Beim Aufbau eines hochmodernen Electrical Power System Laboratory (EPSL) für seine eVTOL-Fluggeräte sah sich Lilium mit Herausforderungen wie entwickelnden EASA- und FAA-Standards, hohen Batteriespannungen bis zu 1.200 VDC und der Notwendigkeit robuster Sicherheitstests konfrontiert. Das Labor musste in kürzester Zeit entwickelt werden, um Markttermine einzuhalten, und sollte fluidische, mechanische und elektrische Tests in einem System integrieren, was fortschrittliche Geräte und strenge Qualitätskontrollen erforderte.
NI und der NI-Partner EN4 haben ihr Know-how gebündelt, um die EPSL-Anlage von Lilium für eVTOL-Fluggeräte zu entwickeln, und dabei die Systemintegration von EN4 mit den Test- und Messtechnologien von NI kombiniert. Das Ergebnis war eine modulare, erweiterbare Testumgebung, die eine sofortige Entwicklung und Zukunftssicherung für sich verändernde Anforderungen ermöglichte. Risikominderung und nahtlose Integration zwischen EN4, NI und Lilium waren der Schlüssel zum Erfolg des Projekts.
Liliums Mission, die regionale Luftmobilität mit ihren elektrischen Vertical Takeoff and Landing-(eVTOL-)Fluggeräten, zu revolutionieren, wird durch das hochmoderne Electrical Power System Laboratory erheblich beschleunigt. In der Testanlage kann Lilium wichtige Flugzeugkomponenten so installieren, wie sie auch im Fluggerät zum Einsatz kommen. Durch diese Konfiguration entsteht eine integrierte Testumgebung, in der Komponenten, die separat gut funktionieren, gemeinsam bewertet werden, um aufzuzeigen, wie sie in verschiedenen Szenarien zusammenarbeiten. Ingenieure bilden mithilfe benutzerdefinierter Software von einem Kontrollraum aus Flugszenarien nach, um potenzielle Fehler in Echtzeit zu erkennen. So kann sichergestellt werden, dass jedes System vor dem ersten bemannten Einsatz des Fluggeräts ordnungsgemäß funktioniert.
Die Fähigkeit des Labors, umfangreiche Integrationstests durchzuführen, ist von entscheidender Bedeutung für die Verringerung potenzieller Probleme während des Flugs. Es werden mehrere Phasen definiert, um verschiedene Tests zu antizipieren und durchzuführen. Zu diesen Phasen gehört beispielsweise eine vorläufige Version der Prüflinge sowie ein teilweiser Laboraufbau mit Dynamometern und Batteriesimulatoren und später dann eine flugfähige Version der Prüflinge mit einem kompletten, voll ausgestatteten Testlabor und echten Batteriepacks. Das Labor garantiert, dass diese Teile harmonisch zusammenarbeiten, indem es den reibungslosen Betrieb der einzelnen Komponenten überprüft. Diese kontrollierte Umgebung ermöglicht es Lilium, Mängel zu erkennen und zu beheben, die möglicherweise nur während realer Flugszenarien auftreten, was die Zuverlässigkeit und Sicherheit erhöht. Je nach Status des Tests sind einige für den ersten bemannten Flug erforderlich, während nachfolgende Tests für die Zertifizierung benötigt werden.
Darüber hinaus ermöglicht das Labor die Durchführung von Missbrauchstests, die während eines realen Flugs nicht durchführbar oder unsicher sind, wie z. B. Kurzschluss- und Leerlauffehlerinjektionen. Diese Tests sind unerlässlich, um nachzuweisen, dass das eVTOL auch in Fehlersituationen robust genug ist, und um sicherzustellen, dass das Fluggerät in der Lage ist, unerwarteten Szenarien standzuhalten und diese sicher zu bewältigen. Solche strengen Tests sind entscheidend für die Einhaltung der hohen Sicherheitsstandards für die Luftfahrt.
Da sich die Luftfahrtvorschriften ständig weiterentwickeln, sind die umfassenden Testmöglichkeiten des Labors von grundlegender Bedeutung für die Zertifizierung. Das Labor unterstützt Lilium bei der Einhaltung strenger regulatorischer Kriterien, indem verschiedene Szenarien getestet und simuliert werden, was dem Fluggerät den Weg für die erforderlichen Zertifizierungen ebnet. Auch nach der Zertifizierung und Inbetriebnahme des Fluggeräts wird das Labor die laufende Forschung und Entwicklung unterstützen, um die Sicherheit zu gewährleisten und den Funktionsumfang zu verbessern.
