Präsentation zum Download - FKFS

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MBG-FV233DE-02

Effizienter Einsatz von HiL zur

Funktionsabsicherung von HV-Komponenten

René Krause/Dr. Thomas Bäro, 3. AutoTest, 28.10.2010


Inhaltsverzeichnis

Komplexität von EE-Systemen alternativer Antriebe

Der Testprozess als Treiber der Effizienz

LConf als Grundsatz zur Bestimmung von Testabdeckung

Technologische Modularisierung des Testobjektes

• Übersicht

• Detaillierung und

• Zusammenfassung

Zusammenfassung & Ausblick

Effizienter Einsatz von HiL zur Funktionsabsicherung von HV-

Komponenten

2010.10.28

2


Die Produktion von Hybridfahrzeugen steigt in den kommenden 5

Jahren signifikant, mäßiges Wachstum bis 2020

% Wachstumsrate [%]

Entwicklung Hybridproduktion weltweit [1M Einheiten]

Hybridantriebe

1,4

290%

4,1

31,7%

5,4

2010 2015 2020

Vergleich zwischen herkömmlichen

und alternativen Antrieben (2020)

2,7

5,4

70,0

Elektrisch Hybrid Verbrenner

Effizienter Einsatz von HiL zur Funktionsabsicherung von HV-

Komponenten

Quelle: MBtech Consulting GmbH, 2009

2010.10.28

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Der Einsatz alternativer Antriebskonzepte bewirkt einen enormen

Komplexitätsschub

bisher

Neue Funktionen

• Schub-/Zugbetrieb

• Drehmomentenrealsierung

• Fahrstufenrealisierung

(Sport/Komfort)

• Stopp/Start

• Schaltempfehlung/ Eco-Mode/

Zylinderabschaltung

• Boosten

• Rekuperieren

• Segeln

• Elektr. (An-) Fahren / Generatorbetrieb

• Lastpunktanhebung

• Laden der Batterie (extern)

• Notlauf

Weitere Funktionen (nicht PT relevant)

• Vorklimatisierung

• Bordnetzversorgung

• Notabschaltung im Crash

• Ungewolltes Anfahren/ Bremsen

• HV-Überspannung durch Lastabwurf

Anzahl Funktionen

Anzahl Varianten

Serieller

Hybridantrieb

Paralleler

Hybrid

Anzahl/ Typ ECU

Effizienter Einsatz von HiL zur Funktionsabsicherung von HV-

Komponenten

Mischhybrid /

Power Split

Hybrid

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Bei Fixierung von Entwicklungszeit und Kosten bestimmt die Effizienz

des Testens die Produktqualität

Ressourcen

Kosten für Prüfstandsaufbau/ -

wartung, Betrieb und Sicherheit

Technische Abnahme/ CE/ TÜV

Verwendung bestehender Technologie

Mitarbeiterschulung/ -einweisung

Entwicklungsplan

Teile- und Systemverfügbarkeit

Testsystem: Design und Realisierung

Prüfstandsverfügbarkeit/ -einsatz

Modellierung (Umweltsimulation)

Kosten

Zeit

Qualität

Testabdeckung

Testtiefe & -breite

Verteilbarkeit über Teststufen

Wiederverwendbarkeit

Automatisierungsgrad

Reproduzierbarkeit von Tests

Realitätsgrad der Testumgebung

Effizienter Einsatz von HiL zur Funktionsabsicherung von HV-

Komponenten

2010.10.28

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Teststrategie und Testplanung ergänzen sich und bilden die Grundlage

einer effizienten Absicherung

Testprozess

Anforderungen

Teststrategie

Testplanung

Testspezifikation

Testdurchführung

Ergebnisanalyse

Auffälligkeiten

Teststrategie

Typische Testziele der Organisation

Teststufen und Grundsätze ihrer Nutzung

Grundsätze zur Bestimmung von Testabdeckungen

Methoden zur Identifikation/ Spezifikation von Testfällen

� Grundsätzliche und projektübergreifend gültige Vorgaben

Testplanung

Festlegung des Testobjekts

Definition projektrelevanter Testziele

Festlegung konkret verwendeter Teststufen

Bestimmung der konkret zu erreichenden Testabdeckung

� Projektspezifische Vorgaben und Ziele

Effizienter Einsatz von HiL zur Funktionsabsicherung von HV-

Komponenten

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Level of Confidence – als Grundsatz zur Bestimmung von

Testabdeckungen

Ein Maß für Testdetaillierung

Damit: Maß für die Verlässlichkeit der Qualitätsaussage auf Basis der

durchgeführten Tests

Einflussfaktoren

Maßskala

Systemkritikalität, -bewährtheit

Ziele des Kunden (auch Budget)

