- augustus 17, 2022
Het ontwikkelen van transmissies is een ingewikkelde zaak. Transmissies moeten in harmonie werken met alle andere onderdelen van een auto, terwijl sommige onderdelen nog in ontwikkeling zijn en niet beschikbaar zijn voor tests. Dit is waar hardware-in-the-loop testen om de hoek komt kijken. Hier test Punch Powertrain zijn transmissies in een deels fysieke, deels virtuele opstelling, waarbij software bepaalde hardwarecomponenten in de loop simuleert. Een ultramoderne technologie die een snelle turn-around en flexibiliteit mogelijk maakt.
Een van de gebieden waar deze benadering wordt gebruikt is akoestisch testen. Bijvoorbeeld het schakelgeluid dat een versnellingsbak maakt. “Met de hardware-in-the-loop-methodologie hoeven we niet te wachten tot de ontwikkeling van vitale onderdelen, zoals de verbrandingsmotor, klaar is”, zegt Pepijn Peeters, testbankingenieur. “In feite is voor het specifieke geval van akoestische tests de verbrandingsmotor ongewenst, aangezien deze een aanzienlijke hoeveelheid lawaai maakt, waardoor de akoestische meting wordt bemoeilijkt. Door de verbrandingsmotor te simuleren, wordt het gedrag nagebootst zonder het lawaai dat met een verbrandingsmotor gepaard gaat, waardoor de akoestische metingen nauwkeuriger zijn.”
Punch Powertrain heeft alle mogelijkheden in huis om de software te ontwikkelen die nodig is om tijdens het testen een reeks van omstandigheden te simuleren. “We kunnen bijvoorbeeld de helling van de gesimuleerde weg vergroten, de auto belasten, de toegepaste krachten of de gewenste snelheid wijzigen. Bovendien maakt deze opstelling het mogelijk om de karakteristiek en de dynamiek van de auto aan te passen, zoals het gewicht, de wielradius, enzovoort”, zegt Ilyas Barrou, softwareontwikkelaar voor de testbank. “We zijn in staat om elke ‘echte’ auto in een ‘echte’ omgeving te simuleren. “
Punch Powertrain heeft alle mogelijkheden in huis om de software te ontwikkelen die nodig is om tijdens het testen een reeks van omstandigheden te simuleren.
Er zijn twee belangrijke manieren om hardware-in-the-loop testen uit te voeren. Eén waarbij een echte motor aanwezig is op de testbank, de andere waarbij een motor wordt nagebootst met een zeer dynamische motor, die het voordeel heeft geen olie of brandstof te verbruiken en zeer flexibel te zijn: het is gemakkelijker de toepassingsparameters van de motor te wijzigen dan een echte motor. Maar simulatie blijft natuurlijk niet beperkt tot de motor. “Voordat we kunnen beginnen met het testen van een transmissie, moeten we eerst componenten zoals de ABS-unit simuleren”, zegt Pepijn Peeters, testbankingenieur. “We simuleren ook de belasting van de wielen, zodat de transmissie dezelfde omstandigheden ervaart als een echt voertuig. We kunnen hier ver in gaan. Als u bijvoorbeeld plotseling gas geeft, zal de testbank simuleren dat de motor in de motorsteunen beweegt. Dit zal leiden tot iets lagere krachten op de transmissie.”
Deze testcapaciteit heeft Punch Powertrain tot een wereldleider in technologie gemaakt. “Onze aanpak is uitzonderlijk”, zegt Peeters. “Er zijn bijvoorbeeld slechts 12 akoestische NDTS-testbanken zoals de onze in de wereld, en de meeste bevinden zich in China. De akoestische eigenschappen in combinatie met de extreem lage massatraagheid om een verbrandingsmotor te simuleren met een vrijwel geruisloze elektromotor”.
Veiligheid en snelheid
Waarom is deze combinatie van virtueel en fysiek testen dan zo nuttig? Het is natuurlijk sneller, omdat ingenieurs niet hoeven te wachten op onderdelen die nog in ontwikkeling zijn. Maar er zit meer achter het testen met hardware-in-the-loop dan alleen snelheid: “Omdat er geen brandstofleidingen of uitlaatsystemen zijn geïnstalleerd, is er geen noodzaak voor CO-, CO2- en brandstoflekdetectie, wat het testen veiliger maakt”, zegt Peeters. “Virtueel testen is nauwkeuriger dan het gebruik van oudere, niet-representatieve modellen van bepaalde onderdelen. En we kunnen gemakkelijk schakelen, zodat we bijvoorbeeld een transmissie met verschillende soorten motoren kunnen testen.”
“Om een transmissie te valideren moeten we veel tests uitvoeren”, voegt Barrou toe. “Nu kunnen we dat deels doen met behulp van software. We kunnen zien hoe de transmissie presteert op de snelweg of in de stad. Alles wat u in een echte auto kunt doen, kunnen we op onze testbank simuleren.”
Testen van hybride voertuigen
Een van de huidige technische uitdagingen van Punch Powertrain is het simuleren van een hybride auto, wat moeilijker is in vergelijking met een auto met alleen een verbrandingsmotor. “Een hybride transmissie voegt nog een laag complexiteit toe”, zegt Peeters. “Er is niet alleen de motor met de ECU (Engine Control Unit) en de transmissie met een TCU (Transmission Control Unit), er is ook de elektromotor met een MCU (Microcontroller Unit) en een accu, met een bijbehorend accubeheersysteem. Daarbovenop is er een Power Control Unit, of PCU. Er is dus een veel groter aantal componenten dat moet worden gesimuleerd en moet samenwerken.”
Het ontwerpen van een hybride testbank die dit aankan was ingewikkeld, maar de nieuwe technologie van Punch Powertrain is klaar en de productie van hybride testbanken zal binnen enkele maanden beginnen. Dat is een stap op weg om het bedrijf klaar te maken voor de toekomst. “Het testen van hybride transmissies is de meest ingewikkelde test die er is”, zegt Peeters. “Een EV daarentegen is iets eenvoudiger omdat er minder hardware- en softwarecomponenten in het circuit nodig zijn.”
Het belangrijkste doel is de klanten van Punch Powertrain flexibeler en sneller van dienst te zijn. “Onze aanpak en uitrusting geven een ontwikkelingsproject een maximale flexibiliteit”, besluit Peeters. “Wij zijn klaar voor de toekomst met onze nieuwe testbanken en bijbehorende software engineering. In de afgelopen 5 jaar hebben wij op dit gebied enorme stappen gezet en klanten zoeken ons op voor deze technologie”.
