Erstellung von Tests Hohe Rechenleistung, um auch um- Mit der MicroNova AG haben wir einen strategischen Partner gefunden, der unsere Anforderungen vollständig und termingerecht umgesetzt hat. Die von uns geforderten technologischen Eigenschaften waren mit keinem vergleichbaren am Markt erhältlichen System umzusetzen. Mit NovaSim konnten wir den HiL 3G erfolgreich realisieren und einsetzen und bereits erhebliche Einsparungen erzielen. Daher planen wir die Beschaffung weiterer HiL- Systeme. Mein Dank gilt dem ganzen Team bei uns und bei MicroNova, das diesen Erfolg erst möglich gemacht hat. Alexander Huber Leiter Functional Software-Testing (HiL) Marquardt GmbH fangreiche Modelle rechnen zu können Gut strukturiertes und leistungsfähiges Hardware-Interface Die Lösung NovaSim Fullsize Marquardt entschied sich für ein 13

14 InNovation HiL-Simulation mit NovaSim NovaSim-HiL-System der dritten Generation (HiL 3G) in der Baugröße NovaSim Fullsize. Dieses System von MicroNova deckte eine Vielzahl der Anforderungen bereits ab. Zusätzliche kundenspezifischen Anforderungen konnten einfach erfüllt werden. NovaSim-HiL-Systeme zeichnen sich durch Flexibilität sowie Skalierbarkeit aus und können an spezifische Kundenbedürfnisse angepasst werden. Welche Hardware-Komponenten stecken im HiL 3G? Stromversorgung für die Steuergeräte Für die Stromversorgung der zu prüfenden Steuergeräte stehen zwei getrennt regelbare, schaltbare Power- Rails zur Verfügung. Jedes dieser Rails verfügt über eine eigene Strommesskarte. Die Vorteile dieser durch einen FPGA analog angesteuerten Stromversorgung sind: Simulation von Masseversätzen zwischen den Power-Rails. Ein Masseversatz zwischen zwei Steuergeräten entsteht aufgrund von Strömen auf der Masseleitung. Ausgabe von extrem schnellen Spannungsverläufen durch die intelligente Verschaltung der Netzteile in Kombination mit einem Vierquadranten-Verstärker. Die damit erreichbaren Steilheiten bewegen sich im Bereich von ca. 20 V/µs. Getriggerte Ausgabe von Spannungsverläufen. Für den Bediener werden die aktuellen Ströme und Spannungen für jedes Rail direkt am HiL angezeigt. Großer Strommessbereich von wenigen Mikroampere (µa) bis 50 A. Somit sind auch Ruhestrommessungen (wenige µa) von schlafenden Steuergeräten möglich. Exakte Ruhestrommessungen sind wichtig, da Steuergeräte im Schlafzustand nur sehr geringe Restströme (wenige µa) aus einer Batterie verbrauchen dürfen. Dadurch wird vermieden, dass ein Fahrzeug, z.b. nach einem längerem Urlaub, nicht mehr startet. NovaSim HiL 3G 14

15 HiL-Simulation mit NovaSim InNovation Mit dieser Stromversorgung und den umfangreichen Trigger-Möglichkeiten lassen sich vielfältige reproduzierbare Tests durchführen. Es ist zum Beispiel möglich, während der Übertragung einer CAN-Botschaft gezielt Einbrüche in der ECU-Versorgung einzustreuen. Fehleraufschaltung für CAN und LIN Für alle sechs CAN-Kanäle und die beiden LIN-Kanäle gibt es modulare Karten zur Fehleraufschaltung, mit denen unterschiedliche Abschlusswiderstände zugeschaltet und ein Kabelbruch oder Querschluss simuliert werden können. Alle CAN-Kanäle sind über gebrückte D-Sub-Anschlüsse herausgeführt. So lassen sich Werkzeuge wie CANoe oder CANstress (Vector Informatik GmbH) ohne Umbauten anschalten. Unterhalb der Fehleraufschaltung befindet sich eine Schublade mit Spannungsversorgung und Trigger-Leitungen für die oben genannten Werkzeuge. Windows-Industrie-PC Zur Visualisierung und Ablaufsteuerung der Testschritte ist ein Industrie- PC im HiL 3G integriert, so dass nur noch der Monitor, die Tastatur und die Maus von außen an den 19 -Schrank angeschlossen werden müssen. Fehleraufschaltung