NI 與 EN4 攜手革新 Lilium 的 eVTOL 測試
使用者解決方案焦點
- NI 與 NI 合作夥伴 EN4 攜手合作，協助 Lilium 開發出能擴充且適合其 eVTOL 飛行器的模組化測試環境。
- Lilium 的電力系統實驗室透過嚴格的驗證測試，大幅提升 eVTOL 噴射機的安全性與穩定性。
- 實驗室的進階測試功能可協助 Lilium 符合不斷演變的航空法規並加速上市準備。
「透過 NI 技術，我們能夠為 Lilium 的電力系統實驗室提供完整的解決方案，確保量測作業的極高準確度，同時保有如電動空中機動等尖端與動態領域所必備的作業彈性。」
- Luigi Foschini，EN4 技術總監
挑戰：
Lilium 的目標是為自家的 eVTOL 飛行器打造出最先進的電力系統實驗室 (Electrical Power System Laboratory,EPSL)，但也因此面臨諸多挑戰，例如 EASA 和 FAA 標準不斷演變、電池電壓最多不超過 1200 VDC，以及需要進行穩定的安全測試。實驗室必須快速開發才趕得及上市期限，還得將流體、機械和電子測試全數整合於同一套系統，因此對於先進的設備和嚴格的品質控制自然十分講究。
解決方案：
NI 與 NI 合作夥伴 EN4 結合各自的專業知識，開發出 Lilium 的 eVTOL 專用 EPSL 設施，同時也將 EN4 的系統整合與 NI 的測試與量測技術合而為一。這樣一來即可打造出可擴充的模組化測試環境，可針對不斷變化的需求立即進行開發並滿足未來需求。EN4、NI 與 Lilium 做到彼此之間降低風險並順利整合，正是這項專案得以成功的關鍵。
尖端電力系統實驗室的角色
尖端的電力系統實驗室 (Electrical Power System Laboratory) 大大加快了 Lilium 運用電動垂直起降 (eVTOL) 噴射機革新區域空中機動性並達成使命的速度。測試設施讓 Lilium 得以安裝主宰飛行器運作狀況的關鍵飛行器零組件。這樣的安排成就一個充分整合的測試環境，在這樣的環境中，可以針對獨立運作狀態良好的零組件進行整體評估，充分了解零組件在不同情境下的整體效能。工程師可於控制室使用客制化軟體重建飛行情境，即時發現任何潛在瑕疵，以確保在飛機首次載人飛行之前，每個系統都能正常運作。
實驗室具備執行大量整合測試的能力與否，對於降低潛在飛行問題的風險有著相當重要的影響。為預期與執行各項測試，實驗室需明確定義幾個階段。舉例來說，這些階段包含了搭配使用動力計與電池模擬器的部分實驗室設定的受測單位 (UUT) 的初步版本，後期階段包含了搭配完整、設備齊全的測試實驗室設定 (包含實際電池組) 的 UUT 的飛行版本。實驗室須確認各項零組件的運作全數正常，確保整體搭配起來毫無問題。 這類受控環境能讓 Lilium 找出並處理可能只在實際飛行時才會出現的缺失，進而提升穩定性與安全性。視測試狀態而定，第一次進行人員操縱飛行時必須進行某些測試，其他測試則是認證階段才有必要進行的項目。
此外，有了實驗室，就能進行因為不切實際或不安全而不適合在實際飛行期間進行的濫用測試，例如短路和斷路故障注入。要證明 eVTOL 的穩定性經得起故障，並確認飛行器確實能夠承受並安全地處理意外情況，這類測試非常重要。如此嚴苛的測試對於滿足航空業的嚴苛安全標準極為重要。
