Zollner validiert Steuergeräte mit HiL-Testsystem und Testautomatisierung von MicroNova

Spezialist für Electronic Manufacturing Services (EMS) Zollner Elektronik AG testet sicherheitskritische Steuergeräte mit einer kombinierten Lösung aus einem NovaSim-Fullsize-HiL samt Emulationsfunktion und EXAM

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Vierkirchen bei München, 09.08.2011: Die MicroNova AG hat bei der Zollner Elektronik AG ein umfassendes Paket zur Testautomatisierung und zur Simulation installiert, um sicherheitskritische Steuergeräte für die Automotive-Sparte zu überprüfen. Zollner mit Hauptstandort in Zandt im Bayerischen Wald nutzt einen Hardware-in-the-Loop-(HiL)-Simulator des Typs NovaSim Fullsize mit integriertem Emulator. Außerdem setzt das Unternehmen seit Inbetriebnahme des HiL-Simulators die von MicroNova gemeinsam mit Audi und Volkswagen entwickelte Lösung zur Testautomatisierung EXAM (EXtended Automation Method) ein.

MicroNova begleitete Zollner während des Entwicklungsprozesses als Gesamtintegrator. In diesem Zusammenhang übernahm das Unternehmen die Entwicklung und Inbetriebnahme des HiL-Testsystems und die Integration eines Emulators der Firma SET GmbH. Darüber hinaus installierte MicroNova vor Ort die als Freeware erhältliche Testautomatisierung EXAM. Nach der Installation von EXAM hatte MicroNova auch die Mitarbeiter von Zollner vor Ort geschult und gemeinsam Testfälle durchgeführt. Ein eigens für die Zollner Elektronik AG erstelltes Konzept ermöglicht es, das Testen mit EXAM optimal zu nutzen.

Simulation und Testautomatisierung aus einer Hand
„Der hohe Entwicklungs- und Vernetzungsgrad moderner Steuergeräte fordert nicht nur ein maßgeschneidertes Testsystem, sondern stellt auch spezielle Anforderungen an den ganzen Testprozess und somit auch an die Test-Toolkette“, erläutert Hubert Kraus, Entwicklung Leiter Qualität bei der Zollner Elektronik AG. „Bei der Entwicklung sicherheitskritischer Systeme werden von den geltenden Standards hohe Ansprüche an den Entwicklungs- und Testprozess gestellt. Dazu zählt auch die lückenlose Durchgängigkeit und Nachvollziehbarkeit von der Anforderung bis hin zum Testergebnis. Die Kombination aus EXAM und NovaSim mit Emulator ist ein wesentlicher Baustein, um diese Ansprüche zu erfüllen.“

Die Emulation ermöglicht Betriebszustände einzustellen, welche nur sehr schwer oder gar nicht mit realen Maschinen zu erreichen sind. Der Emulator bietet einen weiten Variationsbereich der Maschinenparameter sowie eine hohe Flexibilität, so dass ein sehr guter Abgleich an reale E-Maschinen möglich ist. Der Einsatz realer Komponenten würde es zwar ermöglichen, Steuergeräte unter realistischen Bedingungen zu qualifizieren – dieses Vorgehen hat jedoch einen Nachteil: „Der Aufwand, Maschinenparameter zu variieren oder kritische Arbeitspunkte zu betreiben, ist unverhältnismäßig hoch. Überdies wäre zusätzlich eine weitere E-Maschine notwendig, um ein Gegenmoment zu erzeugen“, erklärt Franz Dengler, Leiter Hardware-in-the-Loop bei MicroNova. „Eine elegante Alternative ist es daher, elektrische Antriebskomponenten durch eine Emulation der E-Maschine nachzubilden – in diesem Fall durch die Emulation eines Brushless-DC-Motors der SET GmbH.“

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MicroNova präsentiert Testautomatisierung und HiL-Simulation auf der Automotive Testing Expo

Live-Demo der neuen Version EXAM 3.0 gemeinsam mit MaTeLo sowie eines HiL-Simulators für Flexray

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Vierkirchen, 03.05.2011: Die MicroNova AG nutzt die diesjährige Automotive Testing Expo in Stuttgart vom 17. bis 19. Mai 2011, um neben Hardware-in-the-Loop-(HiL)-Simulation das Portfolio für Testautomatisierung vorzustellen. Das Unternehmen zeigt unter anderem Live-Demos von EXAM 3.0 (EXtended Automation Method). Diese jüngste Version der bei Volkswagen konzernweit eingesetzten Testautomatisierung wurde erst im ersten Quartal des Jahres vorgestellt. MicroNova zeigt außerdem mit ihrem französischen Partner ALL4TEC das nahtlose Zusammenspiel von EXAM und MaTeLo, einem Tool zum modellbasierten Testen. Vorführungen von HiL-Simulatoren, beispielsweise für den Flexray-Einsatz, ergänzen das Messeangebot. MicroNova ist am Stand 1720 in Halle 1 bei National Instruments vertreten.

Besonderes Augenmerk gilt den erweiterten Funktionen von EXAM: Besucher können sich unter anderem das integrierte Debugging und den „Teach & Replay“-Modus anschauen. Interessant für Testanwender ist auch das Zusammenspiel mit MaTeLo, mit dessen Hilfe sich automatisiert Testfälle in EXAM erzeugen lassen. MicroNova zeigt neben einem HiL-Simulator für Flexray auch die Zusammenarbeit eines Simulators mit EXAM und MaTeLo.

„Die Testing Expo ist neben der Embedded in Nürnberg eine der zentralen Veranstaltungen der Branche. Wir nutzen diese Plattform daher, um unsere umfangreichen Testlösungen vorzustellen“, erläutert Arne Kusiek, Leiter Vertrieb & Marketing bei MicroNova. „Wir haben in den vergangenen Monaten große Schritte nach vorn gemacht, vor allem das Roll out von EXAM 3.0 war ein wichtiger Meilenstein. Ziel ist es, auch verstärkt Zulieferer von EXAM zu überzeugen. Die Möglichkeit, Testfälle und Bibliotheken auszutauschen, bietet für alle Nutzer einen großen Mehrwert.“

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Dritte Generation der MicroNova-Testautomatisierung EXAM verfügbar

Version 3.0 der Software zur grafischen Entwicklung von Testfällen enthält integrierten Debugger und „Teach & Replay“-Modus

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Vierkirchen bei München, 02.02.2011: Die Software zur Testautomatisierung EXAM (kurz für EXtended Automation Method) ist ab sofort in der dritten Generation erhältlich. Hersteller MicroNova hat die Lösung zur grafischen Entwicklung von Testfällen um ein integriertes Debugging sowie einen „Teach & Replay“-Modus erweitert. Das Debugging ermöglicht eine schrittweise Analyse des Testablaufs inklusive der Kontrolle von Zwischenwerten. Teach & Replay ergänzt die Fehlersuche und die Entwicklung der Testfälle, ohne dass ein Hardware-in-the-Loop-(HiL)-System benötigt wird. Zahlreiche Detailverbesserungen bei Handhabung und Performance runden die Neuerungen ab. Das bei Volkswagen konzernweit eingesetzte Tool ist ab sofort in der neuen Version beim Hersteller MicroNova unter http://www.exam-ta.de als Freeware zum Download erhältlich. Wie bisher bietet MicroNova auch für die jüngste Ausbaustufe von EXAM Schulungen und Support.

Neues Debugging für komplexe Testfälle
EXAM 3.0 enthält mit der „Debug Perspective“ einen leistungsstarken und einfach zu nutzenden Debugging-Prozess für eine effizientere Fehleranalyse, um der gestiegenen Komplexität von Testabläufen gerecht zu werden. An definierten Positionen, so genannten Breakpoints, kann der Anwender den Programmablauf selbst bestimmen: Der Testablauf stoppt an den Breakpoints und das System wechselt automatisch in die Debug Perspective. Beim Graphical Debugging werden die Breakpoints direkt in den einzelnen Diagrammen gesetzt, so dass sich Anwender nicht schrittweise durch den generierten Code arbeiten müssen. Neben dieser Funktion ist auch ein lokales Debugging im automatisch generierten Code möglich.

Neue Modi entlasten HiL-Simulatoren
Neben dem Ausführungsmodus verfügt EXAM 3.0 in Ergänzung zum EXAM-Offline-Konzept mit Teach & Replay über zwei weitere Modi. Mit diesen können Anwender die Testfälle ohne Anbindung an externe Hardware wie etwa einen HiL-Prüfstand entwickeln. Außerdem lassen sich Fehler in Testfällen mit realen Simulationsdaten analysieren. Nutzer können so komplexe Auswertungen nachgelagert offline ablaufen lassen, um langwierige Inbetriebnahmephasen an den HiL-Simulatoren zu vermeiden.