Eine Kernkomponente des HiL 3G ist die Fehleraufschaltung, die in Form eines hochflexiblen Koppelfelds mit ca. 500 Relais realisiert wurde. Über das Koppelfeld können verschiedene Klemmenspannungen, FailRails, PWM-Ausgänge und Pattern-Ausgänge wahlweise auf Steuergeräte-Pins geschaltet werden. Um trotz dieses Funktionsumfangs eine kleine Baugröße zu erreichen, wurden die Niederstromkanäle über eine Koppelfeldplatine mit 50 Steckern und über 1200 Verbindungen geführt. Die Hochstromkanäle (60 A) sind handverdrahtet. Die Vorteile dieser Koppelfeldplatine sind: Geringer Platzbedarf ECU-Schnittstelle Die Testadapter mit den zu testenden Steuergeräten (ECU s) werden über einen hochwertigen Nadelbett-Adapter an das HiL-System angeschlossen. Sie enthalten nicht nur die speziellen Anschlussstecker für das zu testende Steuergerät, sondern können auch noch steuergerätspezifische Hardware enthalten. Die Testadapter sind schnell austauschbar, passen auf alle HiL 3G und können problemlos für spätere Regressionstest archiviert werden. Echtzeitrechner Als Kern des Echtzeitrechners wird eine Dual-Core-CPU mit 2,2 GHz verwendet, damit auch umfangreiche Modelle im 1 ms-takt gerechnet werden können. Der Rechner befindet sich zusammen mit den FPGA-Karten, analogen Eingangs- und Ausgangskarten, Widerstandskarten sowie einer Reihe von Sonderkarten in einem PXI- Chassis. Durch den Einsatz des PXI- Systems eröffnet sich eine breite Palette der Erweiterungsmöglichkeiten, z.b. für neue Bus-Systeme. Bild oben: Testadapter der ECU-Schnittstelle Bild unten: Koppelfeldplatine zur Fehleraufschaltung 15

16 InNovation HiL-Simulation mit NovaSim Absicherung der Kanäle zur ECU über austauschbare Sicherungs- Boards Standardkabel zu den Relais- und Signalkonditionierungs-Baugruppen Geringe Nachbaukosten Geringe Fehlerwahrscheinlichkeit beim Nachbau Verkürzung der Aufbauzeit Um Unterbrechungen auf Leiterbahnen des Steuergerätes zu testen, sind zusätzliche Relais auf der Koppelfeldplatine untergebracht. Diese Funktionalität wird für hochsichere Anwendungen benötigt. Über die Marquardt GmbH Die Marquardt GmbH ist ein führender Zulieferer für Schalter und Systeme im Automobilbereich. Um hochwertige und zuverlässige Automobile noch sicherer zu machen, entwickelt und realisiert das Unternehmen innovative Fahrberechtigungssysteme, Bedienfelder, Schalter und Baugruppen. Mit ihren Produkten hat die Marquardt GmbH eine technologisch führende Position auf dem Weltmarkt erreicht. Eine Pionierleistung in Sachen Sicherheit und Komfort sind elektronische Fahrberechtigungssysteme. Dank hoher Entwicklungsinvestitionen in den letzten Jahren hat sich Marquardt zum Systemanbieter für alle wesentlichen Komponenten entwickelt. Ein Auszug aus dem Produktspektrum: Türgriffsensor Steuergerät Welche Software-Komponenten stecken im HiL 3G? Die Software des HiL 3G basiert auf den folgenden Hauptkomponenten: Echtzeitfähige Testautomatisierungslösung PROVETech:TA (MBtechnology GmbH) FPGA-Technologie, deren Einsatz ultraschnelle Testschritte ermöglicht NovaSim-Blocksets Bibliothek von atomaren Testschritten Echtzeitfähige Testautomatisierung Die Marquardt GmbH setzt die Testautomatisierungslösung PROVETech:TA ein, die effiziente Tests im Millisekunden-Bereich ermöglicht und Testergebnisse auch mit dieser Rate aufgezeichnet. Somit können durch NovaSim und PROVETech:TA Testschritte in einer Auflösung von bis zu einer Millisekunde (ms) erreicht werden. Ultraschnelle Testschritte durch FPGA-Technologie Im Steuergerätetest bestehen Anforderungen, die weit über die Möglichkeiten einer Testautomatisierung hinausgehen. Dies ist vor allem in sicherheitskritischen