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1. VDI-Fachkonferenz „Elektrik und Elektronik in mobilen Arbeitsmaschinen“, Baden-Baden 2012 1
Modellbasierte Validierung von mobilenArbeitsmaschinen im virtuellen Fahrversuch
Dr.-Ing. Christian Schyr, IPG Automotive GmbH, KarlsruheDipl.-Ing. Frank Otto, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
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Validierung im Entwicklungsprozeß nach VDI 2206
Einleitung
ProduktZiele & Anforderungen
Lokale Validierung auf Komponentenebene
Globale Validierung auf Fahrzeugebene
Lokale Validierung auf Systemebene
Lokale Validierung auf Sub-Systemebene
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Erweiterung zur modellbasierten Validierung
Einleitung
Produkt
Ziele & Anforderungen
Globale Validierung auf Fahrzeugebene
Lokale Validierung auf Systemebene
Lokale Validierung auf Sub-Systemebene
Lokale Validierung auf Komponentenebene
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� Einheitliche Beschreibung der globalen Fahrzeugeigenschaften durch Manöverkataloge mit zugehörigen Bewertungskriterien für die Fahr- bzw. Arbeitsleistung, Energieeffizienz, Fahrbarkeit bzw. Komfort und Sicherheitsfunktionen.
� Verfügbarkeit der Subsysteme und Komponenten entweder als detaillierte Simulationsmodelle (Functional Mock-Up) oder als reale Prototypen auf Leistungsprüfständen (X-in-the-Loop).
� Hohe Qualität der vorgelagerten Prozesse im Produktdatenmanagement zur Gewinnung von Modellparametern sowie nachgelagerte Prozesse zur Ergebnisdatenverwaltung.
Voraussetzungen für modellbasierte Validierung
Einleitung
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� Durchgängiger Einsatz der Plattform: von Software-in-the-Loop über Hardware-in-the-Loop bis hin zum realen Prototypfahrzeug.
� Effiziente Integration von Simulationsmodellen und Steuergerätefunktionen aus unterschiedlichen Domänen und Modellumgebungen.
� Effiziente Anbindung an Leistungsprüfstände für Fahrzeugsysteme und Komponenten.
� Realitätsnahe Rekonstruktion von realen „Use Cases“ durch eine leistungsfähige Manöversteuerung.
� Hohe Produktivität durch Leistungsfähigkeit und Anwenderfreundlichkeit: wie interaktive Manöversteuerung, intuitiv bedienbare graphische Benutzerschnittstellen sowie effiziente Testautomatisierung.
� Aussagekräftige Visualisierungs- und Analysewerkzeuge.
� Flexible Anbindung an firmenspezifische Datenmanagementsysteme.
� Investitionssicherheit durch Einsatz von Softwarestandards und COTS-Komponenten.
Umsetzung der Methode
Einleitung
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Offene Integrations- und Testplattform
Mod
ellin
tegr
atio
n
C-Code
Simulink
AVL CRUISE
Dymola
EC
U In
tegr
atio
n
Chassis
Hydraulik
Powertrain
Assistenzfunktionen
Manöverkatalog
Rea
le S
yste
min
tegr
atio
n
Engine-in-the-Loop
Vehicle-in-the-Loop
Transmission-in-the-Loop
Functional Mock-Up Prototype
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Offene Integrations- und Testplattform
Engine Model: Mapping Engine Model: Testbed Interface
Modellmanager am Beispiel Subsystem Motor
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Offene Integrations- und Testplattform
Driv
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IPG
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Bod
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Driving Tasks
Vehicle Reaction
Roa
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Closed Loop
Model Interface Structure (C-Code / Simulink / FMI / etc. )
Network Communication Service
Central Services and Execution Control
Online Devices
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Beispiel Geräteträger
Graphische Auswahlmenüs für Graphische Auswahlmenüs für alle Funktionen
Auswahl der Auswahl der Parametersätze
Anzeige der Anzeige der variablen Lasten
Interaktive Speicherfunktionen
Online Start & Stopp Online Start & Stopp der Simulation
Simulationsgeschwindigkeit und Simulationsgeschwindigkeit und Status 0.5, 1, 2, 5 x RT bis max
Online Anzeige Online Anzeige des Manövers
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� Ladezyklus mit Anbaugerät
� Schiebebetrieb mit Anbaugeräte
� Anhängerbetrieb
� Fahren von engen Kurven (Verspannungen im Antriebsstrang)
� Fahren auf Geländestrecke mit starker Längs- und Querneigung
� Fahren auf „matschigem“ Boden (Low-mu und mu-Split)
� Fahren mit hohem Schlupf und veränderlichem Reifendruck
� Fahren über Bodenunebenheiten
� Umkippen bei ausgefahrenem Anbaugerät
� …
Typische Beispiele für Testmanöver
Beispiel Geräteträger
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� Fahrleistung
� Arbeitsleistung der Anbaugeräte
� Kraftstoffverbrauch und Emissionen
� Fahrbarkeit
� Fahrkomfort
� Sicherheitsreserven
Typische globale Bewertungskriterien
Beispiel Geräteträger
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Beispiel Geräteträger
Online-Visualisierung des virtuellen Prototyps
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Beispiel Geräteträger
Realer Prototyp am Allrad-Rollenprüfstand
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Beispiel Geräteträger
Belastungsaggregate
Integrations- und Testplattform
Prüfstand
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Test
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Beispiel Geräteträger
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� Methode der modellbasierten Validierung ermöglicht die effiziente und präzise Analyse der globalen Fahrzeugeigenschaften in allen Phasen des Entwicklungsprozesses.
� Voraussetzung ist ein schneller und robuster Prozeß zur Modellerstellung und -bedatung aus unterschiedlichen Modell- oder Prüfstandsumgebungen.
� Erfordert effiziente und domänenübergreifende Verwaltung mittels Produktdaten-Managementsystemen.
� Verfügbarkeit aller relevanten Steuergerätefunktionen als ausführbarer Code (z.B. als AUTOSAR Komponente) oder in einem realem Steuergerät.
� Die Modellstruktur der einzelnen Teilsysteme des Fahrzeugs entspricht den späteren realen Prototypen und ermöglicht so den einfachen Austausch von Modell gegen Realteil am Prüfstand.
Zusammenfassung
Zusammenfassung