„EXAM ist nicht nur eine Testentwicklungsumgebung, sondern eine Methodik zur Darstellung, Durchführung und Auswertung von Testfällen. Mit EXAM lassen sich Testfälle so formal beschreiben, dass sie maschinell interpretiert und in ausführbare Testprogramme überführt werden können,“ erläutert Orazio Ragonesi, stellvertretender Vorstand und Bereichsleiter Automation & Simulation bei der MicroNova AG. „Das Ganze geschieht unabhängig vom verwendeten Testsystem. Testfälle lassen sich so ganz oder teilweise austauschen und wiederverwenden. Die Nutzung als Freeware unterstützt den Transfer von Funktionsbibliotheken. So lässt sich die verteilte Entwicklung bei Zulieferern und Herstellern einheitlich halten.“

Entsprechend den Erweiterungen des Funktionsumfangs hat MicroNova auch das Schulungsangebot angepasst. So steht ein überarbeitetes „EXAM-Modeller-Training“ mit Kapiteln zu allen wichtigen neuen Features bereit. Mit dem „EXAM 3.0-Change-Training“ können sich Anwender, die bereits mit EXAM 2.0 gearbeitet haben, mit den neuen Funktionen und Möglichkeiten der Software vertraut machen.

Die „Debug Perspective“

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MicroNova-Prüfstand für elektromechanische Parkbremsen

Continentals Division Chassis & Safety nutzt Komponentenprüfstand zum Test von Getriebe und Antriebsmotor sowie deren Einzelkomponenten.

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Vierkirchen bei München, 17.08.2010: Mit einem Komponentenprüfstand für elektromechanische Parkbremsen hat die MicroNova AG ihre Fähigkeit zur Konzeption und zum Ausbau schlüsselfertiger Prüfstände unter Beweis gestellt. So testet der internationale Automobilzulieferer Continental mit einem neuen MicroNova-Komponentenprüfstand die Getriebe- und Motoreneinheiten elektromechanischer Parkbremsen. Der Testumfang des Prüfstandes umfasst unter anderem die Bestimmung der Wirkungsgrade einzelner Getriebestufen und des Gesamtsystems Getriebe/Antriebsmotor. Darüber hinaus führt das Test-Team mit dem Prüfstand Funktionsprüfungen und Nachbildungen realitätsnaher Betriebsarten sowie die Aufnahme von Motorkennlinien durch. Continental setzt den MicroNova-Prüfstand für Dauerläufe und Einzelversuche ein.

Ein FPGA (Field Programmable Gate Array) bildet das Herzstück des Prüfstandes. Die FPGA-Karte liefert den Kern für Messdatenerfassung, Sicherheitsüberwachungen und Regelung. Je nach Testfall werden die entsprechenden Parametersätze auf das FPGA geladen. Der Prüfstand kann über unterschiedliche Parametersätze zum Beispiel Drehmoment oder Drehzahl des Bremsgetriebes regeln. Das System ermöglicht eine adaptive Anpassung, um auf unterschiedliche Prüflinge reagieren zu können. Die Prüflinge selbst können rasch gewechselt werden, so dass in schneller Folge eine Vielzahl von Tests möglich sind. Die integrierte Klimabox ermöglicht eine hohe Testtiefe, da bei den Messungen ein Temperaturbereich von minus 40 bis 120 Grad Celsius abgedeckt werden kann.

Die Übertragungsketten in derartigen Systemen weisen in der Regel ein sehr komplexes Übertragungsverhalten auf. „Durch Nichtlinearitäten neigt das Gesamtsystem zu hohem Überschwingen auf der Abtriebsseite“, erläutert Franz Dengler, Leiter Hardware-in-the-Loop bei MicroNova. Mit entsprechenden Regelungen dämpft das System solche Schwingungen nahezu vollständig. Im konkreten Fall kommt ein PI-Zustandsregler mit Störgrößenaufschaltung zum Einsatz, um die erforderliche Dämpfung zu erreichen.

Der Einzug der Elektronik hat auch vor der Feststellbremse nicht Halt gemacht. Testläufe auf Prüfständen garantieren die Zuverlässigkeit und Sicherheit der elektromechanischen Parkbremsen. Die elektromechanische Parkbremse wird im Gegensatz zur herkömmlichen Feststellbremse nicht mit einem Hand- oder Fußbremshebel betätigt, sondern automatisch aktiviert, beispielsweise bei abgestelltem Motor oder im Stand. Der an sich alltägliche Bremsvorgang stellt jedoch hohe Anforderungen an das elektrische Bremssystem. Der sichere Stand des Fahrzeugs muss zum Beispiel unter extremen örtlichen Begebenheiten wie einer Hanglage oder bei wechselnden klimatischen Bedingungen sichergestellt sein. Die einwandfreie Funktionalität des Bremssystems muss auch beim Parken in Duplex-Garagen, auf Fähren oder Autozügen gewährleistet sein.

Weitere Informationen

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Vom Verbrennungs-HiL zum Hybrid-HiL mit der E-Motorkarte von MicroNova

Vorhandene NovaSim HiL-Systeme zur Simulation von Verbrennungsmotoren können für den Test von E-Motor-Steuergeräten nachgerüstet werden.

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Vierkirchen bei München, 15.07.2010: Mit der NovaSim-E-Motorkarte hat MicroNova eine Lösung vorgestellt, die vorhandene Verbrennungs-HiLs um Funktionalitäten zur Simulation von Elektromotoren erweitert. Im Vordergrund des Einsatzes der E-Motorkarte steht der Test der Softwarefunktionen des Steuergeräte-Controller-Boards. Besonders im Rahmen der Hybridentwicklung sind die Testanforderungen an das Energiemanagement sehr hoch, um die Einsparpotenziale eines Hybridfahrzeugs voll ausschöpfen zu können. Um diese Anforderungen zu erfüllen, kann MicroNova bereits im Einsatz befindliche NovaSim-Systeme durch die auf FPGA-Technologie basierende NovaSim-E-Motorkarte ergänzen.

Parametrierung und Anbindung des Fahrzeugmodells
Um das E-Motormodell in ein bestehendes Fahrzeugmodell einzubinden, steht ein Simulink-Blockset für den Austausch relevanter Größen wie Drehzahl und Drehmoment zwischen Fahrzeug- und E-Motormodell bereit. Die Parametrierung der für einen E-Motor typischen Größen wie Polpaarzahl, Widerstände und Induktivitäten erfolgt ebenfalls über das E-Motor-Blockset und kann zur Laufzeit verändert werden. Somit können auch besondere Testfälle, wie sich durch Erwärmung ändernde Motorparameter, abgedeckt werden.

Parametrierung und Anbindung des Fahrzeugmodells bei einem NovaSim4Hybrid-System


MicroNova hat bei der BMW Group bereits ein vorhandenes NovaSim-System mit der E-Motorkarte zu einem NovaSim4Hybrid aufgerüstet. Ein auf diese Weise erweitertes Testsystem unterstützt die Simulation von Verbrennungs- und Elektromotoren im Verbund, so dass sich das komplexe Zusammenspiel der beiden Motoren sowohl für Mild- als auch für Vollhybridfahrzeuge überprüfen und optimieren lässt. Die NovaSim-E-Motorkarte kann Tests der Softwarefunktionen des Steuergeräte-Controller-Boards durchführen, indem sie die gesamte Leistungselektronik des Steuergeräts im HiL-System simuliert.

Leistungsspektrum der E-Motorkarte

• Erfassung der Motoransteuerung:

Die Vermessung der PWM-Gate-Treibersignale des Puls-Wechsel-Richters erfolgt mit einer hohen zeitlichen Auflösung von 25 Nanosekunden. Dabei wird die exakte Ansteuerung der High- und Lowside-Transistoren inklusive Totzeiten vermessen und damit eine genaue Modellierung der drei Phasenspannungen erreicht.

• Berechnung der Phasenströme:

Die Ansteuerung von Elektromotoren erfolgt typischerweise im Bereich zwischen 10 und 20 kHz. Um eine hochdynamische Berechnung der drei Phasenströme zu erreichen, muss die Simulation mindestens um Faktor 5 bis 10 schneller als die Ansteuerung gerechnet werden. Die NovaSim-E-Motorkarte ist in der Lage, das Simulationsmodell mit einer Zykluszeit von 500 Nanosekunden zu berechnen. Dies ermöglicht eine exakte Berechnung des Stromverlaufs ohne den Einsatz zusätzlicher Synchronisierungssignale, wie sie oft bei Echtzeit-PC basierten Simulationsmodellen mit höherer Zykluszeit notwendig sind. Die berechneten Stromsignale werden über schnelle Digital-Analog-Converter an das Steuergerät ausgegeben.