Mit der innovativen Hard- und Software von NI, die nahtlos von EN4 integriert wurde, verfügt Lilium über eine umfassende Testlösung. Diese Lösung umfasst Stromrichter für die Dynamometersteuerung, ERS-BIC 1 MW, die alle mit NI-PXI-Hardware gesteuert werden. PXI-Systeme von NI erleichtern die Datenerfassung, die Automatisierung von Testzellen und HIL, während NI LabVIEW für Windows, LabVIEW Real-Time und LabVIEW FPGA die Softwareentwicklung ermöglichen. Der EtherCAT-Treiber von NI gewährleistet eine effektive Kommunikation und NI DIAdem übernimmt das Datenmanagement und die Datenanalyse.
Dank der NI-Architektur bietet dieses einzigartige System Lilium eine schlüsselfertige Lösung. Es integriert Modellierung, Kommunikationsbus, Erfassung, Steuerung, Leistungselektronik und Nachbearbeitung in DIAdem. Der Batteriesimulator ERS-BIC dient zur Steuerung der hohen Leistungs- und Spannungspegel. Die Nutzung der Serviceleistungen von NI, einer wichtigen Ressource für Lilium, garantiert die Rückverfolgbarkeit der Kalibrierung. Darüber hinaus erleichtert die Verwendung derselben Plattform in LabVIEW die Zusammenarbeit bei der Softwareentwicklung, da die von EN4 und Lilium entwickelten Teile nahtlos zusammenarbeiten. Die Kombination aus der Expertise von EN4 und den fortschrittlichen Hard- und Softwareprodukten von NI sowie den wichtigen Beiträgen von Lilium zur Konzeption und Entwicklung der Lösung hat eine solide Grundlage für strenge Tests und Entwicklungen geschaffen und so die Sicherheit, Zuverlässigkeit und Einhaltung der Vorschriften gewährleistet.
Die Partnerschaft zwischen EN4 und NI bot Lilium eine effiziente und flexible Testumgebung für seine eVTOL-Systeme. Die Hard- und Softwarelösungen von NI sowie die Erfahrung von EN4 in der Systementwicklung und -integration ermöglichten eine genaue Steuerung, Datenerfassung und Analyse während des gesamten Testprozesses. Oft muss der Kunde dasselbe Gerät auf verschiedenen Prüfständen testen, was die Bedeutung der Offenheit von Codes für die Verwendung von Softwareteilen in verschiedenen Systemen unterstreicht, um letztendlich Zeit und Ressourcen zu sparen.
Diese umfassende Lösung beschleunigt die Entwicklung durch iterative Tests, frühzeitige Erkennung und Beseitigung von Problemen, wodurch sich Zeit und Kosten einsparen lassen. Darüber hinaus ermöglicht die EN4- und NI-Lösung eine effektive und effiziente Modellierung einiger Komponenten, was für die Maximierung von Funktionalität und Leistung von entscheidender Bedeutung ist. Höchste Präzision und Zuverlässigkeit waren bei der Messleistung garantiert, was für die Zertifizierung in einem so kritischen Sektor unerlässlich ist.
Darüber hinaus hat die umfassende Erfahrung von EN4 in der Automobilindustrie dazu beigetragen, die besonderen Probleme des eVTOL-Sektors zu überwinden, die denen von Automobiltests ähneln. Dieses Know-how war für die Bewältigung der einzigartigen Anforderungen bei der eVTOL-Entwicklung unerlässlich. Die EN4- und NI-Lösung bewiesen Dynamik und Anpassungsfähigkeit und passten sich schnell an die wechselnden Testanforderungen an, die für eine Spitzentechnologiebranche charakteristisch sind. Durch diese Anpassungsfähigkeit wurde der Zertifizierungsprozess weiter vereinfacht, wodurch die Einhaltung strenger Luftfahrtstandards gewährleistet und Lilium schneller zur Marktreife gelangen konnte.
NI wird mit der Expertise von EN4 Lilium dabei unterstützen, die eVTOL-Technologie marktreif zu machen und auf dem Markt einzuführen. Unsere Zusammenarbeit geht über das Labor hinaus, um den Erfolg der revolutionären eVTOL-Fluggeräte von Lilium sicherzustellen. Wir nutzen unsere Expertise in den Bereichen Fertigungsoptimierung, Systemintegration, Tests, Qualitätskontrolle und Einhaltung gesetzlicher Vorschriften und arbeiten eng mit Lilium zusammen, um die Prozesse des Unternehmens zu rationalisieren und robuste Lieferketten aufzubauen, damit es die Marktnachfrage nach dem revolutionären eVTOL-Fluggerät effizient erfüllen kann.
Ein NI-Partner ist ein von NI unabhängiges Unternehmen, das keine Agentur- oder Joint-Venture-Beziehungen mit NI unterhält und nicht Teil einer Geschäftsverbindung mit NI ist.