Assistenz- und Regelsysteme müssen ihre Zuverlässigkeit in allen Straßenlagen, bei jeder Tagesform des Fahrers, in allen Fahrzeugvarianten, die ein OEM produziert und im Zusammenspiel mit allen anderen Regelsystemen einer immer komplexer werdenden Fahrzeugelektronik unter Beweis stellen.
Bild 1: Systemaufbau von Labcar und CarMaker.ETAS
Die Absicherung und Validierung der Funktionalität beginnt heute bereits lange bevor Prototypen, ja sogar bevor Hardwarekomponenten verfügbar sind.
Dies geschieht im virtuellen Fahrversuch. CarMaker auf Labcar verlagert Testmanöverkataloge von der Straße ins Labor, wobei Labcar die umfassende und offene Hardware-in-the-Loop-Umgebung (HiL) für die zu testenden Steuergeräte bietet. Dabei stehen mit einem Import-Klick beliebige Straßen und Teststrecken zur Verfügung. Der virtuelle Fahrer im CarMaker ist auf Knopfdruck aggressiv (Kurvenschneiden, Auffahren etc.) oder defensiv unterwegs, und die Fahrmanöver aus dem realen Fahrversuch fährt er reproduzierbar ab. Aus der Projektbibliothek lassen sich beliebige Fahrzeugvarianten (Motor, Chassis, Lenkung, Reifen etc.) auswählen, während andere Regelsysteme beispielsweise als Functional-Mock-up-Unit Teil des virtuellen Gesamtfahrzeuges sind. Die Genauigkeit der Simulation im „virtuellen Fahrversuch“ ist bereits so gut, dass OEMs sogar bei der Straßenfreigabe (Homologation) die Anzahl der Versuchsträger nachweislich reduzieren können.
CarMaker auf Labcar
Die Integration der beiden Simulationswerkzeuge Labcar von ETAS und CarMaker von IPG Automotive eröffnet neue Möglichkeiten, ereignisbasierte Tests mit hoch dynamischen Vorgängen im Labor durchzuführen: Kosten sinken, die Qualität nimmt zu. Durch die Automatisierung der Tests verringert sich die Dauer der Entwicklungszyklen, wodurch neue Fahrzeugmodelle früher marktreif sind. Die Kombination von Labcar mit CarMaker ist bereits in mehreren Kundenanwendungen im Einsatz.
Zwei Systeme kombiniert
Die Fahrdynamiksimulation CarMaker ermöglicht den Test neuer Systeme und Funktionen im virtuellen Fahrversuch. Dazu wird die zu testende Komponente in ein virtuelles Gesamtfahrzeug integriert und anschießend in der virtuellen Testfahrt untersucht. Für die Darstellung von Signalen, die eine Beurteilung des Fahrers erfordern (etwa für Komfortfunktionen), bieten CarMaker und die ETAS-Experimentierumgebung übersichtliche Benutzeroberflächen. Der Testverlauf wird über sogenannte Minimanöver zusammengestellt − analog zum realen Fahrversuch. Im Testverlauf lassen sich zudem weitere Ereignisse in Echtzeit mit einbeziehen und definierte Zustände in dynamischen Systemkomponenten verändern, etwa Sensoren oder CAN. Dies wird durch Command-Scripts sowie die sehr mächtigen und leistungsfähigen Hook-Mechanismen im Labcar-RTPC möglich, wobei Command-Scripts auch Minimanöver genannt und in Echtzeit ausgeführt werden. Dabei haben die Ingenieure Zugriff auf sämtliche Modellgrößen, die CarMaker und ETAS Labcar-Operator zur Verfügung stellen. Dies war bislang nur mithilfe komplexer Modellerweiterungen möglich.
Mit Labcar steht ein offenes, leistungsfähiges Multicore-HiL-System zur Verfügung. Die Hardware für die Simulation von Aktoren und Sensoren sowie elektrische Fehlersimulation liefert alles, was für die Anbindung der Steuergeräte nötig ist. Dadurch bieten sich neue Möglichkeiten, ereignisbasierte Tests mit hoch dynamischen Vorgängen im Labor durchzuführen, um so Systeme umfassend zu testen. Gleichzeitig sinken damit die Entwicklungskosten, während die Qualität der Prozesse steigt. Durch Testautomatisierung, beispielsweise mit ETAS Labcar-Automation, lassen sich zudem Entwicklungszyklen verkürzen und neue Fahrzeugmodelle schneller zur Marktreife bringen.
Bild 2: Virtuelle Teststrecke in CarMaker.ETAS
Aufbau des integrierten Systems
Der ETAS Labcar Real-Time PC (RTPC) bildet das zentrale Element des Systems, wobei dieser RTPC die Fahrstrecke simuliert (Bild 1). Mithilfe der Signal-I/O-Hardware werden Ausgangsgrößen an das Steuergerät angeschlossen und die dortigen Ausgangssignale des Steuergeräts digitalisiert. Hardwaresignale lassen sich über die Breakout-Box erfassen und verändern. Konfiguriert wird der Test über Labcar-Operator. Die Software bietet eine umfassende Signalgenerierung, -analyse und -visualisierung. So lässt sich beispielsweise das Fahrzeug-Cockpit nachstellen. CarMaker ist über ein Plug-in mit diesem System verbunden. Das Real-Time-Plug-in definiert, wie der Datenaustausch zwischen den beiden Applikationen erfolgt, wobei der Anwender so auch festlegen kann, welche Informationen zwischen CarMaker und Labcar-Operator ausgetauscht werden. Die neue Kombination von Labcar und CarMaker erlaubt eventbasierte HiL-Tests für hoch dynamische Funktionen und Fahrmanöver.
Tilo Allmendinger
Andreas Kunz
(av)
