對于單件小批量生產(chǎn)企業(yè)和擁有大量相似車(chē)型的制造企業(yè)來(lái)說(shuō)，快速、靈活和高性?xún)r(jià)比的綜合檢測試驗臺技術(shù)起著(zhù)極其重要的作用。德國肯普滕應用技術(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)試驗臺，它能夠用于檢測各種車(chē)型的性能，比如已完成電動(dòng)轉型的大眾（VW）廂式車(chē)。倍福基于 PC 的控制技術(shù)的核心特征之一是使用標準工業(yè)組件。

肯普滕應用技術(shù)大學(xué)的試驗臺正在測試一輛由 ABT 公司完成電動(dòng)轉型的大眾廂式車(chē)

肯普滕應用技術(shù)大學(xué)（HS Kempten）研發(fā)的試驗臺主要用于車(chē)輛功能測試。該試驗臺是在肯普滕應用技術(shù)大學(xué)專(zhuān)門(mén)研究汽車(chē)和自動(dòng)化領(lǐng)域應用及開(kāi)發(fā)課題的控制工程和車(chē)輛系統實(shí)驗室中開(kāi)發(fā)而成。實(shí)驗室在 2016 年成立初期，主要測試單個(gè)零部件的可靠性，后來(lái)其活動(dòng)范圍逐漸擴大至復雜的完整系統試驗臺，甚至還包括教學(xué)活動(dòng)。 

試驗臺不僅可以測試新車(chē)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(chē)輛可以在其原有的適于行駛的狀態(tài)下進(jìn)行測試，而不用像大多數傳統試驗臺那樣必須進(jìn)行改裝。

來(lái)自肯普滕大學(xué) Allg?u 研究中心的研究助理 Florian Zerbes 在介紹測試范圍和過(guò)程時(shí)說(shuō)道：“對于電動(dòng)汽車(chē)，試驗臺主要測試通過(guò)高壓電池包供電的暖通空調系統是否會(huì )對打開(kāi)和關(guān)閉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)以及駕駛等車(chē)輛最重要的功能產(chǎn)生影響，測試內容包括規定測試周期，反復啟動(dòng)、停止車(chē)輛以及讓車(chē)輛提速。車(chē)輛狀態(tài)會(huì )因測試結果發(fā)生變化，即暖通空調系統打開(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)的試驗臺，該測試過(guò)程可以完全獨立地運行幾個(gè)小時(shí)甚至幾天。這個(gè)過(guò)程包括連續采集試驗臺和車(chē)輛中的數據，以便對這些數據進(jìn)行分析并轉化為最終的測試結果?！?/p>

肯普滕應用技術(shù)大學(xué) Allg?u 研究中心的助理研究員 Florian Zerbes 正在進(jìn)行車(chē)輛測試

試驗臺結構

與車(chē)輪連接的電機輸出軸提供車(chē)輪滾動(dòng)阻力，模擬車(chē)輛在道路上行駛。車(chē)輛內的機器人轉動(dòng)點(diǎn)火鑰匙，進(jìn)行換擋操作，以及操控車(chē)內的各個(gè)按鈕，例如車(chē)內氣候控制系統的按鈕。踏板上的直線(xiàn)電機按下油門(mén)和剎車(chē)踏板，而轉向電機則驅動(dòng)方向盤(pán)轉向。車(chē)外的第二個(gè)機器人將各種充電線(xiàn)插入充電插座和從充電插座拔出。

內部配有機器人和用于車(chē)輛操控的直線(xiàn)電機

測量模塊用于采集車(chē)內線(xiàn)束的電流和電壓，以便進(jìn)行后續分析。安裝有 TwinCAT 的倍福 C6030 超緊湊型工業(yè) PC 作為控制平臺，負責實(shí)現與各組件和車(chē)輛（通過(guò) CAN 總線(xiàn)）之間的通信。中央控制單元用于協(xié)調控制各個(gè)組件，可以使用不同的程序進(jìn)行各種不同的測試。9 個(gè)能夠集成任何 CAN 和 CANopen 設備的 EL6751 EtherCAT 單通道通信接口端子模塊確保將 CAN 設備無(wú)縫集成到 EtherCAT 控制系統中。