• Simulation diverser Positionsgeber:

Die aktuell berechnete Rotorposition kann über die Simulation diverser Positionssensoren an das Steuergerät weitergegeben werden. Aktuell bietet die E-Motorkarte Unterstützung für Resolver, Sin/Cos-Lagegeber und Inkrementalgeber. Eine anwenderspezifische Anpassung an weitere Positionssensoren ist möglich.

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MicroNova und ALL4TEC kooperieren bei Automotive-Testautomatisierung

Zusammenarbeit bei der Testautomatisierung EXAM (EXtended Automation Method) und dem Test-Designer MaTeLo (Fa. ALL4TEC) / Wechselseitige Unterstützung bei Distribution und Schulung in Frankreich und Deutschland

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Vierkirchen bei München, 01.06.2010: Die beiden auf Testlösungen im Automotive-Bereich spezialisierten Unternehmen MicroNova und die französische ALL4TEC kooperieren beim Vertrieb der Software EXAM und MaTeLo. Entwicklungsingenieuren soll somit ein durchgängiges Paket für visualisiertes und automatisiertes Testen angeboten werden. MicroNova hatte die erste Version von EXAM im Jahr 2006 gemeinsam mit der AUDI AG und der Volkswagen AG zur Prüfstandsautomation entwickelt; seitdem ist die grafische Testautomatisierung konzernweit und bei Zulieferern im Einsatz. MaTeLo ist ALL4TECs Tool für modellbasiertes Testen, das unter anderem von der VW-Tochter AUDI AG genutzt wird. Die mit Anfang Mai wirksame Kooperation kommt im ersten Schritt dem gemeinsamen Kunden Audi zu Gute, im nächsten Schritt dann allen Anwendern von EXAM bzw. MaTeLo.

Da die Komplexität von Testumfängen im Automotive-Bereich stetig zunimmt, werden Testfälle vermehrt systematisch richtlinienbasiert aus Modellen mit Hilfe von Lösungen wie etwa EXAM und MaTeLo generiert. Durch die Kombination der Testautomatisierung EXAM und dem Test-Designer MaTeLo lassen sich effektive Testfälle im Rahmen einer speziellen Teststrategie erstellen. Mit Hilfe der Methoden und Funktionen von EXAM können Entwickler aus MaTeLo heraus automatisiert Testfälle in EXAM erzeugen. Die generierten Testfälle kann EXAM im Anschluss als Testautomatisierung an den Prüfständen zur Ausführung bringen. MaTeLo besteht unter anderem aus dem Usage Model Designer, dem Testfall-Generator sowie einer Analyse- und Reportingfunktion von Testkampagnen. Mit dem Testfall-Generator können Entwicklungs- und Testingenieure modellierte Zustände sowie Zustandsübergänge anhand eines Benutzermodells in Testfälle und Testsequenzen überführen. Dabei können sowohl eine vollständige Testabdeckung oder nur einzelne, häufig vorkommende Szenarien durchgeführt werden.

„Beide Systeme setzen aufeinander auf. Darum können wir Anwendern zahlreiche Vorteile bieten. Dazu zählen besonders eine stärkere Visualisierung sowie eine vereinfachte, noch tiefer greifende Automatisierung der Testläufe“, erläutert Orazio Ragonesi, stellvertretender Vorstand und Bereichsleiter Automation & Simulation bei MicroNova. „Die Aussichten für die Kooperation sind viel versprechend, darum wollen wir die Zusammenarbeit auch auf weitere Länder ausdehnen: Automobilkonzerne müssen weltweit mit hoher Geschwindigkeit kostengünstig neue, zuverlässige Modelle entwickeln.“

MicroNova soll weltweit als exklusiver Partner von ALL4TEC für MaTeLo agieren, wenn EXAM und MaTeLo gemeinsam zum Einsatz kommen; dementsprechend wird das Unternehmen beim Volkswagen Konzern – Porsche einbezogen – als exklusiver Partner für ALL4TEC tätig sein. Darüber hinaus wird MicroNova als Distributor für MaTeLo im deutschsprachigen Raum sowie in Tschechien auftreten. Im Gegenzug wird ALL4TEC in Frankreich, Belgien und der französischsprachigen Schweiz exklusiver Distributionspartner für EXAM. Entsprechend der Länderaufteilung werden beide Unternehmen auch zertifizierte Trainingscenter einrichten und betreiben.

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NovaSim Micro für den Test von Embedded Systemen

Preisgünstiges Hardware-in-the-Loop-Testsystem von MicroNova „für den Schreibtisch“

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Vierkirchen, 09.02.2010: Mit NovaSim Micro bietet die MicroNova AG ein leistungsfähiges und flexibles Testsystem für Embedded Systeme in Einsatzbereichen wie z.B. Automotive, Medizintechnik, weißer Ware und Prozesssteuerung. Damit wird Embedded Systementwicklern die Erstellung von Stimulations- und Simulationsanwendungen auch bei komplexen Testanforderungen erleichtert. NovaSim Micro überzeugt durch die kompakte Baugröße und den günstigen Einstiegspreis von 8.200 Euro.

Die Miniaturisierung in der Mikroelektronik stellt viele Funktionalitäten zur Verfügung, die bisher nur auf großen, teureren HiL-Simulatoren möglich waren. Die Hardware des NovaSim Micro besteht aus leistungsstarken, in der Praxis der großen NovaSim-Systeme bewährten Komponenten. Durch den Einsatz eines Power-PCs wird eine hohe Rechenleistung erreicht. Das integrierte FPGA gewährleistet Flexibilität und einen großen Funktionsumfang; durch entsprechende Programmierung kann das FPGA sogar mit unterschiedlichsten anwenderspezifischen Funktionalitäten konfiguriert werden. Bis zu 79 digitale FPGA-I/O-Kanäle, je 32 digitale Ein- und Ausgänge, 32 analoge 16-bit Eingänge, vier analoge 16-bit Ausgänge und anwenderspezifische Signalkonditionierung schaffen die Voraussetzung für eine Vielzahl von Testszenarien. Die Erweiterungssteckplätze können optional mit zwei CAN-Kanälen und bis zu 32 analogen 16-bit Ausgängen belegt werden. Darüber hinaus sind zwei von der Software ansteuerbare sowie drei extern ansteuerbare Relaisausgänge erhältlich.

Alle NovaSim-Systeme sind softwarekompatibel, so dass NovaSim Micro Anwender von zahlreichen bewährten Softwarefunktionalitäten profitieren. Neben einer großen Zahl von PWM Ein- und Ausgängen stehen beispielsweise bitserielle Protokolle und die Vermessung sowie Generierung von Sondersignalen mit Auflösungen im Nanosekundenbereich zur Verfügung. Diese Funktionalitäten kann der Anwender über Simulink-Blocksets mit komfortablen grafischen Bedienoberflächen für Stimulationen und Simulationen einbinden. Eine Python-Schnittstelle ermöglicht die Integration in Test-Frameworks, so dass Tests vollautomatisch ablaufen können.

Je nach gewünschtem Einsatzgebiet sind mehrere Ausbaustufen von Hard- und Software erhältlich. Die Hardware-Einstiegskonfiguration mit entsprechender Signalkonditionierung eignet sich beispielsweise für die Prototypenentwicklung mit Evaluations-Boards. Eine Ausbaustufe für den Automotive-Bereich bietet den dort notwendigen spezifischen Spannungsbereich.
Die Software-Einstiegskonfiguration umfasst Stimulationsanwendungen mit LabVIEW Bedienoberflächen. Die Ausbaustufe zum Betrieb regelungstechnischer Modelle versetzt den Anwender in die Lage, zusätzlich echtzeitfähige Simulink-Modelle auf NovaSim Micro ablaufen zu lassen. Dies geschieht mit sogenannten Blocksets, die eine einfache grafische Einbindung der Hardware ermöglichen.

Die Flexibilität und Leistungsfähigkeit von NovaSim Micro zeigt sich an einem Anwendungsbeispiel aus dem Automotive-Bereich. Komplexe Signale wie Kurbel- und Nockenwellensignale sowie Einspritz- und Zündsignale für bis zu 20 Zylinder werden mikrosekundengenau gemessen, synchronisiert und ausgegeben. Zu Testzwecken können für diese Signale selbst komplexe Fehler generiert werden, was in dieser Preisklasse einzigartig ist. Umfangreiche Funktionalitäten stehen auch für andere Einsatzbereiche zur Verfügung. Genauso können spezifische Funktionalitäten je nach Anforderung in der Regel durch Softwareanpassung ohne Veränderung der Hardware nachgerüstet werden.