Anwendungen, wie zum Beispiel bei elektronischen Lenkrad-Verriegelungen der Fall. Typische Testfälle sind: Ausgabe von Spannungsstörungen während der Übertragung einer CAN- Botschaft Schlüssel Antenne Ausgabe eines Signalverlaufs als Folge von externen Signalbedingungen Sofortiges Senden einer bestimmten CAN-Botschaft als Folge des Auftretens einer anderen im Testschritt definierten Botschaft am CAN-Bus Durch den Einsatz der FPGA- Technologie ist es zum Beispiel möglich während der Übertragung einer CAN-Botschaft Störsignale auf wenige 100 Nanosekunden (ns) genau zu erzeugen. Die Echtzeitfähigkeit der Tests wurde somit für die geforderten Testfälle in den 100 ns-bereich erweitert. Dieses Feature bietet kein vergleichbares Testsystem am Markt! NovaSim-Blocksets Die Testautomatisierung basiert auf Elektronischer Zündschalter Lenkungsverriegelung Marquardt GmbH Simulink-Modellen. Zur Anschaltung der I/O s sind mächtige Blocksets in NovaSim vorhanden, welche die Funktionalität des HiL-Systems kapseln. Dazu gehören die Kapselung der normalen I/O, der schnellen FPGA- Funktionalität und der Funktionalität der eingesetzten Kommunikationsbusse. Zur CAN-Simulation können über das NovaSim-Blockset auch Kommunikationsfehler simuliert werden. Beispiele hierfür sind: Verfälschung von Prüfsummen Verfälschung von Alive-Countern Modifikation der Zykluszeit Ausfall von Frames Senden von Rohwerten auf dem CAN-Bus Die automatische Erzeugung einer Restbussimulation für eine Konfigura- 16

17 HiL-Simulation mit NovaSim InNovation tion ist selbstverständlich möglich. Die Integration von modifizierten DBC- Files wird ebenfalls vollautomatisch durchgeführt. Bibliothek von atomaren Testschritten Im HiL 3G wurde hoher Wert auf eine einheitliche Bibliothek von atomaren Testschritten gelegt. Ein großer Teil der Testfallbibliothek ist auch auf den Testsystemen der Vorgängergeneration ablauffähig, so dass auf Altsystemen erstellte Testfälle einfach für den HiL 3G übernommen werden können. Bei der Gestaltung der atomaren Testschritte (ATS) wurde ein einfach verständlicher objektorienter Ansatz gewählt. Im HiL vorhandene Funktionalitäten sind in Objektklassen zusammengefasst. Beispiele hierfür sind HiL, CAN, CANError, Triggering, Power supply usw. Es sind komplexe Auswerte-, Überwachungs- und Fehlerfunktionen implementiert, die eine sehr einfache Erstellung von Testfällen erlauben. Zurzeit werden die ATS-Aufrufe aus strukturierten Testbeschreibungsdateien erzeugt. In Zukunft ist eine automatische Erzeugung aus UML- Beschreibungen geplant. Auch komplexere Funktionalitäten wie Netzwerkmanagement stehen als atomare Testschritte zur Verfügung. Ein solcher Testschritt gliedert sich jeweils in einen Skript- und einen Simulink-Anteil. Mittlerweile ist eine mächtige Testbibliothek entstanden, die fortwährend erweitert wird. Durch die Verwendung einheitlicher Testbibliotheken mit hohem Abstraktionsniveau ergeben sich eine Reihe von Vorteilen. Dies sind unter anderem: Schnellere Erstellung von Tests Reduktion der Testkosten Reduzierter Schulungsaufwand Erhöhte Testqualität Die Testfallbibliotheken existieren seit mehreren Jahren. Die Innovation stellt die gewählte Granularität der atomaren Testschritte dar. Das Abstraktionsniveau wurde so gewählt, dass es der für den Tester sinnvollen Granularität Beispiele Atomare Testschritte (ATS) Die Botschaft Test_1 darf nach dem Start der ATS 20ms lang nicht eintreffen. Can.Id.check(CAN_L0, Test_1,0,20,20,20,20,ms,0,0) 60% der Botschaften Test_2 sollen ausfallen. CAN.MsgError.config(CAN_L0, Test_2,OUTAGE,-1,SPO,-1,40) Starten der Fehlersimulation Can.MsgError.Out(Can_L0,ALLMSGS,0.0) Beenden