自律型航空機のテストを強化する：DMCとPickering Interfacesによる協働ソリューション

 

「ピッカーリングと協力してこのような複雑なクライアント向けソリューションを開発することは、常に喜びです。私たちは、彼らが私たちの技術的およびプロジェクトのニーズに耳を傾け、専門的な知識、革新的なソリューション、そして必要な対応力を常に提供してくれることに心から感謝しています。」

- ブレント・ホーマン、シニアマネージャー、DMC

 

 

自律飛行機（AAV）の複雑な世界で安全性と信頼性を確保するためには、堅牢なテストが不可欠です。この要件を満たすために、精密なモジュール式試験機器の開発経験と、EV/バッテリー応用分野に豊富な背景を持つ試験ソリューションおよびエンジニアリングコンサルティング会社であるパートナーDMCの専門知識を組み合わせました。その結果、世界有数の消費財配送企業向けに堅牢なハードウェアインザループ（HIL）テストスタンドを提供することができました。

課題
彼らのAAVのバッテリーパックの機能を模擬し、バッテリーマネジメントシステム（BMS）および飛行電子機器をさまざまな運用条件で十分にテストおよび検証するためには、厳密なテストプロトコルが必要でした。従来のテスト方法は、バッテリーパックの組み立て中や車両運用中に発生する可能性のある低温/高温や過充電、故障状態などの実際のシナリオをテストする際に内在する安全上の問題のため、これらの要件を満たすことができませんでした。

 

協調的アプローチ
これらの課題の複雑さを克服するために、私たちはモジュラー信号スイッチングおよびシミュレーションソリューションの専門知識を、DMCのモーションコントロールおよび自動化の熟練技術と組み合わせ、先進的なハードウェアとソフトウェアコンポーネントを統合した最先端のHILテストスタンドを提供しました。その結果、クライアントは、プロジェクトの厳しい要求を満たすカスタマイズされたHILシミュレーションソリューションで、AAVの動的な運用環境をシミュレートできるようになりました。

解決策

私たちが共同で開発したHILシステムは、複雑でありながらモジュラー式の、商用既製品（COTS）とDMC独自のハードウェアの組み合わせです。DMCは、クライアントの要件に合わせてカスタマイズでき、彼らのソリューションの中心で使用されるNI VeriStandソフトウェアとうまく統合できる、オープンでモジュラー式のプラットフォームを活用したいと考えていました。私たちは、PXIバッテリーセルシミュレータと可変抵抗カードを搭載したLXIシャーシをDMCに提供しました。DMCはこれをバッテリーフォールト注入モジュールと組み合わせることで、クライアントが任意のセルの組み合わせを以下の4つの状態のいずれかに設定できるようにしました：無故障状態、セル逆接続、セル短絡、またはセル開回路。制御システムについて、DMCはVeriStandを選択し、プラットフォーム用にNI LabVIEWベースのバッテリーセルモデルを設計しました。このVeriStand制御モデルは、cシリーズのアナログおよびデジタル出力モジュールを備えた組み込みリアルタイムコントローラ（NI cRIO）上で動作し、必要な高速I/Oおよびシミュレーションループを容易に処理します。クライアントはまた、無人機の電子機器およびモーターへの電力供給のために、KeysightのRP7900シリーズ電源を導入しました。最終的に、クライアントが無人機で模擬飛行を実施すると、システムはその飛行中のバッテリーパックの動作をシミュレートし、クライアントがBMSおよびパワーエレクトロニクスシステムの応答を同時にテストできるようにします。

 

ソリューションで使用されるピッカリング製品

• PXI 高密度精密抵抗モジュール、9チャンネル、3Ω～102Ω | 40-298-034
• PXI バッテリーシミュレータモジュール、4チャンネル、電圧/電流リードバック、簡易電流シンク、750 V 絶縁 | 41-752A-912
• LXI/USB 18スロットモジュラシャーシ | 60-103D-001

ベネフィット

• モジュラーアーキテクチャ：このテストスタンドは柔軟で拡張性のある設計を誇り、さまざまなテスト要件に容易に対応でき、必要に応じて将来的な拡張や追加機能の統合も可能です。すべては小型のラックエンクロージャに収められており、人間工学に基づいた使用と部品への容易なアクセスを可能にします。

 

• リアルなシミュレーション：正確で再現可能な信号を生成することにより、さまざまな刺激に対するAAVの反応を包括的にテストできる実世界の条件を再現することができます。

 

• 精密制御：DMCのバッテリーセルモデルは、さまざまなセル化学物質をシミュレーションするために完全に調整可能です。高速モデル応答により、実際の故障状態をエミュレートできます。さらに、NI VeriStandの使用により、柔軟なシーケンス制御と制御が保証されます。

 

• テスト効率の向上：包括的なテストスタンドによりテストプロセスが加速され、AAVの設計のより迅速な反復と改良が可能になります。

 

• 精度の向上：このモデルは、測定されたバッテリーの使用状況に基づいてセルのシミュレーション温度を調整するため、バッテリーの充放電時に予想通りに反応し、展開時の予期せぬ問題のリスクを最小限に抑えます。

 

• コスト削減：このソリューションは、テストプロセスを効率化し、物理的なプロトタイプへの依存を減らすことで、リソース配分を最適化し、プロジェクトコストを軽減します。

 

• 時間の節約：社内での組み立て、改良、修正により、より迅速な対応が可能になります。

 

結論

試験および測定業界の先駆者として、ピッカリング・インターフェースとDMCは、航空宇宙分野の進化するニーズに応える革新的で最先端のソリューションを提供し続けることにコミットしています。エンジニア同士の直接的な協力は、モジュラー信号スイッチング、シミュレーション、ソフトウェア、ハードウェア、およびモーションコントロールにおけるパートナーシップの力を示しています。オープンプラットフォーム製品と、DMCによるBMS試験ソリューション開発の専門知識を組み合わせた結果、クライアントが自律型航空配送車両の安全な運用を自信を持って試験・検証できるようカスタマイズされたHIL試験スタンドが実現しました。

 

システムインテグレーションサービス

ペリテックは、各種センサ、信号変換モジュール、リレー、通信機器などを活用し、お客様の計測・制御システムを最適に構成します。機器単体の提供にとどまらず、以下を含む一貫したシステムインテグレーションサービスを提供します。

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