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Neues Testsystem für Steuergeräte von Lithium-Ionen-Akkus

NovaSim4Hybrid-Familie von MicroNova ermöglicht Kosten senkende Testverfahren

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Vierkirchen, April 2009: Einen neuen Hardware-in-the-Loop-Simulator (HiL) zum Test von Steuergeräten für Lithium-Ionen-Akkus hat die MicroNova AG entwickelt. Das System aus der NovaSim4Hybrid-Familie ist in der Lage, sowohl Einzelzellen als auch Zellenstapel zu simulieren. Der Simulator ermöglicht es der Automotive-Industrie, der steigenden Nachfrage nach Hybrid-Komponenten begegnen zu können. Gleichzeitig senkt das HiL-Verfahren die Kosten für die Tests, da der Einsatz realer Komponenten zu Testzwecken überflüssig wird – gerade in Krisenzeiten ein entscheidender Wettbewerbsvorteil.

Der Einsatz eines Testverfahrens für die Lithium-Ionen-Akkus ist erforderlich, da die Fertigungstoleranz für eine einzelne Zelle vorgegeben ist und nicht variiert werden kann: Steuergeräte in einem Fahrzeug stehen einer großen Menge von Einzelzellen gegenüber, die fertigungsbedingt unterschiedliche Parameter wie Kapazität, Leckströme usw. besitzen. Im Test kann eine Variation von Einzelzellen nur durch den aufwändigen Austausch spezifischer Zellen erfolgen. „Testingenieure können mit NovaSim4Hybrid Zellen in Echtzeit simulieren und damit Algorithmen zur Zell-Balancierung untersuchen“, so Orazio Ragonesi, Leiter des Fachbereichs Automation & Simulation bei MicroNova. „Derartige Tests sind mit realen Akkus nicht möglich, da sich Toleranzen von echten Zellen nur unzureichend simulieren lassen.“

Auch Fehlerszenarien können nur schwer mit realen Zellen simuliert werden. In einem NovaSim HiL-System bilden galvanisch getrennte Netzteile die Zellenspannungen nach. Jede Zelle wird separat durch das Echtzeitsystem angesteuert. Um ganze Batterieblöcke zu simulieren, werden die Netzteile in Serie geschaltet. Diese besitzen neben der erforderlichen Genauigkeiten eine hohe Zeitkonstanz und Auflösung.
Neben den Tests für Einzelzellen und Zellenstapeln simuliert das System zudem dynamische Vorgänge und ermöglicht die Einbindung von Simulationsmodellen. Außerdem kann NovaSim4Hybrid übliche Testumfänge wie die Simulation von CAN-, LIN- oder FlexRay-Bussen abdecken. Ebenso ist die Simulation von Standard-Sensoren und die Rückmessung von Standard-Aktoren möglich.

NovaSim steigert die Qualität von Steuergerätetests, so dass die Steuergeräte auf alle im realen Betrieb auftretenden Besonderheiten vorbereitet sind. Damit stehen den Herstellern Testsysteme zur Verfügung, die eine Kosten senkende Simulation ermöglichen. Für den Endkunden bedeutet dies, dass die Sprit sparende Technologie in zuverlässigen und umweltfreundlichen Elektro- und Hybridfahrzeugen schon bald in großem Maßstab verfügbar sein wird – als  reale Alternative zu konventionellen Antriebstechnologien.

(Abbildung: Aufbau eines HiLs aus der NovaSim4Hybrid-Familie)

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MAN Nutzfahrzeuge AG / Große Brummis simuliert auf schnellen Prozessoren

Thermodynamische Simulation von Verbrennungsmotoren in Echtzeit mit der NovaSim-HiL-Plattform der MicroNova AG

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© MAN Nutzfahrzeuge AG (Quelle: www.man-mn.com, Press & Media)

Vierkirchen, März 2009: Stehen auch Sie vor der Herausforderung, dass Ihre Anforderungen an Testsysteme kontinuierlich steigen? Sind Sie zunehmend mit wachsenden Ansprüchen an die Echtzeit konfrontiert? Bei der Simulation von Verbrennungsmotoren werden Modellgenauigkeit und Echtzeitfähigkeit immer wichtiger. Dabei unterliegt die Echtzeitsimulation den zeitlich engen Vorgaben der Zylindertaktung. Durch eine Verteilung der Simulationsarbeit auf mehrere Prozessoren mit NovaSim von MicroNova wird Freiraum – auch für zukünftige Anforderungen – geschaffen.

Im Folgenden wird der Einsatz der NovaSim-HiL-Plattform für die MAN Nutzfahrzeuge AG zur Simulation von Dieselmotoren bis hin zum 12-Zylinder-Motor beschrieben. In diesem Anwendungsfall wurde ein Multiprozessorsystem mit vier Prozessoren in Verbindung mit einem thermodynamischen Simulationsmodell verwendet.

Die Plattform NovaSim

NovaSim ist die skalierbare Echtzeitplattform der MicroNova AG und deckt den Bereich vom einfachen Stimulanten bis hin zu verteilten Mehrprozessorsystemen mit verteilter I/O ab. Die so erzielbaren Eigenschaften sind:

• I/O-Pin-Anzahl bis hin zu mehreren tausend I/O’s,
• Rechenleistung vom Power-PC bis hin zu gekoppelten, verteilten Echtzeitsystemen mit jeweils bis zu 16 Prozessoren,
• Einsatzbereich von der Stimulation bis hin zum Betrieb von verteilten, hochleistungsfähigen HiL-Modellen,
• System ohne Lasten bis hin zu hochgenauer Simulation von realen Lasten wie z.B. Hochdruck-Magnet-Injektoren.

Einen Überblick über die Skalierungsmöglichkeiten der NovaSim-Plattform finden Sie in Abbildung 1.

(Abbildung 1: Die NovaSim-Plattform)

MAN Nutzfahrzeuge AG

Die MAN Nutzfahrzeuge AG genießt als Hersteller von Dieselmotoren einen hervorragenden Ruf. Die Angebotspalette erstreckt sich von 6-Zylinder-LKW-Motoren bis hin zu Raum füllenden 12-Zylinder-Schiffsmotoren. Für die Steuergeräteentwicklung ist eine realistische Simulation des Motorverhaltens erforderlich. Bisher übliche Kennfeld basierte Mittelwertmodelle können ohne übermäßig hohen Parametrieraufwand nicht alle benötigten Effekte abbilden. Die Verwendung eines echtzeitfähigen thermodynamischen Motormodells ermöglichte die erforderlichen hohen Genauigkeiten. Die NovaSim-Multiprozessor-Plattform stellt eine leistungsfähige Ablaufumgebung für diese Anforderungen zur Verfügung. Unten ist ein typischer zu simulierender Motor dargestellt.
Für höhere Zylinderzahlen kommen zwei baugleiche Steuergeräte zum Einsatz. Das eingesetzte HiL-System ist in der Lage, die große Anzahl von I/O’s (mehrere 100) in Echtzeit zu behandeln.

6-Zylinder-Dieselmotor der MAN Nutzfahrzeuge AG
© MAN Nutzfahrzeuge AG (Quelle: www.man-mn.com, Press & Media)

enDYNA Themos

Die TESIS DYNAware GmbH, mit der die MicroNova AG kooperiert, ist ein Anbieter von echtzeitfähigen Simulationsmodellen, welche auf der NovaSim-HiL-Plattform ablaufen können.
Bei enDYNA Themos handelt es sich um ein professionelles Software-Paket zur Simulation von Verbrennungsmotoren. Der thermodynamische Modellansatz ermöglicht die detaillierte Abbildung physikalischer Abhängigkeiten im Motor.
enDYNA Themos stellt eine hochwertige Basis für die Entwicklung und den Test von Diesel- und Ottomotor-Steuergeräten dar. Aufgrund der Performance dieser Modelle sind sie für den Echtzeitbetrieb auf der NovaSim-Plattform hervorragend geeignet. Die hohe Genauigkeit des enDYNA Themos Motormodells erlaubt es ECU-Entwicklern, genaue und zuverlässige Aussagen für das Verhalten von Motoren und der zugehörigen Steuergeräte zu machen. Damit ist sogar eine weitgehende Vorkalibrierung der ECU’s am HiL möglich. Die Simulationsmodelle werden unter anderem eingesetzt für:

• Hardware-in-the-Loop Tests von Steuergeräten mit Überwachung des Zylinderdruckverlaufs
• Konzept- und Reglerentwurf für z.B. zweistufige Turboaufladung, vollvariable Ventilsteuerung und Abgasrückführung
• Test und Entwicklung von Funktionen zur Abgasnachbehandlung und Onboard Diagnose.

enDYNA Themos berechnet den zeitlich aufgelösten Druckverlauf im Zylinder, basierend auf einem nulldimensionalen Verbrennungsmodell, Wandwärmeverlust über die Zylinder und der Kolben-Kinematik.

