MicroNova verwendet LabVIEW FPGA für exakte und umfassende Motorsimulation
Print
Author(s):
Orazio Ragonesi - Micronova electronic GmbH
Industry:
Automotive
Products:
FPGA Module
The Challenge:
Entwicklung einer kompakten, hochgenauen Karte für
Motor-HIL-Anwendungen (HIL, Hardware-in-the-Loop).
The Solution:
Simulation von Daten von Benzin-Direkteinspritzern mit bis
zu 12 Zylindern mithilfe des LabVIEW FPGA Module und PXI-783X von
National Instrument innerhalb eines kompletten Motor-HIL-Simulators.
"Dies ist das erste Mal, dass eine solche Simulation möglich war. Dabei eignet sich die kompakte Bauform der Karte auch hervorragend für den mobilen Fahrzeugtest. Weitere Pluspunkte, die durch LabVIEW ermöglicht wurden, sind die hohe Packungsdichte an Funktionen und Schnittstellen sowie hohe Genauigkeit und eine große Leistungsreserve für zukünftige Anwendungen."
MicroNova entwickelt schlüsselfertige Informationssysteme für die Prüfstandsautomatisierung (HIL -Simulation) in der Automobilbranche, wie z. B. Systeme für die Prüfung von Karosserie und Chassis, Infotainment-Geräten und Antriebselektronik.
Der erste Simulator eines Benzin-Direkteinspritzers mit bis zu 12 Zylindern
MicroNova produzierte vor kurzem eine innovative, flexible und programmierbare Motor-HIL-Karte, welche die neueste Entwicklung im Umfeld der HIL-Simulatoren im Fachbereich Automation und Simulation darstellt.
Mithilfe des NI LabVIEW FPGA Module und des rekonfigurierbaren I/O-Moduls NI PXI-7831R ist erstmals die Simulation eines Benzin-Direkteinspritzers mit bis zu 12 Zylindern möglich geworden. Dabei eignet sich die kompakte Bauform der Karte auch hervorragend für den mobilen Fahrzeugtest.Weitere Pluspunkte, die durch LabVIEW ermöglicht wurden, sind die hohe Packungsdichte an Funktionen und Schnittstellen sowie hohe Genauigkeit und eine große Leistungsreserve für zukünftige Anwendungen.
Enwicklung eines flexiblen und vielseitigen Motor-HIL-Simulators
Die Motor-HIL-Karte stellt die Basis eines kompletten Motor-HIL-Simulators dar. Die sensorische Erfassung der schnellen Motorsignale ist eine äußerst anspruchsvolle Aufgabe. Deshalb wurde eine Karte benötigt, die dieser Herausforderung gewachsen war. Nach der sensorischen Erfassung werden die gewonnenen Daten für die weitere logische Verarbeitung physikalisch konditioniert. Die Signalbewertung erfolgt nun direkt auf der Karte mithilfe eines speziell für die jeweiligen Motoren entwickelten Softwaremodells, so dass die zur Simulation eines Motors notwendigen Steuerungs- und Regelungsparameter zur Verfügung stehen.
Über Signale auf der Bus-Backplane können die CPUs und auch weitere im System vorhandene I/O-Karten winkelsynchron zur Kurbelwelle getriggert und somit systemweit synchronisiert werden. Diese Signale können beispielsweise auch zur Steuerung von externen Messgeräten (z. B. Oszilloskopen) verwendet werden.
Trotz der kompakten Bauform von der Größe einer Europakarte erfüllt die Karte alle Anforderungen der schnellen Signale eines 12-Zylinder-Motors. Die Karte kann alle notwendigen Motorsignale ausgeben und
rückmessen, wobei die Anpassung der Karte an die Zylinderzahl allein durch Konfiguration erfolgt. Somit ist es möglich, verschiedene Konfigurationen zu verschiedenen Zeiten auf derselben Karte zu verwenden.
Die Karte generiert das Kurbelwellengebersignal und bis zu vier unabhängige Nockenwellengebersignale mit beliebiger Kontur inklusive variabler Nockenwellensteuerung auf der Basis des Simulationsausgangs “Drehzahl” und des Steuergeräte-Stellsignals “Nockenwellenverstellung”.
Alle Einspritzzeiten und Zündwinkel werden kurbelwellensynchron erfasst und der HIL-CPU als Simulationseingang zur Verfügung gestellt. Die Motor-HIL-Karte erfasst Eingangssignale über analoge, digitale sowie PWM-basierte (PWM, Pulsweitenmodulation) Schnittstellen und gibt Ausgangsgrößen auch über die gleiche Anzahl an verschiedenen Schnittstellentypen aus. Die Simulation von Klopfsignalen erfolgt über die drehzahlgewichtete Ausgabe einer benutzerdefinierten Klopffunktion auf bis zu sechs unabhängige Klopfsensoren.
Die Motor-HIL-Karte von MicroNova zeichnet sich neben ihrer kompakten Bauform auch durch ihre hohe Genauigkeit aus.
Die A/D- bzw. D/A-Wandler für analoge Ein- und Ausgänge besitzen eine Auflösung von 16 bit, arbeiten getrennt ohne Multiplexer und garantieren somit eine hohe Signalqualität bei bestmöglicher Kanaltrennung. Kurze Wandlerzeiten bei Ein- und Ausgabe ermöglichen eine hohe Leistungsreserve für zukünftige Anwendungen.
Die möglichen Anwendungsbereiche umfassen verschiedenste Motoren in unterschiedlichen Größenordnungen:
• 12-Zylinder-V-Motoren mit variablem Ventiltrieb und variabler Nockenwellenverstellung für ungedrosselten Betrieb, einer Drosselklappe für gedrosselten Betrieb, drei Klopfsensoren und Benzindirekteinspritzung
• 6-Zylinder-Reihenmotoren mit variablem Ventiltrieb und variabler Nockenwellenverstellung für ungedrosselten Betrieb, einer Drosselklappe für gedrosselten Betrieb, drei Klopfsensoren und Benzindirekteinspritzung
• 4-Zylinder-Common-Rail-Dieselreihenmotoren mit Turbolader, Ladeluftkühler und einer Drosselklappe
• 2-Zylinder-V-Motoren mit Saugrohreinspritzung, zwei Klopfsensoren und zwei Drosselklappen (Motorrad)
Die mit LabVIEW entwickelte Motor-HIL-Karte arbeitet auf einem äußerst hohen Integrationsgrad und liefert als Motorschnittstelle eines Motor-HIL-Simulators erstaunliche Leistungsparameter. Durch Konfiguration werden schnelle Motorsignale mit sehr großer Messgenauigkeit für die unterschiedlichsten Motortypen flexibel und problemlos erfasst. Tests von Motorsteuergeräten erfahren damit eine wesentliche Qualitätssteigerung, da sie in ein und demselben System effizient implementiert werden.
Weitere Informationen erhalten Sie bei:
Orazio Ragonesi
Director of Automation and Simulation
MicroNova electronic GmbH
Unterfeldring 17
Vierkirchen
Tel.: +49-8139-930040
Fax: +49-8139-930080
E-Mail: orazio.ragonesi@micronova.de
|
|