對(duì)于單件小批量生產(chǎn)企業(yè)和擁有大量相似車型的制造企業(yè)來(lái)說(shuō)，快速、靈活和高性價(jià)比的綜合檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)技術(shù)起著極其重要的作用。德國(guó)肯普滕應(yīng)用技術(shù)大學(xué)就為 ABT e-Line 有限公司開(kāi)發(fā)實(shí)施了這樣一個(gè)試驗(yàn)臺(tái)，它能夠用于檢測(cè)各種車型的性能，比如已完成電動(dòng)轉(zhuǎn)型的大眾(VW)廂式車。倍福基于 PC 的控制技術(shù)的核心特征之一是使用標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)組件。

　　肯普滕應(yīng)用技術(shù)大學(xué)(HS Kempten)研發(fā)的試驗(yàn)臺(tái)主要用于車輛功能測(cè)試。該試驗(yàn)臺(tái)是在肯普滕應(yīng)用技術(shù)大學(xué)專門研究汽車和自動(dòng)化領(lǐng)域應(yīng)用及開(kāi)發(fā)課題的控制工程和車輛系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室中開(kāi)發(fā)而成。實(shí)驗(yàn)室在 2016 年成立初期，主要測(cè)試單個(gè)零部件的可靠性，后來(lái)其活動(dòng)范圍逐漸擴(kuò)大至復(fù)雜的完整系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)，甚至還包括教學(xué)活動(dòng)。

　　試驗(yàn)臺(tái)不僅可以測(cè)試新車輛和新功能，而且還能夠檢查各個(gè)功能之間如何相互影響。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，車輛可以在其原有的適于行駛的狀態(tài)下進(jìn)行測(cè)試，而不用像大多數(shù)傳統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)那樣必須進(jìn)行改裝。

　　對(duì)于電動(dòng)汽車，試驗(yàn)臺(tái)主要測(cè)試通過(guò)高壓電池包供電的暖通空調(diào)系統(tǒng)是否會(huì)對(duì)打開(kāi)和關(guān)閉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)以及駕駛等車輛最重要的功能產(chǎn)生影響，測(cè)試內(nèi)容包括規(guī)定測(cè)試周期，反復(fù)啟動(dòng)、停止車輛以及讓車輛提速。車輛狀態(tài)會(huì)因測(cè)試結(jié)果發(fā)生變化，即暖通空調(diào)系統(tǒng)打開(kāi)或關(guān)閉，電池的充電水平也因此改變。通過(guò)肯普滕大學(xué)的試驗(yàn)臺(tái)，該測(cè)試過(guò)程可以完全獨(dú)立地運(yùn)行幾個(gè)小時(shí)甚至幾天。這個(gè)過(guò)程包括連續(xù)采集試驗(yàn)臺(tái)和車輛中的數(shù)據(jù)，以便對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并轉(zhuǎn)化為最終的測(cè)試結(jié)果?！?/p>

　　—— 肯普滕大學(xué) Allg?u 研究中心 研究助理

　　Florian Zerbes

　　01、試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)

　　與車輪連接的電機(jī)輸出軸提供車輪滾動(dòng)阻力，模擬車輛在道路上行駛。車輛內(nèi)的機(jī)器人轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)火鑰匙，進(jìn)行換擋操作，以及操控車內(nèi)的各個(gè)按鈕，例如車內(nèi)氣候控制系統(tǒng)的按鈕。踏板上的直線電機(jī)按下油門和剎車踏板，而轉(zhuǎn)向電機(jī)則驅(qū)動(dòng)方向盤轉(zhuǎn)向。車外的第二個(gè)機(jī)器人將各種充電線插入充電插座和從充電插座拔出。

　　測(cè)量模塊用于采集車內(nèi)線束的電流和電壓，以便進(jìn)行后續(xù)分析。安裝有 TwinCAT 的倍福 C6030 超緊湊型工業(yè) PC 作為控制平臺(tái)，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)與各組件和車輛(通過(guò) CAN 總線)之間的通信。中央控制單元用于協(xié)調(diào)控制各個(gè)組件，可以使用不同的程序進(jìn)行各種不同的測(cè)試。9 個(gè)能夠集成任何 CAN 和 CANopen 設(shè)備的 EL6751 EtherCAT 單通道通信接口端子模塊確保將 CAN 設(shè)備無(wú)縫集成到 EtherCAT 控制系統(tǒng)中。

　　在試驗(yàn)期間，車輛會(huì)在真實(shí)的路面駕駛條件下進(jìn)行模擬。駕駛試驗(yàn)臺(tái)會(huì)根據(jù)仿真轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)動(dòng)車輪，甚至可以模擬車輪轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)。這種仿真試驗(yàn)真實(shí)度極高，可以使用相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)仿真駕駛員的動(dòng)作。大部分動(dòng)作由工業(yè)機(jī)器人執(zhí)行，以完成盡可能多的不同動(dòng)作。試驗(yàn)臺(tái)還可以模擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境，以及車輛如何與周圍環(huán)境進(jìn)行通信(例如通過(guò) GPS 系統(tǒng))。肯普滕應(yīng)用技術(shù)大學(xué)除了成功開(kāi)發(fā)試驗(yàn)臺(tái)之外，還為系統(tǒng)打造了一個(gè)數(shù)字孿生平臺(tái)。這不僅有利于實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)臺(tái)的預(yù)試車，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)全面的系統(tǒng)可視化和監(jiān)測(cè)。