航空監管規章不斷推陳出新，實驗室必須具備完整全面的測試能力，才能為通過認證奠定基礎。實驗室可協助 Lilium 測試並模擬多種情境，進而滿足嚴苛的法規標準，協助他們的飛機順利取得必要的認證。即使在飛行器通過認證並正式服役之後，實驗室仍要繼續投入長期研究與開發，以利保障安全並強化功能，相當於在飛行器的整個生命週期當中發揮數位暨電機分身的作用。
EN4 與 NI 解決方案
EN4 充分整合 NI 的先進軟硬體，成就了一套完整且適合 Lilium 的測試解決方案。全套解決方案包括用於控制動力計的功率轉換器和 ERS-BIC 1 MW，一切完全由 NI PXI 硬體控制。 NI 的 PXI 系統有助於資料擷取、測試單元自動化及 HIL，而 NI LabVIEW for Windows、LabVIEW Real-Time 與 LabVIEW FPGA 則有助於軟體開發。NI EtherCAT 驅動程式能讓通訊作業確實發揮成效，而 NI DIAdem 則負責資料管理與分析。
這套獨一無二的系統採用 NI 架構，將建模、通訊匯流排、擷取、控制、電力電子與後處理功能全數整合於 DIAdem，成為符合 Lilium 需求的現成解決方案。ERS-BIC 電池模擬器的作用在於控制高功率與高壓準位。NI 服務是支援 Lilium 確實保留完整校準記錄以備溯源的重要資源。此外，由於和 LabVIEW 使用同一個平台，更有助於合作開發軟體，讓 EN4 與 Lilium 所開發的零件能搭配得天衣無縫。整合了 EN4 的專業技術與 NI 的進階軟硬體產品再加上 Lilium 對解決方案的設計與開發所做出的重要貢獻，為嚴苛的測試與開發奠定了堅實的基礎，進而確保安全性、穩定性與法規遵從性。
EN4 與 NI 合作的優勢
EN4 與 NI 之間的合作關係為 Lilium 提供兼具效率與靈活度的測試環境，完全符合其 eVTOL 系統的需求。NI 的硬體與軟體解決方案再加上 EN4 在系統設計與整合方面的豐富經驗，可於整個測試程序中進行精確的控制、資料收集與分析作業。客戶往往必須使用不同的平台測試相同的裝置，這就彰顯出採用開放程式碼、支援客戶在不同系統中使用軟體零件是何等重要，而這麼做確實更能節省時間與資源。
這套全方位的解決方案支援反覆測試，有助於及早發現並修正問題，從而能夠節省時間並降低成本，自然能加快開發速度。此外，EN4 與 NI 解決方案更支援兼具效益和效率的方式進行零組件建模，就追求最強功能與最高效能方面，這一點非常重要。量測效能可確保最高的精確度與穩定性，而這也是重要領域的認證所必備。
再者，EN4 在汽車業的經驗相當豐富，有助於克服 eVTOL 產業所面臨的特定問題，因為這些問題與汽車測試會遇到的問題非常相似。這類專業知識對於掌握 eVTOL 發展的具體要求格外重要。EN4 與 NI 解決方案展現出強大的彈性與適應性，可迅速調整以因應尖端技術產業所特有的不斷變化的測試需求。這樣的適應能力可以提升認證流程的流暢性，讓 Lilium 在確實遵守嚴格的航空標準之餘，也能更快做好上市準備。
未來計畫
在 EN4 的專業知識加持之下，NI 得以在整個 eVTOL 過程中全力支援 Lilium，協助該公司做好上市準備並進軍商用市場。為充分支援 Lilium 讓 eVTOL 飛行器創舉順利成功，我們的合作並不以實驗室為限。透過我們在製造優化、系統整合、測試、品質控制與法規遵從等方面的專業知識，我們持續與 Lilium 密切合作，簡化他們的流程，並建立健全的供應鏈，有效滿足市場對他們革命性的 eVTOL 飛機的需求。
NI 合作夥伴計畫是獨立於 NI 的事業體，與 NI 之間並無任何代理或合資關係，也不具任何商業合作關係。