Durch den physikalischen Modellansatz sind gekoppelte Effekte wie die Auswirkung der Ladungsverdünnung durch Abgasrückführung auf Drehmomententwicklung und Abgas naturgemäß abgebildet. Der hohe Detailgrad der Modelle bei gleichzeitiger Echtzeitanforderung erfordert eine leistungsstarke Hardware und eine HiL-Software, die eine Parallelisierung des Berechnungsvorgangs ermöglicht. Diese Komponenten stehen für NovaSim in Form einer Quadcore-CPU und leistungsstarken Simulink-Blocksets zur Verfügung.

Exkurs: Thermodynamisches Motormodell Der Kern eines thermodynamischen Motormodells ist die Motorprozess-Simulation. Dabei werden der Verbrennungsvorgang und die dabei auftretenden Energieströme mit einem physikalisch-basierten Ansatz zeitaufgelöst berechnet. Der entscheidende Vorteil im Vergleich zu bisher üblichen Mittelwertmodellen, in denen das stationäre Motorverhalten meist in Kennfeldern hinterlegt ist, ist die Abbildung komplexer Zusammenhänge gemäß physikalischer Wirkprinzipien und die gleichzeitig erreichte höhere Genauigkeit. Somit lassen sich z.B. die direkten Auswirkungen von reduziertem Luftdurchsatz auf Abgastemperatur und Ladedruck sehr genau darstellen. Durch die zeitaufgelöste Berechnung des Verbrennungsvorgangs zeigt sich auch der Einfluss von Einspritzwinkel und Mehrfacheinspritzungen auf den Verlauf des Zylinderinnendrucks über den gesamten Arbeitsbereich des Motors. In Abbildung 2 sind simulierte Zylinderdruckverläufe bei verschiedenen Lastpunkten und Einspritzmustern dargestellt. Ein thermodynamisches Motormodell ist daher für Tests und Entwicklung zunehmend komplexer Regler für z.B. Abgastemperatur-Management, zweistufige Turboaufladung, vollvariablen Ventiltrieb, AGR und für die Überprüfung der On-Board-Diagnosefunktionalität von großer Bedeutung.

Die eingesetzte NovaSim-Hardware

In einem 12-Zylinder-Diesel-HiL sind von oben nach unten die folgenden Komponenten untergebracht:

• Fehleraufschaltung für 160 Pins. Die Injektoren besitzen eine separate Fehleraufschaltung.
• Break-Out-Boxes für 360 I/O-Pins
• Simulierte Lasten für 16 Hochdruck-Magnet-Injektoren mit Strommessung. Für die Injektoren sind LED‘s zur Anzeige der Ansteuerung der Injektoren vorhanden.
• ECU-Anschaltung mit weiteren simulierten Lasten
• 4-Prozessor-QuadCore-CPU mit 2,4GHz-Taktfrequenz
• PXI-Rack mit I/O-Karten und Signalkonditionierung
• Not-Aus-Einheit
• Netzteil

Für den Aufbau des HiL-Simulators wurde auf den bewährten NovaSim-HiL-Baukasten zurückgegriffen. Komponenten, wie z.B. die Simulation von Lambda-Sonden, sind darin bereits enthalten. Die Dimensionierung der Simulation der verwendeten Hochdruck-Magnet-Injektoren wurde an die physikalischen Gegebenheiten im LKW-Bereich angepasst.

(Simulation von Hochdruck-Magnet-Ventilen)

Die eingesetzte NovaSim-Software

Die einfache Anbindung der motorspezifischen Inputs und Outputs ist die Basis für den erfolgreichen Einsatz von Modellen zur Simulation von Verbrennungsmotoren. In NovaSim sind hierfür eine Reihe von einfach zu konfigurierenden Simulink-Blocksets vorhanden. Diese umfassen:

• Analoge Ein- und Ausgabe,
• Digitale Ein- und Ausgabe,
• PWM Ein- und Ausgabe,
• Tabellengesteuerte Erzeugung von Kurbel- und Nockenwellensignalen,
• Einspritz- und Zünderfassung (auch Mehrfach-Einspritz- und Zünderfassung),
• Simulink-Blocksets für CAN,
• Simulink-Blocksets für LIN.

Diese Blocksets wurden bereits auf zahlreichen NovaSim-HiL-Simulatoren eingesetzt. Auch sogenannte Multirate-Modelle, d.h. Modelle, die Teile mit unterschiedlichen Zykluszeiten beinhalten, werden von NovaSim unterstützt und nutzen die hohe Rechenleistung von Mehrprozessor-Plattformen.
In der beschriebenen Anwendung rechnen Teile des Modells parallel auf mehreren Prozessoren, so dass die zeitlichen Anforderungen der Simulation erfüllt wurden. In NovaSim stehen Simulink-Blöcke zur Verfügung, die es ermöglichen, einzelne Berechnungen graphisch verschiedenen Prozessoren zuzuweisen. Die auf den einzelnen Prozessoren ablaufenden Modellteile müssen vom Anwender lediglich in entsprechenden Subsystemen untergebracht werden. Die NovaSim-Plattform sorgt für eine effiziente Zuweisung von Berechnungen an Einzelprozessoren und für die Synchronisation der einzelnen parallelen Berechnungen. Die Nutzung mehrerer Prozessoren wird damit für den Anwender zum Kinderspiel.

Abbildung 3 zeigt einen Modellschritt mit einer Zykluszeit von einer Millisekunde. Die Hauptschleife ist in hellrosa dargestellt, die Verbrennungsvorgänge in den einzelnen Zylindern in rot. Die Berechnung für jeweils vier Zylinder ist in einem Thread zusammengefasst. Die Rechenzeiten für die einzelnen Zylinder sind unterschiedlich lang, weil ein Verbrennungsvorgang z.B. mehr Rechenzeit erfordert als das Ausstoßen der Abgase. Bei den blau dargestellten Threads handelt es sich um die sogenannten Idle-Threads. Diese stellen die Reserve der Rechenzeit am HiL-Simulator dar. Wie man sieht ist noch ausreichend Spielraum für zukünftige Erweiterungen vorhanden.

Der HiL-Simulator kann auf zwei Arten bedient werden:

• Zum einen steht eine komfortable, in LabVIEW realisierte Oberfläche zur Verfügung.
• Zum anderen ist ein vollautomatischer Betrieb des Simulators über eine auf Python basierende Testautomation möglich.
• Die Bedienoberfläche für den HiL-Simulator ist in Abbildung 4 gezeigt. Zur einfachen Bedienung des HiL-Simulators sind alle Ein- und Ausgänge sowie wichtige Modellvariablen und -parameter an der Bedienoberfläche vorhanden.

Der MAN Nutzfahrzeuge AG wurde das HiL-System mit einem komplett parametrierten Modell geliefert.


Fazit
Durch den Einsatz von bewährten Komponenten aus dem NovaSim-HiL-Baukasten realisierte MicroNova in kurzer Zeit ein für den Kunden maßgeschneidertes HiL-System basierend auf Standards. Die Simulation des realen Motors konnte so wirklichkeitsnah realisiert werden, dass keine Einträge in den Fehlerspeichern der Steuergeräte mehr auftraten. Für das Steuergerät ist es nicht erkennbar, dass kein realer Motor bedient wird.

Das Erreichen einer derartigen Simulationsqualität war möglich, weil:

• 1. MAN Motordaten in sehr hoher Qualität zur Verfügung stellte.
• 2. Das enDYNA Motormodell eine Simulation in der benötigten Detaillierung ermöglicht. Nur ein thermodynamischer Modellansatz bildet das Motorverhalten in der geforderten Genauigkeit ab.
• 3. NovaSim die erforderliche leistungsfähige Hardware- und Softwareumgebung bietet.

Für den Kunden ergibt sich ein großer Kostenvorteil, weil jetzt Tests auf dem HiL-Simulator durchgeführt werden können, die früher an teuren Motorprüfständen mit höherem Zeitaufwand und unter weniger reproduzierbaren Bedingungen durchgeführt werden mussten. Die Tests können sogar schon gestartet werden, wenn noch kein echter Motor zur Verfügung steht.

