Anforderungen Schema redundanter Sensoren mit ECU
Anforderungen Schema redundanter Sensoren mit ECU
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Herzlich willkommen.
Klaus Nicolai VW, Thomas Appel AMS<br />
Sensorsimulation<br />
<strong>mit</strong> LabVIEW FPGA<br />
und CompactRIO<br />
für den Einsatz in Prüfständen der VOLKSWAGEN AG
Agenda<br />
1. Motivation Sensorsimulation auf Prüfständen<br />
2. <strong>Anforderungen</strong> Flexible Sensorsimulation<br />
3. Umsetzung NI CompactRIO<br />
4. Realisierung Hardware<br />
Software<br />
1. Anwendung Prüfung von Servomotoren<br />
2. Diskussion
Sensorsignal<br />
Motivation<br />
Erprobung von Systemkomponenten<br />
CAN<br />
<strong>ECU</strong><br />
Energie<br />
Motor<br />
Servomotor<br />
M<br />
– Prüfung von KFZ<br />
Komponenten ohne<br />
realen Sensor<br />
– Funktionsprüfung der<br />
<strong>ECU</strong> bei gestörtem<br />
Sensorsignal
Motivation<br />
Nachbildung des elektrischen Sensorsignals<br />
Physikalische<br />
Größe<br />
– Kraft<br />
– Weg<br />
Sensor Signalaufbereitung<br />
– Drehmoment<br />
– Winkel<br />
– Druck<br />
– ect.<br />
Sensor Elektrisches<br />
Signal<br />
Schnittstelle<br />
– Simulation der<br />
elektrischen<br />
Schnittstelle<br />
– Zur Erprobung von<br />
Fahrzeugkomponenten<br />
<strong>mit</strong> Steuergerät
<strong>Anforderungen</strong><br />
<strong>Schema</strong> <strong>redundanter</strong> <strong>Sensoren</strong> <strong>mit</strong> <strong>ECU</strong><br />
Physikalische<br />
Grössen<br />
1 1<br />
1<br />
1<br />
Sensor<br />
Redundante <strong>Sensoren</strong><br />
Signalaufbereitung<br />
2 2<br />
2<br />
2<br />
– Erfassung der selben physikalischen Größe <strong>mit</strong> zwei <strong>Sensoren</strong><br />
– Parallele Signalverarbeitung<br />
Vcc1<br />
Gnd1<br />
Interface Interface<br />
Vcc2<br />
Gnd2<br />
– Unabhängige elektrische Schnittstellen<br />
– Doppelt ausgeführte Spannungsversorgung<br />
– Überwachung und Vergleich der Signale in der <strong>ECU</strong><br />
Micro Controller<br />
<strong>ECU</strong>
<strong>Anforderungen</strong><br />
Nachbildung unterschiedlicher Schnittstellen<br />
Spannung<br />
absolut<br />
Spannung<br />
ratiometr.<br />
PWM<br />
Spannung<br />
Bphase-M<br />
Spannung<br />
Bitmuster<br />
Spannung<br />
Strom<br />
absolut<br />
PWM<br />
Strom<br />
Bphase-M<br />
Strom<br />
Bitmuster<br />
Strom<br />
ANALOG<br />
Zeitdiskret<br />
DIGITAL<br />
Übersicht möglicher<br />
Schnittstellen
<strong>Anforderungen</strong><br />
Erzeugung <strong>redundanter</strong> Signale<br />
Spannung<br />
relativ<br />
PWM<br />
Strom<br />
Darstellung derselben<br />
pysikailschen Größe<br />
durch zwei<br />
(unterschiedliche)<br />
elektrische Signale
<strong>Anforderungen</strong><br />
Zeitsynchrone Signalerzeugung<br />
U<br />
Duty<br />
Spannung<br />
relativ<br />
PWM<br />
Strom<br />
Zeit<br />
– Aktualisierung<br />
beider Kanäle zu<br />
exakt gleichen<br />
Zeitpunkten
<strong>Anforderungen</strong><br />
Dynamische Signalgenerierung<br />
F<br />
Duty<br />
0100100<br />
1101100<br />
0111100<br />
Zeit<br />
Zeit<br />
Dynamische Generierung von<br />
– Bitmustern<br />
