Hardware-in-the-Loop-System zur Verifikation eines Steuergerates fur den Antrieb eines Elektroautos

摘要

Um den komplexen technischen und gesetzlichen Anforderungen von Softwarelosungen fur die Regelung von elektrischen Antrieben gerecht zu werden, ist eine hohe Testtiefe der Regelungssoftware schon vor ihrem Einsatz im Fahrzeug unabdingbar. Hierzu ist eine simulierte Testumgebung erforderlich, welche es ermoglicht, die Software im geschlossenen Regelkreis auf der Ziel-Hardware in Echtzeit zu testen. Aufgrund der sehr hohen Dynamik eines elektrischen Antriebs und der daraus folgenden hohen geforderten Abtastrate der Regelung ist hier ein Echtzeitsystem notwendig, welches in der Lage ist, sowohl komplexe Modellteile des Antriebsstrangs im Nanosekundenbereich zu rechnen als auch von der Regelung benotigte Ausgangssignale des Antriebs im Megahertzbereich in hoher Qualitat bereitzustellen. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, hat sich Inside e-Car fur eine Losung aus National-Instruments-Komponenten entschieden, die unter enger Zusammenarbeit mit der MicroNova AG umgesetzt wurde. Durch eine geschickte Auslagerung von schnellen Modellkomponenten auf einen Field Programmable Gate Array (FPGA) und von langsameren Komponenten auf die CPU des Echtzeitsystems wurde die Echtzeitfahigkeit des Systems sichergestellt. Der synchrone Datenaustausch zwischen dem schnellen FPGA und der langsameren CPU war hier die grosste Herausforderung. Um eine hohe, automatisierte Testabdeckung zu erreichen und die Effizienz im Test zu steigern, wird zudem ein Testwerkzeug eingesetzt, welches durch (Fern-)Zugriff auf interne Parameter und Messgrossen des Echtzeitsystems in der Lage ist, das System zu stimulieren und sein Verhalten auf Korrektheit zu uberprufen.