EBM-PAPST使用基于模型的设计开发用于自动变速器的电动辅助油泵

被认可为世界领先的电动机和风扇制造商，EBM-Papst从未设计过油泵。设计一个将在极端温度下可靠运行的泵和控制器，工程师首先需要构建原型以验证其设计理念。代替压力传感器，他们计划使用电动机上的分流电阻测量电流绘图。为了仅基于该测量准确地估计压力，它们需要彻底地表征电机电流绘制与其输出扭矩之间的关系，这受许多参数的影响。然后，它们需要分析这种扭矩与泵的输出压力之间的关系，这被温度显着影响。

验证了这种方法，工程师需要测试100多个泵和泵变体的性能，所有这些都以不同的速度，压力和温度运行。在以前的设计项目中，工程师手动进行了类似的实验并将结果编译在电子表格中，但这种方法不会使他们能够满足泵项目的截止日期。

由于微控制器缺乏处理标准面向现场控制设计的处理能力，因此工程师必须设计和部署自定义控制器。它们需要一种自动化方法来校准控制器内的系统模型，以便在生产过程中解释各个电机和泵之间的制造差异。

使用Matlab和Simulink使用模型的设计开发，测试和校准辅助油泵。金宝app

在Simulink中工金宝app作，工程师基于面向现场的控制原理开发了永磁同步电机（PMSM）的控制器模型。他们使用州流^®管理泵操作模式，包括空闲模式和各种压力级模式。

它们从信号处理工具箱™结合了IIR过滤器，以消除来自电流测量和来自Hall传感器的速度测量的噪声。

工程师基于控制器模型的闭环模拟的结果和PMSM的工厂模型来精制其控制器设计。

要创建实时原型，它们使用Simulink Coder™从控制器型号生成代码，并使用Simulink Real-Time™在SpeedGoat目标硬件上运行代码。金宝app它们使用该原型用实际电机和泵硬件验证试验台中的控制设计。

测试表明，从电流抽取测量计算压力是可能的，但由于泵组件的变化，在所有操作条件下计算不准确。

使用MATLAB和StateFlow，该团队创建了一种自动测试套件，系统地改变温度，压力和电机速度，同时在测试钻机上测量电流绘制和其他测量。他们每天24小时运行这个测试设置，三个月内完成约100个电机泵组合和组件变体。

该团队使用从实验中填充数据的查找表来开发了泵的简单S金宝appimulink型号，并耗尽了对控制设计的微调模拟，并确定了在生产中使用的最佳泵。

软件工程师基于Simulink模型为目标微控制器的控制器开发了ANSI-C代码。金宝app它们通过将代码的输出与仿真结果进行比较来验证实现。

为了最大限度地提高压力控制的准确性，该团队为线路终端制造过程开发了一种校准系统。该系统运行测试以表征电机和泵，使用曲线拟合工具箱™根据测试测量来填充查找表，然后使用查找表校准控制器内的系统模型。

EBM-PAPST辅助油泵是批量生产，已被德国汽车制造商使用。

• 整体发展时间减半。“在过去的项目上，我们手工编码了我们的原型，甚至对代码进行了较小的更改，”Löffler说。“金宝appSimulink和Simulink实时使我们能够快速开发概念验证原型，然后我们在我们的自动化测试台中重复使用，将项目的开发时间降低至少50％。”
• 系统调查时间减少60％。“即使有一种复杂的实验设计，我们仍然必须运行数百个测试，并且没有时间使用手动方法，”Löffler说。“通过MATLAB，我们自动化测试，运行了24/7几个月的测试台，并削减了将系统调查至少60％所需的时间。”
• 在指定的微控制器上部署支持。金宝app“对于这个项目，只有一个微控制器达到了我们的高温要求，”Löffler说。“这种微控制器的加工能力有限，但它没有延迟项目，因为基于模型的设计让我们运行模拟和实时测试，以验证我们的控制器设计是否在我们实施之前。”