– Tasterverhältnissen<br />
– ratiometrischen Spannungen
Simulierte<br />
Physikalische<br />
Grössen<br />
<strong>Anforderungen</strong><br />
Ansteuerung und Signalübertragung<br />
Schnittstellen<br />
TCPIP<br />
RS232<br />
Analog1<br />
Analog 2<br />
Sensor-<br />
Simulation<br />
<strong>mit</strong><br />
Signalaufbereitung<br />
Interface<br />
A1<br />
D1<br />
A2<br />
D2<br />
Simulation für Redundante <strong>Sensoren</strong><br />
– Berechnung der Simulierten physikalischen Größe<br />
– Anforderung des simulierten Signals <strong>mit</strong>tel verschiedener<br />
Schnittstellen<br />
– Parallele Bereitstellung unterschiedlicher Signalarten<br />
– Auswahl der relevanten Signalart am Ausgang<br />
– Übertragung der elektrischen Signale an den Prüfling<br />
1<br />
Interface<br />
2<br />
Micro Controller<br />
<strong>ECU</strong>
Anforderung und Realisierung<br />
Realisierung<br />
<strong>Anforderungen</strong><br />
– Unterschiedliche<br />
Schnittstellen<br />
– Redundante Signale<br />
– Zeitsynchrone Signale<br />
– dynamische<br />
Signalgenerierung
Realisierung Hardware<br />
Konfiguration des CompactRIO Systems<br />
RS232<br />
Ethernet<br />
CompactRIO<br />
Real-Time<br />
Embedded Controller<br />
CompactRIO Reconfigurable Chassis<br />
Digital<br />
Out<br />
Analog<br />
Out<br />
Analog<br />
In<br />
Spare<br />
Analoge Signale<br />
Zeitdiskrete Signale<br />
Digitale Signale<br />
Signalanforderung
Realisierung Software<br />
Übersicht der Software-Struktur<br />
FPGA-<br />
Parametrierung<br />
Datenerfassung<br />
cRIO-<br />
AnalogIn<br />
Prüfstands-<br />
PC<br />
Simulationsdaten<br />
Konfigurationsdaten<br />
PC-<br />
Kommunikation<br />
Simulationsdaten Konfigurationsdaten<br />
EEProm<br />
Analogwerte<br />
FPGA-Parameter<br />
FPGA-<br />
Kommunikation<br />
Analogwerte FPGA-Parameter<br />
cRIO-<br />
DigOut<br />
LabVIEW-Prüfstandsoftware<br />
unter Windows XP<br />
LabVIEW-RealTime-Software<br />
auf cRIO-Controller<br />
PWM,<br />
Biphase M,<br />
Analog -<br />
Ausgabe<br />
Konfigurierung<br />
LabVIEW-FPGA-<br />
Software auf<br />
cRIO-Backplane<br />
cRIO-<br />
AnalogOut<br />
Ethernet<br />
RS232<br />
cRIO-Backplane<br />
• LabVIEW Prüfstandssoftware unter Windows XP<br />
• Labview-Realtime-Software auf cRIO-Controller<br />
• LabVIEW-FPGA Software auf cRIO-Backplane
Realisierung<br />
Beispielsignal Bphase-M / PWM
TCPIP<br />
Anwendung<br />
Prüfstand für elektrische Servomotoren<br />
Simulator<br />
Standard-PC<br />
cRIO<br />
jhg<br />
Möglichkeit 2<br />
PCI-I/O-Module<br />
Prüfstandsrechner<br />
<strong>ECU</strong> Motor Getriebe Last<br />
dezentralen Lösung <strong>mit</strong> einen<br />
CompactRIO-System<br />
PXI-PC<br />
cRIO<br />
PXI<br />
-<br />
FPGA<br />
-<br />
Modul<br />
Möglichkeit 1<br />
integrierten Lösung <strong>mit</strong> einen<br />
CompactRIO-System<br />
Simulator<br />
PXI-I/O-Module<br />
Prüfstandsrechner<br />
<strong>ECU</strong> Motor Getriebe Last
Weitere Informationen<br />
Weiter Informationen und<br />
Gerätevorführung<br />
am Ausstellungsstand Fa.<br />
AMS-Software GmbH
Vielen Dank.
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