NIEN4助力Lilium实现eVTOL测试突破

Ed Culpin,Lilium工程经理
Luigi Foschini,EN4技术总监

 

案例分析要点

 

  • NI与合作伙伴EN4携手,助力Lilium为其eVTOL航空器开发可扩展的模块化测试环境。 
  • Lilium的电力系统实验室通过严格的验证测试,可显著提高eVTOL喷气式飞机的安全性和可靠性。 
  • 该实验室的先进测试功能帮助Lilium遵守不断变化的航空法规,加速上市脚步。

 

​“借助NI技术,我们能够Lilium电力系统实验提供全面解决方案,不仅确保测量精度高,同时保持操作灵活性,对于空中交通前沿动态领域极为关键。”

Luigi Foschini,EN4技术总监

挑战:

​Lilium旨在为其eVTOL航空器建立一个先进的电力系统实验室(EPSL),以应对不断变化的EASA和FAA标准、高达1200 VDC的高电池电压以及稳固性安全测试需求等挑战。该实验室需要快速开发以满足上市期限,并且必须将流体、机械和电气测试集成到一个系统中,这要求使用先进的设备,并严格控制质量。

解决方案:

NI和合作伙伴EN4融合各自的专业知识,共同开发了Lilium的eVTOL专用EPSL设施,将EN4的系统集成与NI的测试测量技术相结合。最终实现了模块化、可扩展的测试环境,既能立即进行开发,又能为不断变化的需求做好未来保障。EN4、NI和Lilium之间的无缝集成和风险缓解是项目成功的关键。

​领先电力系统实验作用

​Lilium的使命是通过电动垂直起降(eVTOL)喷气式飞机彻底改变区域空中交通,而领先电力系统实验室可以进一步加速该进程。通过测试设施,Lilium能够以代表航空器运行的方式安装关键航空器组件。该配置会生成集成测试环境,在这种环境中,对单独运行良好的组件进行共同评估,揭示其在不同场景下的协同工作方式。工程师通过控制室的自定义软件重现飞行场景,实时发现潜在缺陷,以确保在航空器首次载人飞行之前每个系统都能正常运行。

 

 

 

​实验室进行大量集成测试的能力对于降低潜在的飞行风险至关重要。定义多个阶段以预见并进行各种测试。例如,这些阶段包括使用部分实验室设备(如测功机和电池仿真器)对被测设备(UUT)进行初步测试,然后在设备齐全的测试实验室中使用真实电池包对UUT进行飞行测试。实验室通过验证各个组件的无缝运行,确保这些组件能够协调运行。  这种受控环境使得Lilium能够识别并处理仅在实际飞行场景中才会出现的缺陷,从而提高可靠性和安全性。根据测试的状态,有些是首次载人飞行必须执行的测试,而后续测试则是认证所需。

 

​此外,实验室还能够进行在实际飞行中不可行或不安全的滥用测试,例如短路和开路故障注入。这些测试对于证明eVTOL在故障情况下的稳健性以及确保航空器能够承受并安全处理意外情况必不可少。此类严格的测试对于满足航空的高安全标准至关重要。 

 

 

 

随着航空法规的不断发展,实验室的综合测试能力是获得认证的基础。该实验室通过测试和仿真各种场景来帮助Lilium满足严格的监管标准,从而为航空器获得所需的认证铺平道路。即使在航空器通过认证并投入使用后,实验室仍将继续支持正在进行的研究和开发,确保安全性并增强功能,充当航空器整个生命周期的数字和电气孪生工具。

 

 

EN4NI解决方案

​Lilium通过NI的先进硬件和软件与EN4无缝集成,现可提供完整的测试解决方案。该解决方案包含用于测功机控制的功率转换器,ERS-BIC 1 MW,由NI PXI硬件完全控制。 NI的PXI系统用于数据采集、测试单元自动化和HIL,而NI LabVIEW(Windows版)、LabVIEW Real-TimeLabVIEW FPGA则用于软件开发。NI EtherCAT驱动程序确保有效通信,NI DIAdem则负责处理数据管理和分析。 

 

​借助NI架构,Lilium获得了一站式解决方案,该独特系统在DIAdem中集成了建模、通信总线、采集、控制、电力电子和后处理功能。ERS-BIC电池仿真器用于控制高功率和高电压水平。利用NI服务这一重要资源,Lilium可确保校准的可追溯性。此外,在LabVIEW中使用相同的平台有助于促进软件开发协作,因此EN4和Lilium开发的部件能够无缝协作。EN4的专业知识与NI先进的硬件和软件产品相结合,叠加Lilium在设计和开发解决方案中的关键贡献,共同为严格的测试和开发奠定了坚实的基础,从而确保安全性、可靠性和合规性。

 

 

 

​EN4NI合作优势

​EN4和NI展开合作,为Lilium的eVTOL系统提供了一个量身定制、高效灵活的测试环境。NI的硬件和软件解决方案,结合EN4在系统设计和集成方面的经验,可在整个测试过程中实现精确的控制、数据收集和分析。通常来说,客户必须在不同的工作台测试同一设备,强调代码开放性对于在不同系统中使用软件产品的重要性,最终可以节省时间和资源。 

 


 

​该综合解决方案支持迭代测试、早期问题识别和纠正,可加快开发速度,从而节省时间和成本。此外,EN4和NI解决方案可以以一种既有效又高效的方式创建组件模型,这对于充分发挥功能和性能至关重要。可确保测量性能的一流精确度和可靠性,这对于此类关键领域的认证必不可少。 

 

 

 

​此外,EN4在汽车行业的丰富经验有助于克服eVTOL行业所面临的特定问题(与汽车测试类似)。这种专业知识对于满足eVTOL开发的独特需求不可或缺。EN4和NI解决方案具有动态性和适应性,可快速适应尖端技术行业特有且不断变化的测试要求。这种适应性进一步简化了认证过程,确保符合严格的航空标准,同时加快Lilium的市场准备步伐。 

 

​未来计划  

 

​NI结合EN4的专业知识,共同致力于在eVTOL上市和商用的整个过程中为Lilium提供支持。我们的合作不仅限于实验室,还能确保Lilium的eVTOL航空器取得突破性进展。通过利用在制造优化、系统集成、测试、质量控制和合规性方面的专业知识,我们继续与Lilium紧密合作,简化过程并建立稳健的供应链,有效满足市场对其革命性eVTOL航空器的需求。 

 

​NI合作伙伴是独立于NI的商业实体,与NI之间不存在代理或合资关系,亦不属于NI相关业务的一部分。