Basis: unterschiedliche Regeln zur

Testfallermittlung für jeden LConf

Flexibel und projektabhängig

Individuell für verschiedene Teststufen

A: Advanced / Fortgeschritten

E: Extended / Erweitert

L: Largely / Größtenteils

P: Partly / Partiell

N: None / Nicht

Effizienter Einsatz von HiL zur Funktionsabsicherung von HV-

Komponenten

Error Guessing

Normen

Plausibilisierung

Einsatz von

Testfallermittlungsverfahren

- TDT

1 Test pro

Requirement

1 Test pro

Feature

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Die Bestimmung der notwendigen Testabdeckung ermöglicht Testen

orientiert an Risiken

Stopp/Start

Diagnose

Bordnetz


Systemübersicht

Klassifikation nach

Systemkomplexität

(Erfahrung und Statistik)

Energiemanagement

Betriebsstrategie

Stopp/Start

Diagnose

Bordnetz


Energiemanagement

Betriebsstrategie

Komplexität






Maximahlzahl

Testfälle

660

990

1320

495

330

N

Requirements

80

120

60

...



P

240

360





L

600

900





E

Features

660

990





A

600

360

60

...




Tiefe

100%-Linie für

Testabdeckung

Aufwand

Level of

Confidence

Testing

�nachvollziehbar

�modular

�skalierbar

Effizienter Einsatz von HiL zur Funktionsabsicherung von HV-

Komponenten

Mechanik

Leistung

Fahrzeug

Signal/ Funktion

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Die technologische Modularisierung des Testobjektes wird um die

Leistungsebene (Hochvolt) ergänzt

Signal/ Funktion Leistung Mechanik Fahrzeug

CAN

PWM


Position

Sensordaten

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Komponenten

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Ein Großteil der Funktionen bleibt trotz der Erweiterung um die

Leistungsebene von Hochvolt unberührt

Signal/ Funktion Leistung Mechanik Fahrzeug

Energiemanagement

Batteriemanagement

Betriebszustände

Stopp/Start

Nebenaggregate

Komfortfunktionen

Sicherheit

Kommunikation

Bordnetz

Diagnose

65%

K-HiL/ I-HiL

Regelgüte

Ströme

Temperatur

Notabschaltung

20%

EMP/VMP

Lebensdauer

Verschleiß

Temperatur

NVH

10%

Fahrkomfort

Geräuschentwicklung

EMV

5%

Erprobungsträger

Effizienter Einsatz von HiL zur Funktionsabsicherung von HV-

Komponenten

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Absicherung auf Funktions-/ Signalebene

Testfokus: Programmlogik des Steuergerätes ohne

leistungsführende Komponenten des Testobjektes

Vorteile beim Test auf Funktions-/ Signalebene

• Keine Sicherheitseinschränkungen

• Überschaubare Kosten für Prüfstands-HW (best. Technologie)

• Keine Einschränkungen bzgl. Leistungsklassifizierung und

Triebstrangkonzeption

• Regressiver, vollautomatisierter Test am Arbeitsplatz möglich

• Fehlersimulation

Einschränkungen der Testebene

• Deutlich hoher Aufwand zur Vorbereitung des Steuergerätes

• Keine Absicherung der Leistungselektronik

• Hoher Aufwand bei der Modellerstellung

Technologien und Produkte im Einsatz

• HiL (Komponente/Integration) → LowCost … HighEnd


Varianten

Funktionen

Effizienter Einsatz von HiL zur Funktionsabsicherung von HV-

Komponenten

ECU’s

Einschätzung der Absicherungsstufe

im Komplexitätsgefüge

CAN

LE Anst.

Signale

Signal/ Funktion

Leistung

Mechanik

Fahrzeug

Beispiel: Verwendung eines MBtech µHiL

zur Absicherung auf Fkt.-/ Signalebene

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Absicherung auf Leistungsebene

Testfokus: Die Programmlogik des Steuergerätes mit

Leistungselektronik (im Verbund mit weiteren, z.B. Batterie)

Vorteile beim Test auf Leistungsebene

• Testfokus wird auf die komplette Komponente erweitert;

komplexe Funktionen abtestbar

• Regressiver, vollautomatisierter Test im Labor

• Fehlersimulation, Toleranztests auf SG-Ebene möglich

Einschränkungen der Testebene

• Komplexe Modelldarstellung (elektr. Lasten)

• Kosten/Aufwand für Testequipment/-betrieb im Vergleich zur

vorgelagerten Ebene

Technologien und Produkte im Einsatz

• HiL, HV-fähig (eher Komponente) → HighEnd


Varianten

Funktionen

CAN

Signale

LE Anst.