Die NovaSim-HiL-Plattform ist auch für andere komplexe Anwendungsgebiete, wie z.B. Fahrdynamikmodelle in Verbindung mit Fahrerassistenz-Systemen, hervorragend geeignet. Durch die Unterstützung einer fast beliebigen Anzahl von Prozessoren in Multiprozessor-Systemen kommen damit HiL-Anwendungen in Reichweite, die bis vor kurzem noch undenkbar gewesen wären.

EXAM jetzt mit neuem Release im täglichen Einsatz bei Volkswagen, Audi, Porsche und Zulieferern

Erfolgreiche Migration auf EXAM 2.0 durch die MicroNova AG / Testen jetzt noch einfacher und effizienter

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Vierkirchen, im Oktober 2009: Die von der MicroNova AG weiterentwickelte Testautomatisierung EXAM (EXtended Automation Method) wurde im neuen Release 2.0 erfolgreich im Volkswagen Konzern und bei Porsche in Betrieb genommen. Ziel ist es, durch die Verfügbarkeit von EXAM als Freeware und durch den Austausch von Funktionsbibliotheken die Zusammenarbeit zwischen dem Volkswagen Konzern und seinen Zulieferern weiter zu verbessern.

Mit Release 2.0 wurde EXAM sowohl für den konzernweiten Einsatz als auch über die Konzerngrenzen hinaus bis hin zu den Zulieferern optimiert. Das neue EXAM 2.0 setzt sich zusammen aus drei Teilen – dem EXAM modeller für die Testerstellung, dem EXAM testrunner für die Testausführung sowie dem EXAM reportmanager für die Testauswertung. Durch eine offene Systemarchitektur ist das System flexibel erweiterbar. Somit wird es zu einer frei einsetzbaren Multi-User-Entwicklungsumgebung für Testfälle mit verbesserter Performance und intuitivem Workflow.

Bei Volkswagen, Audi und Porsche wurden bereits alle Multi-User-Modelle in den Bereichen Antrieb, Komfort und Infotainment von EXAM 1.4 auf EXAM 2.0 umgestellt, so dass das neue Release nun bei etwa 80 Anwendern im realen Einsatz ist. „Mit den Verbesserungen durch das neue EXAM 2.0 können wir nun viel effizienter Tests entwickeln und damit auch die Qualität unserer Ergebnisse steigern“ so Nicole Lenk, EXAM 2.0-Anwenderin bei der AUDI AG. MicroNova hat die Migration vor Ort begleitet und die Anwender im Rahmen von EXAM-Schulungen mit den neuen Funktionen vertraut gemacht. „Durch die Unterstützung der MicroNova vor Ort und deren Schulung unserer Mitarbeiter verlief der Umstieg reibungslos und schnell“ so Dr. Marcus Brand, Leiter Funktionsintegration/HiL der Volkswagen AG. Auch Porsche hat bereits umgestellt und Dr. Günter Hetzel, Projektleiter HiL-Testsysteme und Testtools der Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG, lobt den reibungslosen Umstieg und die verbesserte Performance von EXAM 2.0: „Wir waren nach wenigen Tagen wieder vollständig produktiv.“

Das Toolset und eine Auswahl der Funktionsbibliotheken sind auf der Website www.exam-ta.de kostenfrei zum Download verfügbar. Darüber hinaus wird MicroNova als Ansprechpartner für spezifische Anpassungen dienen. „Wir haben uns für MicroNova als Distributor entschieden, weil die Mitarbeiter von MicroNova seit der ersten Stunde mit sehr viel Leidenschaft und Engagement an EXAM entwickelt haben“ so Gerhard Kiffe, Projektleiter EXAM bei der AUDI AG. Bis Ende des Jahres sollen dann alle 150 EXAM-Anwender im Volkswagen Konzern und bei Porsche auf EXAM 2.0 umgestellt werden.

Abbildung: Screenshot EXAM Modeller – Modeller Perspective zum Modellieren von Testfällen in UML

MicroNova AG
Pressekontakt: Daniela Boerger
Unterfeldring 17
85256 Vierkirchen
Tel. +49 (0) 81 39 / 93 00-84
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carts und MicroNova unter gemeinsamer Führung

Eigentümer der MicroNova AG sichert den Fortbestand des Herstellers von Hardware-in-the-Loop-Simulatoren carts / sämtliche Kundenprojekte beider Unternehmen werden unverändert fortgeführt

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Vierkirchen/Kassel, 29. Juni 2009: Die beiden Unternehmen carts GmbH und MicroNova AG werden künftig unter einer gemeinsamen Führung sehr eng zusammenarbeiten. Ziel ist es, in Zukunft die Anforderungen von Unternehmen im Automotive-Bereich für technisch anspruchsvolle Simulationstechnik noch besser erfüllen zu können. Um dieses Ziel zu erreichen, hat der Eigentümer der MicroNova AG, Josef W. Karl, nun die insolvente carts Real-Time Solutions GmbH übernommen. Am Freitag, den 12. Juni 2009, wurde die Übernahme im Rahmen einer "Übertragenden Sanierung" abgeschlossen und die carts GmbH neu gegründet.

MicroNova und carts werden durch diese neue Eigentümerstruktur künftig eng zusammenarbeiten. Beide Unternehmen ergänzen sich ideal: Die übernommene carts Real-Time Solutions lieferte sehr erfolgreich Hardware-in-the-Loop-(HiL)-Simulatoren zum Test von Fahrzeugelektronik. Auf diesen carts-Simulatoren ist unter anderem auch die Software-Plattform zur Testautomatisierung EXAM (EXtended Automation Method) installiert, die MicroNova gemeinsam mit Volkswagen und Audi entwickelt hat. Testautomation von MicroNova und Hardware-in-the-Loop-Simulatoren von carts können nun durch die vereinte Unternehmensführung aus einer Hand angeboten werden.

Mit den PC-Bus-basierenden HiL-Simulatoren der Serie NovaSim hat MicroNova ebenfalls namhafte Unternehmen der Automobilindustrie als Kunden. Zu den wichtigsten Auftraggebern zählen etwa die BMW Group, MAN Nutzfahrzeuge, Marquardt, sowie ZF Friedrichshafen. Hauptanwendungsgebiete der MicroNova-HiLs sind Hybrid, Powertrain, Driving Dynamics, Comfort und Infotainment.

Die neue carts GmbH sichert nicht nur die Weiterbeschäftigung der 35 hochqualifizierten Mitarbeiter, sondern führt auch alle Geschäfte und Projekte ohne Unterbrechung weiter. Die gemeinsame Größe und die breitere Kundenbasis der beiden nun in einheitlichem Besitz befindlichen Unternehmen carts und MicroNova bietet den Kunden zudem ein weiteres Plus an Sicherheit. Der Firmensitz von carts wird weiterhin in Kassel im bisherigen Firmengebäude sein. Alleingesellschafter und Geschäftsführer der neuen carts GmbH ist MicroNova-Vorstand Josef W. Karl. Der bisherige Geschäftsführer von carts Real-Time Solutions, Dr. Rolf Woermann, wird ebenfalls die Position eines Geschäftsführers bei der neu gegründeten carts GmbH einnehmen und so die Kontinuität des Unternehmens gewährleisten. „Carts hat ein solides Auftragspolster. Das Unternehmen an sich ist gesund“, so Dr. Rolf Woermann. „MicroNova und carts haben eine ausgezeichnete technische Basis und die Produkte ergänzen sich ideal, so dass gute Synergien möglich werden.“ Sein Partner in der Geschäftsführung, Josef W. Karl, ergänzt: „Synergien bedeuten allerdings nicht Stellenabbau. Im Gegenteil: Wir sehen die neue Konstellation als große Chance, im Markt für Hardware-in-the-Loop-Simulatoren und Testautomation eine wesentliche Rolle zu übernehmen.“

Beide Unternehmensspitzen führten wegen der sehr gut zueinander passenden Produktportfolios bereits seit Ende 2008 Kooperationsgespräche. Aus diesem Grund wurde auf Seiten von MicroNova bei Bekanntwerden der kurzfristig eingetretenen Zahlungsunfähigkeit von carts Real-Time Solutions die Möglichkeit eines weitergehenden Engagements geprüft. Nach erfolgreichen Gesprächen mit Insolvenzverwalter, Bank, Auftraggebern und Mitarbeitern der insolventen carts Real-Time Solutions GmbH hatte sich die Neugründung der carts GmbH und Übernahme im Rahmen einer "Übertragenden Sanierung" als der beste Weg herauskristallisiert.

