Methode zur Optimierung von HiL-Modellen mittels einer Offline-Umgebung

Abstract

Für die Analyse von Steuergeräten vor dem Serieneinsatz werden Hardware in the Loop (HiL)- Simulatoren eingesetzt, die eine Vielzahl von Funktionen modellbasiert überprüfen und mögliche Applikationsfehler frühzeitig detektieren können.

Bei der AUDI AG wurde für eine thermodynamische, strömungsmechanische und verbrennungstechnische Vorgabe von Größen an das Steuergerät ein Ansatz gewählt, das auf einer standardisierten Anbindung von 1D-Motormodellen am HiL-Simulator in der Simulationsumgebung GT-POWER basiert.

In der frühen Modellbildungsphase für einen HiL-Einsatz, muss ein Modell auf Grund der hohen Geschwindigkeitsprämisse vereinfacht und neu abgestimmt werden. Dieser Prozess wird unter Umständen in einer Schleife so oft wiederholt, bis dass das Modell den Anforderungen bzgl. einer ausreichend hohen Rechengeschwindigkeit und Genauigkeit genügt. Weiterhin weist das Modell zahlreiche Stellgrößen auf, deren Kennlinien gleichsam bei jeder Modelländerung neu abgestimmt werden müssen. Durch die immer wiederkehrende Modellanpasungen, stellt sich eine online-Modellanbindung am Steuergerät über den HiL-Simulator als sehr zeitintensiv und vor allem fehleranfällig heraus.

In der vorliegenden Arbeit wird die Methode des virtuellen HiL-Prüfstandes als offline- Umgebung vorgestellt, welche vergleichbar ist mit einer Software in the Loop (Sil)-Vorgehensweise. Dabei wird modellseitig das System in seiner originalen Konstellation der Kopplung herausgeschnitten. Das Steuergerät wird ersetzt durch ein Stationärkennfeld für eine stationäre Modellabstimmung oder durch dynamische Messungen für eine transiente Modellabstimmung. Stellersignale, sowie Antwortsignale werden dabei dem Modell von aussen aufgeprägt. Auf dieser Basis können am Motormodell zu jedem beliebigen Betriebspunkt Ausgangsgrößen auf Ist- und Soll-Werte einander direkt gegenübergestellt und überprüft werden. Damit können Modelle modifiziert und immer wieder abgestimmt und damit HiL-tauglich gemacht werden, bevor diese produktiv am HiL zum Einsatz kommen. Die offline-Anbindung erlaubt dadurch auch nichtechtzeitfähigen Modellen den Einsatz, ohne dass es zu Fehlern oder einem Absturz führt, sowie es bei einer online-Anbindung der Fall wäre. Dadurch können Modelle schon während ihrer Aufbauphase gezielt in Richtung einer HiL-Einsetzbarkeit gelenkt werden.