Beispiel: Verwendung eines dSPACE HiL

zur Absicherung der Leistungsebene

Effizienter Einsatz von HiL zur Funktionsabsicherung von HV-

Komponenten

Signal/ Funktion

Leistung

Mechanik

Fahrzeug

ECU’s

Einschätzung der Absicherungsstufe

im Komplexitätsgefüge

Electronic

load module

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Absicherung auf Mechanikebene

Testfokus: Die Funktion sowie Kommunikation der Steuereinheit

mit der Leistungselektronik sowie der Batterie unter Verwendung

von (Echt)lasten und mechanischer Anbindung

Vorteile beim Test auf Mechanikebene

• Dynamik/ Alterung des Verbundes abtestbar (teilweise auch

unter klimatischen Bedingungen)

• Regressiver, automatisierter Test (auch der Mechanik) im

zusätzlich gesicherten Labor

• Erweiterung auf Powertrain-Prüfstand gegeben

(Verbrennungsprüfstand)

Einschränkungen der Testebene

• Teure Prüfstandstechnologie

• Hoher Aufwand für Labortechnik/ Steuerung / Betreuung

aufgrund HV und rotierender Massen

• Geringere Testtiefe / Verfügbarkeit Systemtechnik

• Umgebung an spezielle Konfiguration angepasst, nur bedingt

austauschbar

• Energie-/Regelungsaufwand zur Steuerung der Lastmotoren

Technologien und Produkte im Einsatz

• E-Motoren-Prüfstand / VMP


Varianten

Funktionen

LE Anst.

CAN

Signale

Beispiel: Verwendung eines dSPACE HiL

zur Absicherung der Mechanikebene

Effizienter Einsatz von HiL zur Funktionsabsicherung von HV-

Komponenten

Signal/ Funktion

Leistung

Mechanik

Fahrzeug

ECU’s

Einschätzung der Absicherungsstufe

im Komplexitätsgefüge

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Absicherung alternativer Antriebe im Fahrzeug

Im Testfokus stehen Akzeptanztests/ Applikation auf

Kundenebene unter Einsatz von 1..x Versuchsträgern

Vorteile beim Test auf Fahrzeugebene

• Zusammenspiel des Verbundes unter realen Bedingungen

• Keine zus. XiL-Technologie notwendig

• Kundenerlebbares Feedback der Funktionen

• Keine Sicherheitseinschränkungen (im Betrieb)

Einschränkungen der Testebene

• Kosten/ Verfügbarkeit Versuchsträger

• Kaum Regressionstest möglich (zus. Prüfstandstechnik

notwendig)

• Geringste Testtiefe aller Stufen

• Spez. Situationen nicht realisierbar (Fehlersimulation,

Toleranztests)

• Variantenvielfalt nicht realisierbar

Varianten

Funktionen

Effizienter Einsatz von HiL zur Funktionsabsicherung von HV-

Komponenten

Signal/ Funktion

Leistung

Mechanik

Fahrzeug

ECU’s

Einschätzung der Absicherungsstufe

im Komplexitätsgefüge

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Zusammenfassung Technologische Modularisierung

• Testequipment/

Infrastruktur

Kosten

• Ressourcen, Betreuung

• Schulung, Einarbeitung

• Testequipment,

Einsetzbarkeit

• Umweltsimulation

Zeit

Qualität*

• Testabdeckung/ -tiefe

• Autom.grad/

Reproduzierbarkeit

• Kundenrelevanz/

Realitätsgrad Umgebung

* Reifegradaussage/ Grad der Effizienz

Signal/ Funktion Leistung Mechanik Fahrzeug

Negative Auswirkung Positive Auswirkung

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Komponenten

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Zusammenfassung & Ausblick

Massive Komplexitätssteigerung durch neue Varianten, ECU‘s und Funktionen

Effizienz in der Funktionsabsicherung von (HV-) Komponenten bestimmt den Grad

der erreichten Qualität (in Form einer Reifegradaussage)

Je komplexer das Testobjekt, desto geringer ist der erreichbare abgesicherte

Funktionsumfang → Reduzierung der Testtiefe & -breite

Ermittlung der notwendigen Testabdeckung sowie Verteilung über mehrere

Teststufen decken Einschränkungen der jeweiligen Testebenen hinreichend ab

Zur funktionalen (Grund-) Absicherung ist HV-Technologie am HiL nicht zwingend

notwendig → bestehende Testtechnologie bietet eine sinnvolle Basis

Der Einsatz von HV-Technologie am HiL bietet eine Ergänzung zur funktionalen

Absicherung → der Mehrwert aus den Mehraufwänden ist genau zu beleuchten

Effizienter Einsatz von HiL zur Funktionsabsicherung von HV-

Komponenten

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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

René Krause

Leiter E/E Powertrain & E-Drive Testing

MBtech Group GmbH & Co. KGaA

Kolumbusstraße 2

71063 Sindelfingen · Germany

Fax +49(0)711 305 216 3472

Mobil +49(0)160 86 76 966

Rene.krause@mbtech-group.com

weitere Informationen: www.mbtech-group.com

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