der Fehlersimulation Can.MsgError.stopoutput(CAN_L0, ALLMSGS, 0,0) entspricht. Es ergibt sich weitgehend von Testbibliotheken eine 1:1-Umsetzung der logischen Verringerte Wartungsaufwendungen, vereinfachte Fehlersuche und Testschritte in atomare Testschritte. verbesserte Systempflege Fazit Höhere Wirtschaftlichkeit durch Durch die Realisierung des HiL 3G auf schnellere Investitions-Amortisierung Basis der HiL-Plattform NovaSim von Einsparpotenziale sichern Wettbewerbsvorteil MicroNova konnte sich Marquardt einen technischen Vorsprung im Test von Steuergeräten verschaffen. Dieser resultiert aus folgenden Vorteilen des HiL 3G: HiL-System basierend auf Standardkomponenten (PXI, Simulink etc.) Nahezu 100%-ige Auslastung des HiLs durch den universellen Ansatz und die schnelle Austauschbarkeit der Prüflinge Extrem flexible Fehleraufschaltung, die von der Simulation von Leiterbahn- Unterbrechungen bis hin 60 A-Failrails Dipl.-Inf. (FH) Alexander Huber reicht Leiter Functional Software-Testing (HiL) Ein Regressionstest ist durch Kapselung des Prüflings auch noch nach Marquardt GmbH Jahren einfach und schnell möglich, da für Folgesysteme keine HiL-Umrüstung notwendig ist. Nur die Prüflinge müssen samt Testadapter eingelagert und die Softwarestände archiviert werden. Schnelle Überprüfung des HiLs durch automatischen Selbsttest Echtzeitfähige Testautomatisierung Einzigartige Features ermöglichen Einsatz des HiL-Systems auch für sicherheitskritische Anwendungen (z.b. gezielte Störungen der Versorgungsspannungen zu genau definierten Zeitpunkten). Hardware-in-the-Loop Dipl.-Ing. (FH) Klaus Neumann Hohe zeitliche Auflösung von Tests, MicroNova AG die weit über die bisher am Markt verfügbaren Lösungen hinausgehen Hohe Wiederverwendbarkeit von Testfällen durch frühzeitige Definition 17

18 InNovation Komponentenprüfstand von MicroNova Garantiert standfest Komponentenprüfstand für sichere elektromechanische Parkbremsen bei Continental, Division Chassis & Safety Der Continental Konzern gehört zu den führenden Automobilzulieferern weltweit. Zum Leistungsumfang zählen Bremssysteme, Systeme und Komponenten für Antrieb und Fahrwerk, Instrumentierung, Infotainment- Lösungen, Fahrzeugelektronik, Reifen und technische Elastomerprodukte. MicroNova unterstützt Continental während der Entwicklungsphase eines Bremssattels mit elektromechanischer Parkbremse. Im Rahmen des Projektes wurden bereits erfolgreich abgeschlossen: HiL-Prüfstand für EPB-Steuergeräte UMR EPB (Universales Mess-Rack Elektromechanische Park-Bremse) Aktuator Dauerlauf-Prüfstand Komponentenprüfstand für motorbetriebene Bremssättel Die elektromechanische Parkbremse im Einsatz Der Einzug der Elektronik hat auch vor der Feststellbremse nicht Halt gemacht. So wird das knarrende Festziehen der Bremse bald der Vergangenheit angehören. Die elektromechanische Parkbremse wird im Gegensatz zur herkömmlichen Feststellbremse nicht mit einem Hand- oder Fußbremshebel betätigt, sondern automatisch aktiviert, beispielsweise bei abgestelltem Motor oder im Stand. Bei genauerer Betrachtung stellt der alltägliche Bremsvorgang hohe Anforderungen an das elektrische Feststell-Bremssystem. Es muss ein sicherer Stand des Fahrzeugs auch unter ex tremen örtlichen Begebenheiten, wie einer Hanglage, sichergestellt sein. Das Gleiche gilt bei wechselnden klimatischen Bedingungen. Eine einwandfreie Funktionalität des Bremssystems muss auch beim Parken in Duplex-Garagen, auf Fähren oder Autozügen gewährleistet sein. Anforderungen an einen Prüfstand des Antriebsmoduls Das Antriebsmodul wandelt als Teil des Gesamtsystems Parkbremse das Drehmoment eines Elektromotors in ein hohes