Nach der Bus2Bus in Berlin erneut eine Messepremiere für uns: Die Automotive Testing Expo in Stuttgart, die vom 21. bis 23. Mai stattfand. War in Berlin nur eine Baustelle etwas hinderlich, waren es in Stuttgart die Wege. Allein die Reise ist von Braunschweig aus schon ein ordentliches Unterfangen, was sich auf 6 bis 7 Stunden ausweiten kann. Zudem hatte uns der Sommer mal wieder verlassen und es regnete ununterbrochen. Die Messe selbst ist genau am Stuttgarter Flughafen, sodass ich nochmals locker 45 Minuten S-Bahn-Fahrt hinter mich bringen musste. Die Hallen selbst waren nur über den Ost-Eingang erreichbar, sodass man weitere 20 Minuten einplanen musste, um am Stand zu sein.

Übersichtlichkeit in den Messehallen

Nach diesen Wegtorturen hatte ich allerdings wieder tolle und informative Gespräche mit interessierten Journalisten. Die Messe selbst war auch recht geräumig und nicht zu überfüllt. Durchaus angenehmer als eine embedded world. Die Testing Expo ist allerdings auch eine Spezial-Messe, die nur von ausgewählten Journalisten besucht wird.

Dieses Mal war ich sowohl mit meinem Kunden in-tech als auch Nordsys vor Ort, die ihre aktuellen Automotive-Dienstleistungen vorführten. Im Fokus bei beiden die HiL-Systeme, die bei den Pressevertretern sehr gut ankamen. Wir vereinbarten verschiedenste Fachartikel.

Doch was genau ist ein HiL-System?

Die HiL-Simulation ist eine Testtechnik, die hilft, Entwicklungskosten zu senken und die Qualität eines Fahrzeugs zu erhöhen. HiL steht für „Hardware in the Loop“. Es ist ein System, das Automobilingenieuren hilft, ein Fahrzeugsteuerungssystem schneller als je zuvor zu entwickeln, daher wird es auch als Rapid Control Prototyping (RCP) bezeichnet.

Warum benötigen wir dieses?

Angetrieben von staatlichen Vorschriften und der Marktnachfrage nach einem besseren Kraftstoffverbrauch und mehr Leistung haben sich das Design moderner Automobile und der Prozess ihrer Entwicklung verändert. Gedrängt durch diese Herausforderungen hat sich das Automobil von einem meist mechanisch-hydraulischen System zu einem komplexen mit Automobilelektronik- und Softwarealgorithmen entwickelten Objekt entwickelt. Die Software ist dabei in elektronischen Steuergeräten implementiert.

Vielfältige Steuerungen im Automobil

In den heutigen Fahrzeugen gibt es buchstäblich Dutzende von Steuerungen, die unter der Motorhaube, hinter den Karosserie-Innenverkleidungen und sogar in einigen Fällen unter dem Sitz verstreut sind, die jeweils einer bestimmten Aufgabe gewidmet sind (einige so einfach wie das Entriegeln Ihrer Türen, man den Schlüsselanhänger drückt, andere so wichtig wie das Auslösen von Airbags und wieder andere zur Steuerung von Fahrzeugantriebssystemen wie Motoren/Getrieben/Motoren).

Simulation in Echtzeit

Die HiL-Simulation ist eine dynamische Testtechnik, die das I/O-Verhalten eines physikalischen Systems simuliert, das in Echtzeit mit einem Steuergerät verbunden ist. Hardware-in-the-Loop-Tests ermöglichen es dem Konstrukteur, das Echtzeitverhalten und die Eigenschaften seines physikalischen Systems zu simulieren, sodass Prototyp- oder Produktionsleitsystemsoftware getestet werden kann, ohne dass die eigentliche Hardware oder Betriebsumgebung benötigt wird. Dazu muss das Anlagenmodell echtzeitfähig sein. Ein typisches HIL-System besteht mindestens aus einem Simulator und Peripheriegeräten, die mit dem Simulator verbunden sind. Typische Peripheriegeräte, die in einer solchen Konfiguration verdrahtet werden, sind Controller, Sensoren, Aktoren und alle benötigten CAN-Busse.

Was ist der Vorteil?

Um kostspieliges Try-and-Error zu vermeiden, können Fehler während der Simulation frühzeitig erkannt werden, bevor der Controller auf das eigentliche Gerät angewendet wird. Der offensichtlichste Vorteil der HIL-Simulation besteht darin, dass die realen Bedingungen ohne die eigentlichen Risiken erreicht werden. So kann beispielsweise ein Autopilot gründlich getestet werden, ohne ein 200 Millionen Dollar teures Flugzeug zu gefährden. Aber es gibt noch viele andere Vorteile der HIL-Simulation. Mit einem HiL kann man die Steuergeräte unter extremen Bedingungen testen, die in der Praxis möglicherweise nicht realisierbar sind. Der Anwender kann die winterlichen Straßenverhältnisse für das zu prüfende Fahrzeug auch bei sommerlicher Hitze simulieren. Zudem kann er das Steuergerät bis an die Grenzen testen – bis zur maximalen Geschwindigkeit, die ein Auto theoretisch fahren kann.

Robuste, hochpräzise Echtzeit-HIL-Simulationen ermöglichen nicht nur eine kürzere Time-to-Market durch Verkürzung der Entwicklungszeit, sondern reduzieren auch die Kosten, da die Notwendigkeit einer tatsächlichen Hardware während des Tests und die damit verbundenen Wartungskosten entfallen.

Mit diesen Automotive-Technologie-Themen verabschiede ich mich nun gleich in die Vorbereitungen zur nächsten großen Messe – der sensor+test in Nürnberg!