Vom Verbrennungs-HiL zum Hybrid-HiL mit der E-Motorkarte von MicroNova

Vorhandene NovaSim HiL-Systeme zur Simulation von Verbrennungsmotoren können für den Test von E-Motor-Steuergeräten nachgerüstet werden.

(PresseBox) (Landshut, ) Mit der NovaSim-E-Motorkarte hat MicroNova eine Lösung vorgestellt, die vorhandene Verbrennungs-HiLs um Funktionalitäten zur Simulation von Elektromotoren erweitert. Im Vordergrund des Einsatzes der E-Motorkarte steht der Test der Softwarefunktionen des Steuergeräte-Controller-Boards. Besonders im Rahmen der Hybridentwicklung sind die Testanforderungen an das Energiemanagement sehr hoch, um die Einsparpotenziale eines Hybridfahrzeugs voll ausschöpfen zu können. Um diese Anforderungen zu erfüllen, kann MicroNova bereits im Einsatz befindliche NovaSim-Systeme durch die auf FPGA-Technologie basierende NovaSim-E-Motorkarte ergänzen.

Parametrierung und Anbindung des Fahrzeugmodells
Um das E-Motormodell in ein bestehendes Fahrzeugmodell einzubinden, steht ein Simulink-Blockset für den Austausch relevanter Größen wie Drehzahl und Drehmoment zwischen Fahrzeug- und E-Motormodell bereit. Die Parametrierung der für einen E-Motor typischen Größen wie Polpaarzahl, Widerstände und Induktivitäten erfolgt ebenfalls über das E-Motor-Blockset und kann zur Laufzeit verändert werden. Somit können auch besondere Testfälle, wie sich durch Erwärmung ändernde Motorparameter, abgedeckt werden.

MicroNova hat bei der BMW Group bereits ein vorhandenes NovaSim-System mit der E-Motorkarte zu einem NovaSim4Hybrid aufgerüstet. Ein auf diese Weise erweitertes 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 Vollhybridfahrzeuge überprüfen und optimieren lässt. Die NovaSim-E-Motorkarte kann Tests der Softwarefunktionen des Steuergeräte-Controller-Boards durchführen, indem sie die gesamte Leistungselektronik des Steuergeräts im HiL-System simuliert.

Leistungsspektrum der E-Motorkarte
- 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 High- und Lowside-Transistoren inklusive Totzeiten vermessen und damit eine genaue Modellierung der drei Phasenspannungen erreicht.

- 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 zusätzlicher Synchronisierungssignale, 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 anwenderspezifische Anpassung an weitere Positionssensoren ist möglich.

Cluster Mikrosystemtechnik

Die MicroNova AG ist ein seit mehr als 20 Jahren etablierter Anbieter von Prüf- und Simulationssystemen und beschäftigt mittlerweile 85 Mitarbeiter. Neben Automotive und Testautomation bietet MicroNova auch Produkte, Lösungen und Dienstleistungen im Bereich Telekommunikation & Netzmanagement. Das Software- und Systemhaus mit Hauptsitz in Vierkirchen im Münchener Norden hat weitere Standorte in Wolfsburg und Ingolstadt.
Gegründet wurde MicroNova im Jahr 1987 von Josef W. Karl, der auch heute noch Alleinaktionär der MicroNova AG ist. Zu den Kunden zählen namhafte Unternehmen wie Volkswagen, Audi, BMW, EADS, E.ON, O2, Nokia Siemens Networks und SIEMENS.

Die MicroNova AG ist Mitglied im Cluster Mikrosystemtechnik.

Unternehmen miteinander zu vernetzen und mit anwendungsorientierten Forschungeinrichtungen ins Gespräch zu bringen, das ist die Aufgabe des Clusters Mikrosystemtechnik. Als fachlich kompetenter, neutraler und wirtschaftlich unabhängiger Partner unterstützen wir mittelständische Unternehmen darin, ihre Wettbewerbsfähigkeit und Innovationskraft nachhaltig zu stärken.

Derzeit hat der Cluster Mikrosystemtechnik rund 60 Mitglieder, vom Ein-Mann-Ingenieurbüro über Hochschulen und Forschungseinrichtungen bis zum weltweit agierenden Großunternehmen. Rund 2/3 unserer Mitglieder sind kleine und mittelgroße Unternehmen (KMU). Neben den Mitgliedern unterstützen über 150 weitere Unternehmen, Hochschulen und Forschungseinrichtungen unsere Arbeit als aktive Partner.

Der Cluster Mikrosystemtechnik wurde 2005 gegründet. Mit weit über 30 eigenen Veranstaltungen, Gemeinschaftsständen auf 9 Messen mit über 50 teilnehmen Unternehmen sowie über 15 Forschungsprojekten hat sich der Cluster mittlerweile eine starke Position im süddeutschen Raum und den angrenzenden Regionen erarbeitet.

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