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antriebstechnik 11/2020

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antriebstechnik 11/2020

SPS CONNECT

SPS CONNECT 2020 MEHRACHS-SERVOREGLER KOMPAKT, ERWEITERBAR UND PRÄZISE FÜR DIE VERKEHRSSICHERHEIT DIE IDEE Fahrerassistenzsysteme erhöhen die Sicherheit im Straßenverkehr und bilden bedeutende Bausteine auf dem Weg zum autonomen Fahren. Solche Systeme werden in Hardware-in-the-Loop-Prüfständen simuliert. Diese Prüfstände erfordern ein latenzarmes, präzises und dynamisches Antriebssystem, um realitätsnahe Funktionsund Belastungstests durchführen zu können. Radar dient der Sicherheit im Straßenverkehr nicht nur in Form von Radarfallen. Auch die für das autonome Fahren wegweisenden Fahrerassistenzsysteme wie ACC-Abstandsregeltempomate (active cruise control) und AEB-Notbremssysteme (autonomous emer gency breaking) sind radargestützt. Solche Systeme werden lange vor dem Einbau in Fahrzeuge auf den Overthe-Air-Radarprüfständen für Hardware-in-the-Loop (HiL) Anwendungen von dSpace getestet. Mit an Bord der HiL-Prüfstände: Mehrachs-Antriebssysteme ServoOne CM von Keba Germany, die es mit ihrer hohen regelungstechnischen Dynamik und Präzision ermöglichen, unterschiedlichste Fahr- und Umgebungssituationen praxisnah zu simulieren. Michael Deseniss, Vertriebsingenieur Industrie Automation bei Keba Industrial Automation GmbH (vormals LTI Motion GmbH) in Lahnau „Die hohe Dynamik und Präzision bei der Simulation und Prüfung von Radarsensoren für Fahrassistenzsysteme machen die mechatronischen HiL-Prüfstände von dSpace zu einem wichtigen Entwicklungswerkzeug. Das Mehrachssystem ServoOne CM von Keba ermöglicht es, radarbasierte Fahrzeugfunktionen in synchronisierten HiL-Umgebungen in Echtzeit und realitätsnah zu testen – und so die Sicherheit konventioneller und autonomer Fahrzeuge in den vielfältigsten Verkehrsszenarien ständig zu verbessern.“ Michael Deseniss, Vertriebsingenieur Industrie Automation bei Keba Industrial Automation GmbH 34 antriebstechnik 2020/11 www.antriebstechnik.de