MicroNova AG
Pressekontakt: Daniela Boerger
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Einer für Alle(s) - Entwicklung eines elektrischen Bordnetzes mit dem universellen HiL-Simulator für Diesel- und Ottomotoren

Vierkirchen, Juni 2008: Hardware-in-the-Loop Simulatoren sind für die Entwicklung von Steuergeräten, insbesondere für die Entwicklung von Motorsteuergeräten unverzichtbar geworden. In der Entwicklung von Steuergerätesoftware lässt sich eine erhebliche Effizienzsteigerung durch automatisierte, auf den HiLs durchgeführte Tests erreichen. Für die Steuergeräteentwicklung für Ottomotoren oder Dieselmotoren sind meist unterschiedliche HiL-Systeme im Einsatz.
MicroNova hat seine Produktfamilie NovaSim dahingehend erweitert, dass mit einem HiL-System sowohl der Betrieb von Steuergeräten für Ottomotoren als auch der Betrieb von Steuergeräten für Dieselmotoren möglich ist. Gemeinsam mit der Abteilung  „Energiebordnetz und Hybrid“ der BMW Group wurde diese Plattform für Diesel- und Benzinmotoren geplant und erfolgreich in Betrieb genommen. Für den Kunden ergibt sich ein erheblicher Kostenvorteil, da statt zwei HiL-Systemen nur noch ein HiL-System notwendig ist. Bedingt durch den modularen Aufbau der NovaSim-Plattform konnten auch bereits vorhandene HiL-Simulatoren für Motorsteuergeräte des Benzinbetriebs kostengünstig nachgerüstet werden.

Die BMW Group nutzt bereits seit einigen Jahren ein verteiltes NovaSim-System für die Entwicklung von Energiebordnetzen. Die Struktur dieses Systems ist weiter unten dargestellt. Ein HiL-Simulator für Motorsteuergeräte ist über Reflective Memory mit einer Simulation des Energiebordnetzes verbunden. Ein weiteres HiL-System dient zur Simulation des Energiebordnetzes. Die Steuerung der HiL-Simulatoren erfolgt über eine gemeinsame Bedienoberfläche und eine gemeinsame Testautomatisierung. Einsatzgebiet der HiL-Simulatoren ist die Entwicklung von steuergeräteübergreifenden Funktionen.

Bisher waren bei der BMW Group Hardware-in-the-Loop-Simulatoren für Ottomotoren im Einsatz. Für neue Entwicklungsprojekte sollten nun auch Dieselmotoren berücksichtigt werden, jedoch ohne aus Platz- und Kostengründen separate HiL-Systeme für Otto- und für Dieselmotoren zu beschaffen. MicroNova konzipierte daher neue HiL-Simulatoren, die Steuergeräte für beide Typen von Motoren unterstützen. Die Analyse der Anforderungen an die HiL-Systeme ergab, dass sich diese für beide Motorentypen wesentlich weniger unterscheiden, als es die unterschiedlichen Motorenkonzepte vermuten lassen. Viele Sensoren sind identisch und auch die Aktuatoren für die Einspritzung verhalten sich aus Sicht eines HiL-Simulators ähnlich. Aus diesem Grund können die gleichen Ersatzlasten für z.B. Piezo-Injektoren verwendet werden.

Die HiL-Simulatoren der Produktfamilie NovaSim sind abwärtskompatibel und überzeugen aufgrund ihrer Modularität, da sie flexibel erweiterbar sind. Um die vorhandenen HiL-Systeme für Ottomotoren weiterverwenden zu können, sind die neuen HiL-Systeme abwärtskompatibel zu den Bestehenden. Bisherige Steuergeräte können auch an den neuen HiLs betrieben werden. Es ist außerdem möglich, bisherige HiL-Systeme einfach und kostengünstig für den Dieselbetrieb nachzurüsten.

NovaSim HiL-Simulatoren sind in verschiedenen Ausprägungen erhältlich. In dem beschriebenen Fall wurden Compact-HiL-Systeme eingesetzt.

Entscheidung je nach Einsatzgebiet - Mobiler Einsatz oder stationäres Highend-System mit erweiterten Funktionen
Der Compact-HiL ist ein Simulator mit hoher Packungsdichte und daher für den mobilen Testeinsatz geeignet, damit bei Erprobungsfahrten festgestellte Fehler vor Ort analysiert werden können. Das Fullsize-HiL-System wurde für den stationären Einsatz in der Entwicklung von Fahrzeugen und deren Komponenten entwickelt. Im Unterschied zum Compact-HiL ist der Fullsize-HiL mit erweiterten Funktionen für Fehleraufschaltung und für Ruhestrommessung ausgestattet. Dieses Highend-System erreicht eine ideale Performance bezüglich Testmodellierung und Automatisierung. Beide Systeme können exakt an die speziellen Anforderungen bzw. Testvorhaben angepasst werden und erlauben es somit umfangreiche Elektronikprüfungen kosteneffizient durchzuführen. Compact-HiLs und Fullsize-HiLs basieren auf NovaSim RT.

(Abbildung: HiL für Energiebordnetzentwicklung)

NovaSim RT bildet durch Simulation die Umgebung von Steuergeräten nach und ist geeignet für den Integrationstest aller Steuergerätefunktionen, für den Interaktionstest der Komponenten im Verbund und für den Test von Einzelfunktionen. Der Steuerrechner läuft unter einem Echtzeitbetriebssystem, garantiert die Zykluszeiten für die Umgebungssimulation und kommuniziert über LAN mit dem Bedienrechner. Neben der Visualisierung und der Bedienung des vollständigen HiL-Simulators befindet sich in der Regel auch die Entwicklungsumgebung für die Modelle auf dem Bedienrechner. Die Umgebung wird in Simulink durch ein mathematisches Modell dargestellt und in eine auf dem Echtzeitsystem lauffähige Applikation übersetzt. Durch die Verwendung von MATLAB/Simulink als Modellierungsumgebung des Steuergeräteumfeldes ist sowohl die Wiederverwendung bereits bestehender Modelle als auch der Zukauf von kommerziellen Standardmodellen möglich. Eine offene Programmierschnittstelle ermöglicht, dass auch eigener Code auf dem Echtzeitsystem zum Ablauf gebracht und somit in die Echtzeitumgebung im HiL-Simulator eingebunden werden kann.

Das Testautomatisierungskonzept von NovaSim entfaltet die volle Leistungsfähigkeit des HiL-Systems, wenn generisch erzeugte Verifikations- und Integrationstests automatisch ausgeführt werden. Die sichere und dauerhafte Archivierung dieser Testsequenzen und der daraus resultierenden Reports ist sichergestellt.

Vorteile der HiL-Systeme

• Hohe Testtiefe durch Testautomatisierung
• Reproduzierbarkeit von Tests
• Nachbildung von gefährlichen bzw. kostspieligen Testfällen
• Qualitätssteigerung bei kürzerer Projektlaufzeit, erhöhte Produktionsgeschwindigkeit und Sicherheit der Produkte durch erweiterte Testabdeckung und Testtiefe.

MicroNova bietet für die Erzeugung und Messung von motorspezifischen Signalen, z.B. für die Erzeugung von Motorsignalen, Spezialkarten an, die in den HiL-Simulatoren eingebaut sind. Auf diesen flexiblen Karten wird die vom Anwender benötigte Funktionalität flexibel zur Verfügung gestellt. Durch den auf FPGAs (Field Programmable Gate Array = rekonfigurierbare Logik) basierenden Ansatz ist eine Anpassung an neue Anforderungen, wie z.B. Drehung der Kurbelwelle entgegen der Antriebsrichtung, durch ein einfaches Softwareupdate möglich.

Fazit
Wie am Beispiel des integrierten Hardware-in-the-Loop Simulator für Otto- und Dieselmotorsteuergeräte gezeigt, passt sich die HiL-Familie NovaSim flexibel an die Bedürfnisse der Automobilhersteller und deren Zulieferer an. Elektronische Komponenten können mit NovaSim schnell und reibungslos in ein übergeordnetes generisches Testgesamtkonzept eingefügt werden. Dieser Automatisierungsschritt reduziert sowohl redundante Aufwände und Fehleranfälligkeiten als auch die notwendigen Projektzeiten zur Steuergeräteentwicklung.
Mit beiden leistungsstarken HiL-Systemen Compact-HiL und Fullsize-HiL für den mobilen oder den stationären Einsatz werden eine Testüberdeckung und Testtiefe gewährleistet, die dem geforderten Qualitätsanspruch für moderne Fahrzeuge gerecht werden.