　　02、工業(yè)技術(shù)助力降低成本、

　　提升靈活性

　　肯普滕應(yīng)用技術(shù)大學(xué)在開(kāi)發(fā)新的試驗(yàn)臺(tái)時(shí)，主要考慮如何讓系統(tǒng)盡可能地具有成本效益。只有使用逆變器、電機(jī)和控制器等標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)組件才能實(shí)現(xiàn)這一需求。另一個(gè)考慮因素是確保系統(tǒng)能夠快速安裝和拆卸，而且基本上不受車輛影響。因此，試驗(yàn)臺(tái)必須能夠方便地根據(jù)具體的應(yīng)用需求進(jìn)行調(diào)整。

　　我們開(kāi)發(fā)了一款能夠使用標(biāo)準(zhǔn)車輛接口測(cè)試大部分車輛功能的試驗(yàn)臺(tái)，無(wú)論是什么車型，都能夠通過(guò)快速連接、以最小的投入測(cè)試車輛的各個(gè)功能。我們?yōu)榇舜蛟炝艘粋€(gè)很好的替代方案，適用于車型眾多的汽車制造商，尤其是小批量汽車制造商?！?/p>

　　—— 肯普滕應(yīng)用技術(shù)大學(xué)的機(jī)械工程教授

　　Andreas Stiegelmeyr 博士

　　Florian Zerbes 補(bǔ)充說(shuō)道：“由于倍?？刂飘a(chǎn)品配備很多不同的工業(yè)組件接口，因此我們從中選用了幾款產(chǎn)品，構(gòu)成中央控制系統(tǒng)。更重要的是，通過(guò)添加 EtherCAT 端子模塊可以輕松擴(kuò)展控制系統(tǒng)，再加上 EtherCAT 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)非常靈活，因此可以根據(jù)整個(gè)空間情況進(jìn)行優(yōu)化布署。同時(shí)倍福可以提供大量軟硬件產(chǎn)品，這也意味著可以用最小的投入完成大量測(cè)量和控制任務(wù)。最重要的是，倍福基于 PC 的控制技術(shù)相對(duì)于汽車領(lǐng)域使用的很多系統(tǒng)，具有明顯的成本優(yōu)勢(shì)?！?/p>

　　03、用于確定測(cè)試序列的工具鏈

　　測(cè)試序列使用專門開(kāi)發(fā)的工具鏈在結(jié)構(gòu)化文本中編寫，并通過(guò)MATLAB?/Simulink? 生成。這樣可以將 TwinCAT 和 Simulink? 有效地結(jié)合使用。Florian Zerbes 說(shuō)道：“通過(guò) Simulink? 可以自動(dòng)生成包含硬件連接信息的功能塊。在編譯各自模型時(shí)，可以通過(guò) TwinCAT Automation Interface 自動(dòng)設(shè)置相應(yīng)的硬件連接，并在模型和硬件之間創(chuàng)建一個(gè)鏈路層?！毙碌墓ぞ哝溙峁┮韵鹿δ埽?/p>

　　毫不費(fèi)力地創(chuàng)建所需的 Simulink? 模型

　　輕松使用不同的數(shù)據(jù)庫(kù)

　　自動(dòng)連接硬件，并直接在 Simulink? 模型中配置

　　為用戶提供簡(jiǎn)潔明了的界面

　　工具鏈目前的重點(diǎn)是 CAN 總線，這意味著，例如，可以通過(guò) DBC 文件快速創(chuàng)建 CAN 信息塊。然后，像這樣的功能塊可以直接連接模型的其它部分，并且可以在 Simulink? 中配置硬件接口。用戶可以通過(guò) GUI 配置各個(gè)信息，并在 Simulink? 中直接配置硬件的其它接口。一旦 Simulink? 模型創(chuàng)建完畢，就可以通過(guò)工具鏈輕松連接 TwinCAT。用戶需要做的只是決定哪個(gè) Simulink? 模型與哪個(gè) TwinCAT 項(xiàng)目相連。

　　所有一切全部都可以自動(dòng)完成，同時(shí)，還可以調(diào)整 TwinCAT 項(xiàng)目使用的硬件或 PLC 項(xiàng)目的實(shí)施等。

　　ABT 公司對(duì)試驗(yàn)臺(tái)的評(píng)價(jià)

　　“肯普滕應(yīng)用技術(shù)大學(xué)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的試驗(yàn)臺(tái)讓我們能夠快速響應(yīng)不斷變化的客戶需求，在很短的時(shí)間內(nèi)就完成全新的車輛測(cè)試綜合方案的實(shí)施工作，全自動(dòng)測(cè)試所有車輛。因此，試驗(yàn)臺(tái)為我們整個(gè)開(kāi)發(fā)流程中的技術(shù)創(chuàng)新提供了支持?！?/p>