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Jul 31, 2023

A Porsche Engineering usa procedimentos de teste de última geração para o desenvolvimento de acionamentos elétricos, que incluem testes reais e testes conduzidos em um ambiente virtual. Seu uso pode encurtar significativamente o tempo de desenvolvimento e reduzir o número de veículos de teste necessários.

Para continuar a aumentar a eficiência no desenvolvimento de novos componentes e sistemas para acionamentos elétricos, a Porsche Engineering utiliza métodos de teste especificamente adaptados aos requisitos da tecnologia de alta tensão. Por exemplo, baterias de alta tensão são testadas em bancadas de teste de veículos e componentes nas localidades de Bietigheim-Bissingen e Nardò, enquanto ambientes de simulação de hardware-in-the-loop estão disponíveis para testar o software para inversores de pulso (PIs). Isso envolve testar o hardware real em um sistema de veículo virtual.

O PI desempenha um papel fundamental em veículos elétricos porque converte a tensão CC da bateria em tensão CA multifásica e o campo rotativo associado para o motor de acionamento elétrico. Quando a recuperação de energia está ativa no modo overrun, o PI trabalha na direção oposta e converte a tensão CA do motor em uma tensão CC que é usada para carregar a bateria. "O controle PI preciso para os vários requisitos de desempenho e conforto em diferentes situações de direção requer algoritmos de controle altamente complexos e funções de segurança que devem ser testadas antes que o drive seja colocado em operação", explica Rafael Banzhaf, Líder de Projeto Técnico da Porsche Engineering. “Isso envolve, por exemplo, garantir que o sistema de direção entre em um estado seguro em situações excepcionais, como uma colisão com o acionamento do airbag”. Antes do desenvolvimento do sistema PI-HiL, os testes tinham que ser realizados no veículo ou em uma bancada de teste real, sempre existindo o risco de algo ser danificado em caso de erros de software na unidade de controle.

A Porsche Engineering desenvolveu, portanto, um conceito de bancada de teste para testar o software PI, no qual a PI ECU real é integrada como hardware-in-the-loop (HiL). "A ECU é exatamente a mesma da versão do veículo, então podemos tirar conclusões confiáveis ​​sobre a função do software que foi instalado", diz Thomas Füchtenhans, engenheiro de desenvolvimento da Porsche Engineering. "A única modificação é a desconexão dos componentes de alta tensão dos componentes de baixa tensão, como a placa de controle PI na ECU. Isso é necessário por razões funcionais e de segurança, mas não tem impacto nos testes."

Quando os testes HiL são realizados, a placa de controle PI não ativa o hardware real, mas sim uma simulação da unidade de potência PI. Este, por sua vez, está ligado a simulações da bateria de alta tensão, do motor elétrico, do sistema de ônibus e do restante do veículo, a fim de contabilizar o impacto no controle PI causado por sistemas do veículo, como airbags ou o sistema de controle de freio, e o motorista, no controle PI. Por outro lado, a simulação fornece dados do sensor virtual, como correntes de fase e temperaturas, de volta à unidade de controle PI, fechando assim o circuito de controle. Devido às altas demandas na capacidade de tempo real, as simulações para a bateria e o restante do veículo são realizadas em um computador de tempo real (RTPC), enquanto FPGAs (field programmable gate arrays) ainda mais rápidos, que permitem a simulação tempos dentro da faixa de nanossegundos, são usados ​​para a eletrônica de potência e o motor elétrico.

Os escopos de teste possíveis no banco de testes HiL incluem principalmente testes funcionais de acordo com os requisitos de especificação, mas também testes flash de novo software, testes de validação como uma etapa de segurança antes de análises adicionais serem realizadas no veículo e testes das interfaces, funções de diagnóstico, tempos de execução e de cibersegurança e testes de resistência virtual. "Embora não possamos substituir completamente os testes em bancadas de teste reais ou no veículo com o PI-HiL, podemos reduzir significativamente seu escopo, aliviando assim a carga nas bancadas de teste reais e reduzindo significativamente os custos, aumentando também a segurança", relata Banzhaf .