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AP5: Verbesserung von modularen, echtzeitfähigen HIL-Modellen

Verantwortlicher Partner:
* AVL Deutschland GmbH
Weitere Partner:
* Lehrstuhl Informatik 11, RWTH Aachen
* Institut für Regelungstechnik, RWTH Aachen
* VEMAC GmbH Co. KG, Aachen

Für die aktuellen Aufgaben eines HIL-Prüfstandes im Motorenumfeld, bieten die heute eingesetzten Plattformen gute Möglichkeiten, ein echtzeitfähiges Modell, das in einer gängigen Modellierungssprache formuliert ist, auszuführen. Um die Durchgängigkeit in der modellbasierten Funktionsentwicklung und die Effizienz zu erhöhen, ist jedoch eine bessere Modularisierung der Modelle erforderlich. In den unterschiedlichen Entwicklungsschritten kommen Modelle mit unterschiedlichen Verfeinerungsstufen zum Einsatz Arbeitspaket 2). Die heutigen HIL-Prüfstände bieten jedoch nur unzureichende Möglichkeiten, Modelle zu modularisieren. Ein Modellmodul besteht immer aus einem echtzeit-fähigen und einem nicht-echtzeit-fähigen Teil. Zu den nichtechtzeitfähigen Anteilen zählen Funktionen wie Parameter-Preprocessing, Parameter auswählen und Bedienung/Visualisierung. Die Verfügbarkeit geeigneter Modellmodule ist eine wesentliche Voraussetzung für Durchgängigkeit im Elektronikentwicklunsprozess von der offline Simulation bis hin zur Echtzeit-Simulation am HIL-Prüfstand. Für die Erstellung von echtzeit-fähigen Modellen ist sehr spezifisches Wissen erforderlich. Modelleanbieter sind in der Regel nicht in der Lage für alle Komponenten eines Motors, Module in den erforderlichen Detailierungsstufen zu erstellen. Zukünftige HIL-Systeme müssen daher eine Plattform bereitstellen, die es unterschiedlichen Modellanbietern erlaubt, ihre Module zu integrieren. So muß es möglich sein, ein Turboladermodul vom Anbieter A zusammen mit einem Verbrennungsmodul vom Anbieter B zu betreiben. Idealerweise sollten die Komponentenhersteller auch geeignete echtzeit-fähige Modellmodule der Komponenten liefern. Die HIL-Plattform muss dabei gewährleisten, dass entsprechende Verarbeitungsfunktionen für Parameter eingebracht werden können, und die Echtzeitteile müssen so ausgeführt werden, dass sie sich in ihrem Laufzeitverhalten nicht beeinflussen.

Anzustreben ist in diesem Zusammenhang zudem, dass der Prozessschritt „Parametrierung“ sich nicht nur auf Messdaten des Motorprüfstandes abstützt, sondern alternativ auch auf Daten einer deutlich früher verfügbaren Motorprozesssimulation (CFD – Computational Fluid Dynamics) zurückgegriffen werden kann. Hieraus würde sich ein wesentlicher zeitlicher Vorteil im Entwicklungsprozess ergeben, da das Testsystem dann schon lange vor dem Bau erster Motorprototypen bedatet werden könnte und damit die Steuergerätefunktionsentwicklung erheblich früher einsetzen kann (simultaneous engineering). Fehler, die in seiner solchen frühen Entwicklungsphase des Steuergerätes gefunden werden, können ggf. in den Auslegungsprozess zurückgespeist werden und würden somit geringere Kosten verursachen, als die Kosten, die für den Neubau von Motorprototypen zu erwarten sind.