倍?？刂葡到y（中間）：在此應用中，一臺 C6030 超緊湊型工業(yè) PC、7 個(gè) EL6751 EtherCAT 端子模塊以及 1 個(gè) EL6614 端子模塊構成試驗臺的中央控制平臺，并直接與所有組件進(jìn)行通信

在試驗期間，車(chē)輛會(huì )在真實(shí)的路面駕駛條件下進(jìn)行模擬。駕駛試驗臺會(huì )根據仿真轉矩轉動(dòng)車(chē)輪，甚至可以模擬車(chē)輪轉向運動(dòng)。這種仿真試驗真實(shí)度極高，可以使用相應的執行機構仿真駕駛員的動(dòng)作。大部分動(dòng)作由工業(yè)機器人執行，以完成盡可能多的不同動(dòng)作。試驗臺還可以模擬現實(shí)環(huán)境，以及車(chē)輛如何與周?chē)h(huán)境進(jìn)行通信（例如通過(guò) GPS 系統）?？掀针鴳眉夹g(shù)大學(xué)除了成功開(kāi)發(fā)試驗臺之外，還為系統打造了一個(gè)數字孿生平臺。這不僅有利于實(shí)現試驗臺的預試車(chē)，而且還能夠實(shí)現全面的系統可視化和監測。

工業(yè)技術(shù)助力降低成本、提升靈活性

肯普滕應用技術(shù)大學(xué)在開(kāi)發(fā)新的試驗臺時(shí)，主要考慮如何讓系統盡可能地具有成本效益。只有使用逆變器、電機和控制器等標準工業(yè)組件才能實(shí)現這一需求。另一個(gè)考慮因素是確保系統能夠快速安裝和拆卸，而且基本上不受車(chē)輛影響。因此，試驗臺必須能夠方便地根據具體的應用需求進(jìn)行調整?？掀针鴳眉夹g(shù)大學(xué)的機械工程教授 Andreas Stiegelmeyr 博士在描述系統要求及具體實(shí)施情況時(shí)說(shuō)道：“我們開(kāi)發(fā)了一款能夠使用標準車(chē)輛接口測試大部分車(chē)輛功能的試驗臺，無(wú)論是什么車(chē)型，都能夠通過(guò)快速連接、以最小的投入測試車(chē)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(chē)型眾多的汽車(chē)制造商，尤其是小批量汽車(chē)制造商?！?/p>

Florian Zerbes 補充說(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，構成中央控制系統。更重要的是，通過(guò)添加 EtherCAT 端子模塊可以輕松擴展控制系統，再加上 EtherCAT 拓撲結構非常靈活，因此可以根據整個(gè)空間情況進(jìn)行優(yōu)化布署。同時(shí)倍?？梢蕴峁┐罅寇浻布a(chǎn)品，這也意味著(zhù)可以用最小的投入完成大量測量和控制任務(wù)。最重要的是，倍?；?PC 的控制技術(shù)相對于汽車(chē)領(lǐng)域使用的很多系統，具有明顯的成本優(yōu)勢?！?/p>

肯普滕應用技術(shù)大學(xué)試驗臺上的倍?？刂葡到y接口概覽

用于確定測試序列的工具鏈

測試序列使用專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的工具鏈在結構化文本（ST）中編寫(xiě)，并通過(guò) MATLAB?/Simulink? 生成。這樣可以將 TwinCAT 和 Simulink? 有效地結合使用。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)設置相應的硬件連接，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>

– 毫不費力地創(chuàng )建所需的 Simulink? 模型

– 輕松使用不同的數據庫

– 自動(dòng)連接硬件，并直接在 Simulink? 模型中配置

– 為用戶(hù)提供簡(jiǎn)潔明了的界面 

工具鏈目前的重點(diǎn)是 CAN 總線(xiàn)，這意味著(zhù)，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(hù)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(hù)需要做的只是決定哪個(gè) Simulink? 模型與哪個(gè) TwinCAT 項目相連。

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

ABT 公司對試驗臺的評價(jià)

“肯普滕應用技術(shù)大學(xué)開(kāi)發(fā)設計的試驗臺讓我們能夠快速響應不斷變化的客戶(hù)需求，在很短的時(shí)間內就完成全新的車(chē)輛測試綜合方案的實(shí)施工作，全自動(dòng)測試所有車(chē)輛。因此，試驗臺為我們整個(gè)開(kāi)發(fā)流程中的技術(shù)創(chuàng )新提供了支持?！?/p>