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Haldex verkürzt mithilfe von MathWorks Consulting Services die Entwicklungszeit von Brems- und Stabilisierungssystemen um 50%
„Mit den Tools von MathWorks konnten wir unseren Entwicklungsprozess vereinfachen, weil sie eine integrierte Umgebung für den Entwurf der innovativen technischen Funktionen bereitstellten, die unsere Kunden verlangen.“
Die Herausforderung
Die Lösung
Die Ergebnisse
- Designprozess verbessert
- Entwicklungszeit halbiert
- Kosten reduziert
Jedes Jahr kommt es zu Hunderten von Verkehrsunfällen durch Überschläge von Gelenkfahrzeugen. Die Entwicklung sicherheitskritischer Systeme zur Überschlagsverhinderung ist jedoch kostspielig und anspruchsvoll. Die gesetzlichen Anforderungen ändern sich rasch und die für die Entwicklung und Integration komplexer neuer Sicherheitsfunktionen für Nutzfahrzeuge zur Verfügung stehende Zeit wird immer kürzer.
Haldex hat für die Steuerungssoftware seines Bremssystems Stabilitätsregelungs-Algorithmen entwickelt, um Lastverlagerungen zu erkennen und die Fahrzeuggeschwindigkeit zu reduzieren, um so die Querstabilität des Fahrzeugs aufrechtzuerhalten. In Zusammenarbeit mit MathWorks Consulting setzte Haldex Produkte von MathWorks und Model-Based Design ein, um Steuerungsstrategien zu entwickeln und zu bewerten, um dabei erst spät im Projekt Testfahrzeuge einsetzen zu müssen.
„Mithilfe der MathWorks Tools konnten wir unsere Abhängigkeit von Entwicklungen der Steuerungsstrategien in Zielfahrzeugen verringern und so den Zeit-, Kosten- und Ressourcenaufwand zur Erledigung dieser Aufgabe reduzieren“, sagt Laurence Lane, leitender Ingenieur bei Haldex.
Die Herausforderung
Haldex musste Stabilitätskontrollalgorithmen entwickeln, die das Bremssystem zur Verlangsamung des Fahrzeugs bei kritischen Manövern nutzen würden, um ein Überschlagen zu verhindern. Die Algorithmen würden anhand der Signale von Raddrehzahlsensoren und Beschleunigungsmessern gefährliche Manöver erkennen und dann zunehmend die Bremsen betätigen, um das Fahrzeug unterhalb der Überschlagsschwelle zu halten.
Da die Stabilität von Sattelzügen für Haldex ein Neuland war, mussten die Steuerungsstrategien von Grund auf neu entwickelt werden. Darüber hinaus wurde die Entwicklungszeit durch einen äußerst straffen Produktionstermin drastisch verkürzt.
Das Testen von Sicherheitssystemen an modifizierten Fahrzeugen und auf Prüfgeländen ist gefährlich; bei routinemäßigen Entwicklungstests kann sich das Testfahrzeug bei hoher Geschwindigkeit überschlagen. Darüber hinaus ist ein umfassender Test der Haldex-Steuergeräte schwierig und kostspielig, da die Produkte des Unternehmens in einer breiten Palette von Fahrzeugen eingesetzt werden und nur begrenzt geeignete Testeinrichtungen zur Verfügung stehen.
Um diese Herausforderungen zu meistern, benötigte Haldex eine Software, mit der das Unternehmen während des gesamten Entwicklungsprozesses Steuerungsstrategien mithilfe von Simulationen testen konnte. Sie benötigten außerdem eine einheitliche Entwicklungsumgebung, die es mehreren Teams ermöglicht, zusammenzuarbeiten und die Arbeit an ihren Projekten gemeinsam zu nutzen.
Die Lösung
Haldex verwendete Simulink®, Stateflow® und Simulink Control Design™, um ihre Bremssteuerungsalgorithmen zu entwickeln. Sie optimierten die Leistung dieser Algorithmen für eine Reihe von Fahrzeugen und Manövern mithilfe von Modellen der Fahrzeugdynamik und der Bremsaktuatoren.
