antriebstechnik 4/2020

STEUERN UND

STEUERN UND AUTOMATISIEREN SERVOREGLER LENKUNGSKOMPONENTEN REALITÄTSNAH ERPROBEN Lenkungssysteme werden bereits früh im Entwicklungsprozess auf mechanischen Lenkungsprüfständen von dSpace erprobt und abgestimmt. Latenzfrei und hochdynamisch angesteuert werden sie dabei durch modulare Einzel- und Mehrachsantriebssysteme. Michael Deseniss ist Vertriebsingenieur bei der Keba Industrial Automation Germany GmbH in Lahnau Mit dem Antriebssystem ServoOne bietet Keba Industrial Automation Germany GmbH aus Lahnau, vormals LTI Motion GmbH, leistungsfähige Servoregler für eine Vielzahl von Anwendungen an. Das modulare Konzept der Produktfamilie und die flexible Hardware ermöglichen eine optimale Integration in unterschiedlichsten Prüfaufgaben. Die dSpace GmbH, die seit über 30 Jahren integrierte Hardware- und Software-Werkzeuge für die Entwicklung und den Test von Steuergeräten entwickelt und vertreibt, nutzt das Antriebssystem in verschiedenen Hardware-in-the-Loop- Prüfständen (HiL). Mit diesen werden im Rahmen realitätsnaher Funktions- und Belastungstests physikalische Anregungen auf Elektromotoren, Getrieben, Radarsystemen oder Lenkungssystemen detailgetreu nachgebildet. Mehr Tempo in der Entwicklung, mehr Sicherheit beim Testen, schnelle Reaktionszeiten, globale Verfügbarkeit – das ist das Credo 44 antriebstechnik 2020/04 www.antriebstechnik.de

STEUERN UND AUTOMATISIEREN des Unternehmens. Als Komplettanbieter u. a. für schlüsselfertige, hochdynamische und präzise Brems-, Lenkungs- und Radarprüfstände oder als Entwicklungspartner von externen Prüfstandsbauern. PRÄZISE ABSTIMMUNG DER LENKUNGS KOMPONENTEN Lenkungsprüfstände stellen ein wichtiges Werkzeug zur Forschung und Entwicklung von elektromotorisch unterstützten Lenksystemen und zur Qualitätssicherung in deren Fertigung dar. Im Entstehungsprozess von Komponenten und Teillösungen dienen sie allgemein dazu, diese frühzeitig zu testen, um sie zeitnah und gezielt optimieren zu können. Für alle Funktions- und Belastungstests muss die Einsatzumgebung der jeweiligen Komponente, bspw. einer Servolenkung, realitätsnah nachgestellt werden – denn ein Testen erst im fertigen Fahrzeug wäre viel zu spät und viel zu teuer. „Eine latenzarme Einprägung der physikalischen Stellgrößen im Closed- Loop-Betrieb ist erforderlich, wenn man das Ver halten von Lenkungskomponenten auch in fahrdynamischen Grenzbereichen realitätsnah erproben und abstimmen will. Gerade bei Lenkungsprüfständen, die nicht nur für funktionale Tests, sondern auch zur Absicherung sicherheitskritischer Anforderungen genutzt werden“, sagt Matthias Deter, Group Manager Engineering bei dSpace. „Hinzu kommt die hohe Präzision durch die synchrone Antriebstechnik. Diese basiert auf dem für uns offenen, 125 µs schnellen TWINsync-Protokoll von Keba, das in Verbindung mit unserer Echtzeit-Hardware Regelungskonzepte ermöglicht, die diese hohe Stellgenauigkeit auch bei hochdynamischen Anregungen, z. B. der Simulation von Kopfsteinpflaster, gewährleisten.“ Wenn es um größere Leistungen geht, wie sie etwa für Getriebeprüfstände benötigt werden, steht dSpace als Partner und Lösungsanbieter in vielen aktuellen Entwicklungsbereichen der Automobilindustrie zur Verfügung. Diese reichen von der Elektromobilität über die automobile Vernetzung bis hin zum autonomen Fahren. Zum Kundenstamm gehören daher auch nahezu alle namhaften Automobilhersteller und -zulieferer. Darüber hinaus werden Systeme von dSpace auch in der Luft- und Raumfahrt sowie in anderen Industriebereichen eingesetzt. Mit rund 1 800 Mitarbeitern weltweit ist das Unternehmen am Sitz in Paderborn, mit drei Projektzentren in Deutschland sowie durch lokale dSpace Gesellschaften in den USA, Großbritannien, Frankreich, Japan, China und Kroatien vertreten. EINSATZUMGEBUNGEN REALITÄTSNAH SIMULIEREN Die Entwicklung und der Bau von mechanischen Prüfständen für Fahrzeugkomponenten und Verkehrssituationen erfolgt auf der Basis der echtzeitfähigen Simulationsmodelle (Automotive Simulation Models) des Unternehmens. „Mit den verschiedenen Simulationsmodellen für den HiL-Betrieb virtualisieren wir bei der Simulation von Komponenten deren echte Welt, d. h. deren statische und dynamische Einsatzumgebung“, erklärt Matthias Deter. Für die Lenkungsprüfstände, die das Unter nehmen in Kundenprojekten entsprechend der jeweiligen spezifischen Anforderungen konzipiert, spielen elektrische Antriebe eine zentrale Rolle. So bieten sie eine gute Kombina tion aus Dynamik und Energieeffizienz und ermöglichen eine überschaubare, einfache Infrastruktur des Prüfstandes. Sie sind leicht zu regeln und eröffnen vielfältige Möglichkeiten der Anwendungsorientierung. „Auf den mechanischen Prüfständen wird ein Teil des Prüflings logisch und elektrisch über die HiL-Simulation bedient, während die mechanischen Abgänge über die Antriebstechnik und Mechatronik angebunden werden“, erklärt Matthias Deter das Zusammenspiel. Um die äußeren Einflüsse bspw. bei der Lenkungsprüfung als möglichst realiätsnahe Drehmomente bzw. Kräfte einprägen und das Verhalten der Komponente hochdynamisch testen zu können, bedarf es einer entsprechend leistungsstarken und dynamischen Antriebsregelung, wie sie die ServoOne-Servoregler von Keba bieten. DIE IDEE „Immer schnellere Entwicklungszyklen erfordern das Testen von Teillösungen der Fahrzeugkomponenten bereits in der Entwicklungsphase. Hardware-in-the-Loop-Prüfstände erfordern ein latenzarmes, präzises und dynamisches Antriebssystem, um realitätsnahe Funktions- und Belastungstest durchführen zu können. Der Artikel beschreibt anhand eines Kundenprojekts, wie die Keba Industrial Automation mit dem flexibel einsetzbaren Antriebssystem der ServoOne-Reihe als energieeffizientes Mehrachssystem mit Rückspeisung diese Anforderungen erfüllen kann.“ Michael Deseniss, Vertriebsingenieur, Keba Industrial Automation Germany GmbH www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2020/04 45