MicroNova eröffnet eine Niederlassung in Wolfsburg

Wolfsburg, Mai 2008: Die MicroNova AG in Vierkirchen bei Dachau steht für gelebte Kundennähe. So hat das erfolgreiche Unternehmen, das seit 1987 Software- und Systemlösungen für renommierte Unternehmen aus Industrie und Technik entwickelt, implementiert und betreut, jetzt eine neue Niederlassung in Wolfsburg eröffnet.

Seit August 2005 unterstützt MicroNova den Start und das Roll-out der konzerneinheitlichen Testautomatisierung EXAM (EXtended Automation Method) bei der Volkswagen AG in Wolfsburg. Durch die Präsenz vor Ort werden Abläufe weiter optimiert. "Softwareentwicklung hat viel mit Know-how zu tun, noch mehr mit gutem Projektmanagement und am allermeisten mit der Bereitschaft und der Fähigkeit, sich auf die Bedürfnisse der Kunden einzulassen", erklärt Veikko Voigt, Leiter der Niederlassung Wolfsburg. Er und seine zehn Mitarbeiter freuen sich darauf, die Projekte nun "sesshaft" vor Ort fortzusetzen. "Die hervorragende Zusammenarbeit mit VW ist für uns natürlich ein Ansporn, das in uns gesetzte Vertrauen in jeder Hinsicht zu erfüllen. Wir unterstützen die Volkswagen AG bei Testfallerstellung, Toolentwicklung, Support und Anwenderschulungen. Dabei sind die Entwicklungsingenieure von MicroNova in verschiedenen Fachbereichen im Einsatz und erstellen Einzelsteuergerätetests ebenso wie Verbund- bzw. Gesamtintegrationstests für die Bereiche Komfort, Infotainment, Fahrwert und Antrieb.

Veikko Voigt (links oben) und sein Team vor der Autostadt Wolfsburg

Welche Ziele hat sich das Team Wolfsburg gesetzt?
Um das Netzwerk weiterhin zu stärken und das Know-how zu übertragen, werden zukünftig vermehrt gemeinsame EXAM-Workshops der Mitarbeiter aus Wolfsburg und der Mitarbeiter aus Süddeutschland stattfinden. Außerdem soll das Team Wolfsburg, um die räumliche Entfernung zu überwinden, noch besser bei Iterationsschleifen der in Vierkirchen stattfindenden Toolentwicklung eingebunden werden.
Der temporäre Austausch der Mitarbeiter zwischen den Einsatzorten im Volkswagen Konzern soll einen gemeinsamen Know-how Transfer ermöglichen, um die Ideen in Entwicklungen der EXAM-Toolkette einzubringen. Zukünftig wird das Team in Wolfsburg auch interessierte Zulieferer und Dienstleister bei Entwicklungsaufgaben in verschiedensten Themenbereichen unterstützen. Aktuell wurde neben dem Stammsitz Vierkirchen auch in Wolfsburg damit begonnen, EXAM-Schulungen für interessierte Zulieferer und Dienstleiter zu veranstalten.

MicroNova ist autorisierter Schulungspartner der Volkswagen AG und AUDI AG für die konzerneinheitliche Testautomatisierung EXAM

Vierkirchen, April 2008: Immer mehr und immer vielfältigere Funktionen, neue und immer komplexere Technologien, immer höhere Ansprüche an Sicherheit und Qualität – auf der Automobilindustrie, vor allem auf deren Elektronik-Abteilungen lastet ein hoher Druck. Dem kann man durch hohe Integration von Zulieferern und Herstellern begegnen. Wie dieses Zusammenspiel erfolgreich funktionieren kann, zeigt die Zusammenarbeit zwischen dem Volkswagen Konzern und der im Münchner Norden ansässigen MicroNova AG, die Software- und Systemlösungen für renommierte Unternehmen entwickelt, implementiert und betreut.

Seit Anfang 2008 ist MicroNova autorisierter Schulungspartner der Volkswagen AG und AUDI AG für die von MicroNova und Audi/Volkswagen gemeinsam entwickelte, eingeführte und jetzt konzernweit eingesetzte Testautomatisierung EXAM (EXtended Automation Method). Damit ist ein weiterer Schritt zur Integration aller beteiligten Entwicklungsstellen getan, der dazu beiträgt, die Austauschbarkeit, Wiederverwertbarkeit und Effizienz der Testtools und der Testprogramme über die Konzerngrenzen hinaus bis hin zu den Zulieferern und Automobilherstellern zu garantieren. EXAM verkörpert die konzerneinheitliche Testautomatisierung von Steuergeräten mit Hardware-in-the-Loop-Prüfständen im Volkswagenkonzern, etabliert unterschiedliche Rollen im Testprozess und formalisiert eine konzernweit einheitliche Sprache zur Darstellung von Testsachverhalten. Dabei definiert EXAM eine umfassende Methodik zur Darstellung, Durchführung und Auswertung von Testfällen.

MicroNova hat ein praxisorientiertes, qualitativ hochwertiges Schulungssystem für Testmodellierung in EXAM entwickelt und in der Vergangenheit bereits über 30 EXAM Modellierer-Schulungen durchgeführt. Angeboten werden drei Schulungen: Die dreitägige Basisschulung „EXAM Modellierer“, das zweitägige Intensiv-Coaching „EXAM Experte“ und der Einführungstag „EXAM für Entscheider“. Alle drei Schulungen finden am MicroNova Firmensitz in Vierkirchen sowie in der Niederlassung in Wolfsburg statt. Nach Bedarf können sie auch beim Kunden vor Ort abgehalten werden.

Was bedeutet es für MicroNova nicht nur Kern-Entwicklungspartner für die Testautomatisierung im Volkswagenkonzern zu sein, sondern auch „autorisierter Schulungspartner“? „Natürlich sind wir sehr stolz darauf, vor allem, weil dieser Schritt exakt zu unserer Firmenphilosophie passt. Für uns endet ein Projekt nicht mit der Implementierung. Unser Ziel heißt nicht: ein System fertig stellen, sondern: den Erfolg des jeweiligen Projektes unseres Kunden sicherstellen. Seit gut einem Jahr ist EXAM als konzerneinheitliche Testautomatisierung im Volkswagenkonzern als Standard erhoben. Wird sie konzernweit eingesetzt, ist EXAM nicht einfach nur ein Framework, sondern vielmehr eines, mit dem man Zeit und Kapazitäten einsparen kann, vorausgesetzt, die unterschiedlichen Anwender kommunizieren miteinander und sind in der Lage, die Testmodellierungstools effektiv zu nutzen. Deshalb kommt professioneller Schulung eine wichtige Rolle zu.“, erklärt Orazio Ragonesi, stellv. Geschäftsführer MicroNova und Leiter Automation & Simulation.

Die Basisschulung „EXAM Modellierer“ richtet sich an Testanwender und Testmodellierer, deren täglicher Einsatz am HiL-Prüfstand ist. Die dreitägige Schulung findet in einer kleinen Arbeitsgruppe von maximal sechs Teilnehmern statt, in der diese mit den Grundlagen des EXAM-Toolings vertraut gemacht werden. Der Tagesablauf gliedert sich in Vortragsabschnitte, die mit konkreten Übungen und „one2one“ Coaching vertieft werden. Den Kandidaten werden die Protokollierungsrichtlinien und Grundlagen der Echtzeitdatenerfassung und Messung vermittelt.

Das zweitägige Intensiv-Coaching „EXAM Experte“ richtet sich an EXAM-Testmodellierer mit ausreichender Praxiserfahrung, die Hilfestellung bei der Einführung einer Modularisierung der Testfälle in ihrem Unternehmen benötigen und durch die Einführung von Modellierungsrichtlinien die Optimierung des Testprozesses weiterführen möchten. Anhand von Beispielen aus der Praxis werden standortübergreifende Modellierungsrichtlinien gezeigt und anschließend ein projektbezogenes Beispiel durchgeführt. Weitere Inhalte der Schulung sind die Trennung der Testabläufe von Modulen, das Erzeugen von Interfaces und Modulen, die Anwendung von Pattern sowie Auswertungsmethoden der Echtzeitmessung.

Mit einem Einführungstag „EXAM für Entscheider“ stellt MicroNova Automobilherstellern sowie interessierten Zulieferern auf Entscheider-Ebene die Vorteile eines durchgängigen Testprozesses mit EXAM vor. Manager erhalten Einblick in den Testprozess der Steuergeräteentwicklung. Es werden Workflow und Tooling präsentiert sowie beispielhafte Anbindungen eines NovaSim HiL-Simulators vorgestellt. So lassen sich anhand eines konkreten Beispiels Synergie-Effekte und die daraus resultierende Kostenersparnis erkennen.

Das Schulungsangebot der MicroNova für EXAM-Anwender