In Zusammenarbeit mit MathWorks Consulting entwickelte Haldex mithilfe von Simulink und Simscape Multibody™ eine Bibliothek mit Fahrzeugmodellierungsblöcken zur Simulation der Beschleunigungs-, Brems- und Kurvendynamik von Einzeleinheiten und schweren Gelenkfahrzeugen. Mit diesen Blöcken können die Ingenieure von Haldex nun problemlos Fahrzeugmodelle zusammenstellen, um die große Bandbreite an Fahrzeugen zu simulieren, in denen ihre Produkte zum Einsatz kommen.
„Mit unseren ‚virtuellen Fahrzeugen‘ und durch die Bewertung der Steuerungsstrategien in der sicheren Umgebung von Simulink haben wir die Rolle der tatsächlichen Fahrzeuge auf die Systemvalidierung reduziert“, sagt Lane. „Darüber hinaus konnten wir mit Simscape Multibody schnell Fahrzeugmodelle erstellen und den zeitaufwändigen und fehleranfälligen Prozess der manuellen Ableitung der Fahrzeuggleichungen vermeiden.“
Angesichts der unterschiedlichen Modellkonfigurationen und Ergebnisse, die die Ingenieure von Haldex zur Fertigstellung ihres Entwurfs überprüfen mussten, beauftragte Haldex MathWorks Consulting. Die Berater verwendeten MATLAB®, um eine Benutzeroberfläche zu erstellen, die es Ingenieuren ermöglicht, Fahrzeugparameter zu ändern und Simulationsergebnisse mit einer einzigen Benutzeroberfläche zu visualisieren und zu analysieren.
Nach Modellversuchen und Streckenbewertungen wurde das Stabilitätssystem in einer Fahrzeugflotte getestet und erhielt positives Feedback von den Flottenmanagern. Das Produkt wird derzeit produziert, verkauft sich gut und erfreut sich bei den Kunden großer Beliebtheit. Haldex arbeitet daran, seine Hardware-in-the-Loop-Testfunktionen aufzubauen, die Echtzeitmodelle integrieren. Dadurch können sie einen Großteil ihrer Software- und Hardwarevalidierung durchführen, bevor sie auf die Teststrecke gehen.
Als direktes Ergebnis dieses Projekts sind MathWorks Produkte nun zentrale Werkzeuge bei der Entwicklung von EBS-, ABS- und Stabilitätsprojekten der neuen Generation bei Haldex, einschließlich der zweiten Generation des EB+-Stabilitätssystems.
„Dieses Projekt untermauerte die Bedeutung von Model-Based Design und MathWorks Tools für Haldex", bemerkt Lane. „Simulink ist heute ein zentrales Werkzeug bei der Entwicklung unserer zukünftigen Produkte.“
Die Ergebnisse
Designprozess verbessert. Mithilfe der MathWorks Tools für modellbasiertes Design konnte Haldex mehrere Designaktivitäten in einem einzigen Prozess kombinieren und dabei mehreren Teams ermöglichen, gleichzeitig an verschiedenen Teilen des Projekts zu arbeiten.
Entwicklungszeit halbiert. „Ohne die Tools von MathWorks wären wir auf alle üblichen Probleme der Parallelentwicklung gestoßen“, sagt Lane. „Indem wir Steuerungsmethoden in Abstraktion von der Hardware-Entwicklung und den Tests im Fahrzeug entwickeln, benötigen wir weniger Ressourcen und verkürzen die Entwicklungszeit um etwa 50% auf zwei Jahre.“
Kostenreduzierung. „Wir haben die Arbeit in der Hälfte der Zeit erledigt, die wir mit unseren herkömmlichen Methoden benötigt hätten, und die Kostenersparnis war erheblich“, bemerkt Lane. „Das liegt daran, dass bei immer mehr Haldex-Entwicklungsprojekten Produkte von MathWorks zum Einsatz kommen.“