SPS CONNECT 2020 SKALIERBARES KOMPLETT-ANTRIEBSSYSTEM Mit dem skalierbaren Antriebssystem SystemOne CM bietet Keba ein leistungsfähiges Komplettsystem für eine Vielzahl von Anwendungen an. In den HiL bei dSpace werden im Rahmen realitätsnaher Funktions- und Belastungstests physikalische Größen auf Elektromotoren, Getriebe, Lenkungssysteme oder Radarsysteme detailgetreu nachgebildet. „Gerade in Radarprüfständen, die eine Overthe-Air-Simulation des Radarsensor-Front-Ends ermöglichen, ist eine hochdynamische Bewegung und exakte Positionierung der Antennen besonders wichtig“, erklärt Matthias Deter, Group Manager Engineering bei dSpace. „Nur so lassen sich unterschiedlichste Fahr- und Umfeldsituationen in Sekundenbruchteilen nachbilden.“ DSPACE TESTET MECHATRONISCHE SYSTEME Seit über 30 Jahren entwickelt und vertreibt die dSpace GmbH integrierte Hard- und Software-Werkzeuge für die Entwicklung und den Test von Steuergeräten. Damit ist das Unternehmen heute ein weltweit führender Anbieter von Lösungen für die Entwicklung und den Test mechatronischer Regelungssysteme. Zum Kundenstamm gehören nahezu alle namhaften Automobilhersteller und -zulieferer. Darüber hinaus werden Systeme von dSpace auch in der Luft- und Raumfahrt sowie in anderen Industriebereichen eingesetzt. Mit mehr als 1 800 Mitarbeitern weltweit ist dSpace am Sitz in Paderborn, an weiteren Standorten in Deutschland und Europa sowie in den USA und Ostasien vertreten. Mit Keba aus Lahnau arbeitet das Unternehmen bereits seit mehr als zehn Jahren zusammen. SENSOREN IN DREHBAREN RINGSEGMENTEN Die Entwicklung und der Bau von mechanischen Prüfständen für Fahrzeugkomponenten und Verkehrssituationen erfolgt auf der Basis echtzeitfähiger Simulationsmodelle (Automotive Simulation Models). „Mit den verschiedenen Simulationsmodellen für den HiL-Betrieb virtualisieren wir für den Test von Komponenten deren echte Welt, das heißt, deren statische und dynamische Einsatzumgebung“, erklärt Matthias Deter. „Reale Fahrtests lassen sich durch solche Labortests von Radarsensoren mit echten Radarwellen overthe-air vermeiden. Das entwicklungsbegleitende Testen von Teillösungen verkürzt die Entwicklungszeit erheblich.“ In den Radarprüfständen erzeugt ein integriertes, fahrzeugindividuelles Frontend Radarwellen, die von Sensoren erfasst werden. Die Sensoren sind in mehreren Lagern übereinander in motorisch drehbare Ringsegmente integriert. „Die empfangenen Signale können in ihrer Laufzeit und Dämpfung modifiziert werden. Zudem lässt sich durch Drehen der Ringe der Einstrahlwinkel verändern, so dass feste wie auch mobile Hindernisse jeglicher Größe in allen Entfernungen und Richtungen zum Fahrzeug simuliert werden können“, fasst Matthias Deter die Prüfszenarien zusammen. Dies verdeutlicht, wie wichtig eine hochdynamische und präzise Ansteuerung und Regelung der Antriebe für die Drehsegmente ist. Diese ist die Grundlage für eine realitätsnahe und latenzarme Umweltsimulation. Um die Radarprüfstände darüber hinaus platzsparend, erweiterbar und für Langzeittests über mehrere Wochen robust auslegen zu können, bedarf es einer entsprechend konzipierten Antriebsregelung. SERVOONE CM FÜR ECHTE ECHOS Das kompakte Mehrachssystem ServoOne CM ermöglicht die Modifikation der Signale zur Simulation unterschiedlicher Hindernisse und Verkehrsteilnehmer und trägt so zu einer Virtualisierung der „echten“ Welt bei Die Radarprüfstände von dSpace sind kompakt und mobil ausgelegt, um sie für die Simulation neuer Fahrzeug-Frontends oder neuer radarbasierter Assistenzfunktionen nutzen zu können. „ServoOne CM bietet uns hier den Vorteil einer sehr platzsparenden Bauweise“, sagt Matthias Deter. „Die 5-Achs-Regelung benötigt wenig Bauraum und bringt auch durch ihr geringes Gewicht klare Vorteile, was für die Mobilität der Prüfstände ideal ist.“ Unterstützt wird das platzökonomische Design des ServoOne CM durch eine durchdachte und einfache Verbindungs- und Anschlusstechnik. „Dadurch ist die Mehrachsregelung der Prüfstände auch leicht erweiterbar“, so Matthias Deter. Im Betrieb zeichnen sich die Servoregler der Baureihe ServoOne durch schnelle Zykluszeiten aus, die zugleich eine sehr dynamische und präzise Antriebsregelung der Drehsegmente im Radarprüfstand ermöglichen. Hierfür steht beim ServoOne CM pro Mehrachsmodul jedem integrierten Achsregler jeweils ein eigenes leistungsfähiges Antriebs-ASIC mit integriertem 32 bit-Mikrocontroller zur Verfügung. Dadurch bietet der ServoOne CM als Mehrachssystem – vergleichbar mit einem Einzelachsregler – bei jeder Achse die gleiche ungeteilte Rechenleistung. Die motor- und abtriebsseitige Wegmessung mit Absolut-Encodern schließt Ungenauigkeiten in der rotativen Bewegung der Drehelemente aus. Zugleich werden mögliche Geberfehler oder Phasenverzögerungen reglerintern kompensiert. Unterstützt durch eine integrierte Rauschunterdrückungsfunktion erreicht der ServoOne CM eine hohe Regelungsgüte und Präzision. ENERGIEEFFIZIENTE REGELUNGSTECHNIK Das Mehrachssystem der Baureihe ServoOne CM von Keba sammelt auch durch eine energieeffiziente Konzeption Pluspunkte. Es ist optional mit einer aktiven sinusförmigen Netzrückspeisung zur Rekuperation ausgestattet. Dadurch besteht die Möglichkeit einer Blindleistungskompensation, welche sich positiv auf die Netzstabilität auswirkt. Diese Technologie ermöglicht es auch, teure Lastspitzen aus dem Netz zu reduzieren. Die benötigte Energie wird dann nicht aus dem Netz, sondern aus dem gemeinsamen Gleichspannungszwischenkreis entnommen, der durch zusätzliche Zwischenkreiskapazitäten erweitert werden kann. Dies gewährleistet einen sehr energieeffizienten Betrieb des Mehrachssystems. Ein weiterer Vorteil ist der Zwischenkreis, der auf eine konstante Spannung geregelt wird. Damit steht für die Antriebe immer die gleiche Versorgungsspannung zur Verfügung. So ist die maximale Leistung, die die Prüfstandsantriebe erreichen können, weltweit identisch. Fotos: Keba/dSpace www.keba.com www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2020/11 35

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