Высокий

Jun 10, 2023

Porsche Engineering использует самые современные процедуры испытаний при разработке электроприводов, которые включают как испытания в реальных условиях, так и испытания, проводимые в виртуальной среде. Их использование может значительно сократить время разработки и уменьшить количество необходимых испытательных автомобилей.

Чтобы продолжать повышать эффективность разработки новых компонентов и систем для электроприводов, Porsche Engineering использует методы испытаний, специально адаптированные к требованиям высоковольтной техники. Например, высоковольтные батареи тестируются на испытательных стендах транспортных средств и компонентов в Битигхайм-Биссингене и Нардо, а для тестирования программного обеспечения импульсных инверторов (ПИ) доступны среды аппаратного моделирования. Это предполагает тестирование реального оборудования в виртуальной системе автомобиля.

ПИ играет ключевую роль в электромобилях, поскольку он преобразует постоянное напряжение аккумулятора в многофазное переменное напряжение и связанное с ним вращающееся поле для электродвигателя. Когда рекуперация энергии активна в режиме инерции, PI работает в противоположном направлении и преобразует напряжение переменного тока двигателя в напряжение постоянного тока, которое используется для зарядки аккумулятора. «Точное ПИ-регулирование для различных требований к производительности и комфорту в различных ситуациях вождения требует очень сложных алгоритмов управления и функций безопасности, которые необходимо тестировать перед вводом привода в эксплуатацию», — объясняет Рафаэль Банцхаф, руководитель технических проектов Porsche Engineering. «Это включает, например, обеспечение перехода системы привода в безопасное состояние в исключительных ситуациях, таких как авария с раскрытием подушки безопасности». До разработки системы PI-HiL испытания приходилось проводить в автомобиле или на реальном испытательном стенде, при этом всегда существовал риск того, что что-то может быть повреждено в случае ошибок программного обеспечения в блоке управления.

Поэтому компания Porsche Engineering разработала концепцию испытательного стенда для тестирования программного обеспечения PI, в который реальный ЭБУ PI интегрирован в виде аппаратного обеспечения (HiL). «ЭБУ точно такой же, как версия автомобиля, поэтому мы можем сделать надежные выводы о работе установленного программного обеспечения», — говорит Томас Фюхтенханс, инженер-разработчик Porsche Engineering. «Единственное изменение — это отключение высоковольтных компонентов от низковольтных компонентов, таких как плата PI-управления в ЭБУ. Это необходимо как по функциональным соображениям, так и по соображениям безопасности, но не влияет на испытания».

При проведении тестов HiL плата управления PI не активирует реальное оборудование, а скорее моделирует блок питания PI. Это, в свою очередь, связано с моделированием высоковольтной батареи, электродвигателя, системы автобуса и остальной части автомобиля, чтобы учесть влияние на ПИ-регулирование, вызванное такими системами автомобиля, как подушки безопасности или система управления тормозами, а водитель - на ПИ-управлении. И наоборот, моделирование передает данные виртуальных датчиков, такие как фазные токи и температуры, обратно в блок ПИ-управления, тем самым замыкая контур управления. Из-за высоких требований к возможностям реального времени моделирование аккумулятора и остальной части автомобиля выполняется на компьютере реального времени (RTPC), а еще более быстрые FPGA (программируемые пользователем вентильные матрицы), которые позволяют моделировать времена в наносекундном диапазоне используются для силовой электроники и электродвигателя.

Объемы испытаний, возможные на испытательном стенде HiL, в первую очередь включают функциональные тесты в соответствии с требованиями спецификации, а также флэш-тесты нового программного обеспечения, проверочные тесты в качестве меры безопасности перед проведением дальнейших анализов в автомобиле, а также тесты интерфейсов, диагностических функций, время выполнения, а также тестирование кибербезопасности и виртуальной выносливости. «Хотя мы не можем полностью заменить испытания на реальных испытательных стендах или в автомобиле с помощью PI-HiL, мы можем значительно сократить их объем, тем самым облегчая нагрузку на реальные испытательные стенды и значительно снижая затраты, а также повышая безопасность», — сообщает Банцхаф. .