Drehmoment um. Die letzte Getriebestufe weist durch den Schneckentrieb eine Selbsthemmung Die geforderte Funktionalität des Prüfstandes wurde mittels kreativer und kostengünstiger Lösungen durch MicroNova umgesetzt. Der Prüfstand konnte innerhalb des sehr ehrgeizigen Terminplanes in vollem Umfang in Betrieb genommen werden. Mit diesem Prüfstand hat MicroNova zum wiederholtem Male die Fähigkeit zur Konzeptionierung und zum Aufbau schlüsselfertiger Prüfstände unter Beweis gestellt. Stephan Heiderich Test Manager Aktuator Elektrische Parkbremse Product Development Hydraulic Brake Systems, Continental AG Division Chassis and Safety 18

19 Komponentenprüfstand von MicroNova InNovation auf. Das Aufgabengebiet des Prüfstandes umfasst unter anderem folgende Anforderungen: Bestimmung des Wirkungsgrades einzelner Getriebestufen und des Gesamtsystems. Für eine hohe Signalgüte ist eine extrem reibungsarme Lagerung der Antriebswellen notwendig. Reibungsfreie Abdichtung der Wellen, Vermeidung von Eisansatz in der Klimabox und an den Wellen Funktionsprüfungen und Nachbildung realitätsnaher Betriebsarten Aufnahme von Motorkennlinien Dauerläufe und Einzelversuche Klimabox zur Nachbildung definierter klimatischer Bedingungen Automatische Protokollierung Einfaches Handling zum schnellen Prüflingswechsel Drei unabhängige Antriebssysteme vom Highspeed-Antrieb ( rpm) bis hin zum drehmomentstarken Abtrieb (bis 40 Nm) MicroNova konnte Continental durch eine intensive Konzeptphase überzeugen und wurde beauftragt, die einzelnen Komponenten so auszulegen, dass eine hochwertige und gleichzeitig kostengünstige Ausführung erzielt wurde. Die Software des Prüfstandes Die Messtechnikapplikation wurde unter dem Betriebssystem Windows XP entwickelt. Ein FPGA (Field Programming Gate Array) liefert den Kern für Messdatenerfassung, Sicherheitsüberwachungen und Regelung. So wurde eine Datenerfassung und -verarbeitung mit einer Abtastrate von 1 ms umgesetzt. Die Erfassung der Stromaufnahme des Antriebsmotors erfolgt mit einem Messtakt von 20 khz. So lassen sich durch die Kommutierung verursachte Stromripple präzise aufzeichnen. Die gesamte Übertragungskette, angefangen vom Prüfling bis hin zu den Antrieben mit Umrichter, weist ein sehr komplexes Übertragungsverhalten auf. Durch Nichtlinearitäten neigt das Gesamtsystem zu hohen Überschwingern auf der Abtriebsseite. Durch eine hochwertige Regelung werden diese Schwingungen nahezu vollständig gedämpft. Eine extrem schnelle Regelung allein ist kein Garant für eine hohe Regelgüte, sondern oftmals wird dadurch sogar das Gegenteil erreicht! Durch einen PI-Zustandsregler mit Störgrößenaufschaltung und Durchgriff lassen sich aber auch die schwierigsten Regelungsprobleme in den Griff bekommen. Durch unterschiedliche Parametersätze können sowohl Drehmoment als auch Drehzahl geregelt werden. Dabei ist mit Blick auf die vielen Freiheitsgra- 19

20 InNovation Komponentenprüfstand von MicroNova de ein tiefgreifendes Verständnis des Gesamtsystems Voraussetzung für die richtige Parametrierung. Je nach Testfall werden die entsprechenden Parametersätze auf das FPGA geladen. Eine adaptive Anpassung, um beispielsweise auf unterschiedliche Prüflinge zu reagieren, ist problemlos möglich. Mechanischer Aufbau Der Prüfstand wurde in Zusammenarbeit mit der Firma idee-werk realisiert. Er bietet nicht nur funktionell, sondern auch optisch besondere Highlights: In drei Dimensionen verstellbare sowie auch schwenkbare Antriebssysteme Klimakammer für einen Tempera- Continental-Komponentenprüfstand für das Antriebsmodul der elektromechanischen Parkbremse 20

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