DMecS Prüfstände

Die von DMecS entwickelten, hochdynamisch geregelten Power Pack Prüfstände stehen für unsere Kunden als individualisierte Turn-Key Systeme zum Erwerb zur Verfügung. Gleichzeitig werden die firmeneigenen Power Pack Prüfstände erfolgreich in Kundenprojekten zum Testen der jeweiligen Antriebe genutzt. Der entwickelte HiL-Simulator für Lenksysteme mit Torque-Feedback-Lenkrad steht ebenfalls für Kundenprojekte bereit.

Die Entwicklung hochdynamischer Regelungen für Prüfstände gehört seit jeher zu den Kernkompetenzen von DMecS. Dieses tiefgreifende Wissen und unsere langjährigen Erfahrungen in den Bereichen Automotive, Luft- und Raumfahrt sowie Produktionstechnik führten zur Entwicklung unserer eigenen Power Pack Prüfstände zur Untersuchung und realitätsnahen Hardware-in-the-Loop (HiL)-Tests von Antrieben (Motor und Steuereinheit) vor einem Jahrzehnt. Durch stetige Weiterentwicklung von Hard- und Software und Ergänzung zusätzlicher Funktionalitäten unter Berücksichtigung der Kundenbedürfnisse ist die Leistungsfähigkeit der Power Pack Prüfstände bis heute unangefochten.

Power Pack Prüfstände (PPTB)

Mit unseren hochdynamischen Prüfständen können realistische Hardware-in-the-Loop (HiL)-Tests von Antrieben durchgeführt werden. Mögliche zu testende Antriebe (Device-Under-Test: DUT) umfassen

  • elektromechanische Lenksysteme (EPS)
  • elektrohydraulische Bremssysteme (EBKV)
  • Torque-Feedback-Lenksysteme
  • Radnabenantriebe

Ein anderer Betriebsmodus ermöglicht die Parameteridentifikation und Modellvalidierung des DUT wie z.B.

  • mechanische und elektrische Parameter
  • Drehmoment-Drehzahl-Kennlinie für den gesamten Drehzahlbereich
  • Sollwertübertragungsverhalten der Drehmoment-/ Stromregelung
  • Momentenwelligkeit bei verschiedenen Lasten und Drehzahlen

Innovative und leistungsstarke Regler sowie hochdynamische Aktoren und Sensoren sorgen für die Umsetzbarkeit einer realistischen Testumgebung, während das modulare und flexible Design des Prüfstandsaufbaus und der Regelung ein bemerkenswertes Anwendungsspektrum bietet. Ausgeführt auf einem modularen dSPACE System kann die Implementierung individueller Testabläufe und HiL-Modelle mit möglicher Integration in ein Gesamtfahrzeugmodell durchgeführt werden. Die zu prüfenden Komponenten und damit die Ergebnisse bleiben von der Prüfstandsdynamik unbeeinflusst. Einen Überblick gibt die PPTB-Übersichtspräsentation.

HiL Tests

Ein Beispiel für die Anwendung von HiL-Tests ist mit einem EPS-Steuergerät und Motor gegeben. Die realistischen Ergebnisse des hochdynamischen Tests werden gewährleistet durch

  • realistische Umgebung des EPS-Motors mit anspruchsvollem Modell des Lenksystems und Fahrdynamikmodell
  • realistische Parametersätze für jedes Modell
  • hochdynamische Drehmomentregelung für HiL-Aktuatoren

Die Entwicklung eines modularen Aufbaus ermöglicht den universellen Einsatz auch für die Produktion von EPS-Steuergeräten / -Motoren. Die hohe Leistungsfähigkeit des Power Pack Prüfstandes wird durch die Durchführung
standardisierter Fahrversuche mit hochdynamischer Anregung des EPS-Systems nachgewiesen.

Parameter Identifikation

Die automatisierte Parameteridentifikation und Modellvalidierung werden anhand eines EPS-Steuergerät
und Motor dargestellt. Die EPS-PPTB-Software bietet modellbasierte Algorithmen zur Schätzung unbekannter physikalischer Größen. Automatisierte Verfahren mit statistisch abgesicherten Ergebnissen stehen zur Verfügung für

  • Prüfstandsregelung und -messung
  • Ermittlung und Evaluierung erforderlicher Parameter
    und Charakteristiken

Identifizierte Parameter wie Trägheitsmoment und viskose Reibung werden verwendet für

  • Kontrolle des Schnittmoments
  • Ermittlung des Luftspaltmomentes

Dies ermöglicht die Berechnung des Frequenzgangs für das Führungsübertragungsverhalten der Drehmoment-/ Stromregelung des zu testenden Antriebs (Device Under Test: DUT). Die Drehmomentwelligkeit kann auch bei hohen Drehzahlen und ohne störende Prüfstandsvibrationen präzise bestimmt werden, wodurch die Entwicklung und Validierung einer Kompensation der Drehmomentwelligkeit ermöglicht wird.

Kundenanwendungen

Die von DMecS entwickelten Power Pack Test Prüfstände werden in vielen Kundenprojekten erfolgreich zum Testen von Kunden-Powerpacks eingesetzt. Diese beinhalten

  • Systemidentifikation eines Powerpack-Motors bezüglich der Dynamik der Drehmomenterzeugung
  • Reduzierung des Einflusses der durch das Rastmoment induzierten Drehmomentwelligkeit auf das Torsionsstabdrehmoment / Handdrehmoment des Fahrers
  • Automatisiertes Testen des Motors für ein Torque-Feedback-Lenksystem
  • Parameteridentifikation für Aktuatoren von Differenzialsperren und Servoantriebe

Torque Feedback Lenkrad

Mit dem von DMecS entwickelten HiL-Simulator für Lenksysteme
mit dem Torque-Feedback-Lenkrad (TFS) wird

  • das Lenkgefühl für haptische Erlebnisse zur Verfügung gestellt,
  • die Voreinstellung von Regelalgorithmen vor der
    Erprobung im Fahrzeug möglich und
  • können HiL-Tests bereits in der konzeptionellen Entwicklungsphase durchgeführt werden.

Der modulare Aufbau gewährleistet die Anwendbarkeit mit einer Vielzahl unterschiedlicher Softwareumgebungen. Die automatisierte Initialisierung und Parameteridentifikation tragen zur komfortablen Handhabung bei. Zusätzlich ist das TFS als Lenkwinkelsensor eingesetzbar.