Kalibrierung von Motorsteuergeräten mittels virtueller Methoden

Abstract

Hardware-in-the-Loop (HiL) Systeme werden seit langem erfolgreich zum Testen der Softwarefunktionalität von Steuergeräten eingesetzt. In letzter Zeit rückt jedoch auch die virtuelle Kalibrierung von Steuergeräten mehr und mehr in den Fokus, da sie einen klaren Vorteil bezüglich Zeit und Kosten bietet. Hier ist es aufgrund der echtzeitfähigen physikalischen Streckenmodelle in Kombination mit einem realen Motorsteuergerät möglich das Systemverhalten des realen Betriebs inkl. der Emissionsvorhersage realitätsnah abzubilden. Dies erspart aufwendige Fahrzeugtests, die insbesondere im Zuge der Herausforderungen der gegenwärtigen RDE (Real Driving Emissions) Gesetzgebung massiv gestiegen sind. In diesem Beitrag wird eine HiL-basierte Entwicklungsmethodik vorgestellt, die sowohl die Anforderungsentwicklung aus der Fahrzeugapplikation, den Aufbau, als auch die eigentliche virtuelle Kalibrierung umfasst. Besonders beleuchtet wird die systematische und zielgerichtete Entwicklungsmethode, da diese entscheidend für eine zeit- und kosteneffiziente Virtualisierung ist. Dabei spielen auch die Modell- und Systemgüte eine besondere Rolle. Diese umfassen das gesamte Umfeld für die Fahrzeugsimulation, zu der Motor-, Abgasnachbehandlungs-, Getriebe-, Chassis/Reifen- und Fahrermodell gehören. In diesem Beitrag werden repräsentative Methoden vorgestellt, welche besonders für den Einsatz zur virtuellen Kalibrierung je nach Anforderungen geeignet sind. Zunächst werden die diversen Anforderungen der Prozess- und Modellierungstechniken für die virtuelle Kalibrierung systematisch entwickelt. Im Anschluss daran liegt der weitere Fokus auf der Entwicklung technischer Lösungen und Methoden, welche die identifizierten Anforderungen erfüllen, um einen möglichst schlanken Entwicklungsprozess durch Reduzierung teurer Hardwaretests zu realisieren und die Gesamtqualität zu erhöhen. Zur Evaluierung der Entwicklungsmethodik werden die Simulationsergebnisse der Referenzantriebskonfigurationen zur virtuellen Applizierung der Motorsteuergeräte präsentiert. Anhand der gewählten Applikationsbeispiele wird diese ganzheitliche simulationsgestützte Entwicklungsmethodik erprobt.