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Lebensdauersimulation für Steuergeräte mit NI Single-Board RIO

Lebensdauersimulation für Steuergeräte mit NI Single-Board RIO. Entwicklung eines Simulationskonzepts im Rahmen der weltweiten Standardisierung eines Automobilzulieferers, basierend auf bewährten Technologien, LabView und NI Single-Board RIO.

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Lebensdauersimulation für Steuergeräte mit NI Single-Board RIO

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Presentation Transcript

  1. Lebensdauersimulation für Steuergeräte mit NI Single-Board RIO Entwicklung eines Simulationskonzepts im Rahmen der weltweiten Standardisierung eines Automobilzulieferers, basierend auf bewährten Technologien, LabView und NI Single-Board RIO

  2. Lebensdauersimulation für Steuergeräte mit NI Single-Board RIO Agenda • Wer ist IRS? • Herausforderungen • Lösungen • Hardware • Anlagenkonzept • Lastbox • MesSy (Mess-System) • Selbsttest + Kalibrierung • Software • SW-Konzept • Bedienoberfläche • MesSy • Speziallösungen

  3. Lebensdauersimulation für Steuergeräte mit NI Single-Board RIO Wer ist IRS? • Gründung: 1991 • Firmensitz: Brennberg, 25km nordöstlich von Regensburg • Mitarbeiter: 45 mehr als die Hälfte sind Entwicklungsingenieure für Hard- u. Software eigene Elektronikabteilung für Fertigung und Aufbau • Lösungen: Mess- und Prüfsysteme, Fertigungstester, Lebensdauersimulationsanlagen, Modulentwicklung

  4. Lebensdauersimulation für Steuergeräte mit NI Single-Board RIO Einführung – Lebensdauersimulation mit IRS • Qualifikation von Baugruppen • Dauerlauf • Umwelterprobung • Temperatur- und Klimatest • Vibrationstest • Spritzwasser-, Salznebeltest • Unter Simulation realer elektrischer Betriebsbedingungen

  5. Lebensdauersimulation für Steuergeräte mit NI Single-Board RIO Einführung – Simulation der elektr. Umgebung Lastbox Eingangsstimulation Kommunikation Messung Lastnachbildungen Prüflingskabel Temperatur-, Vibrations-, Feuchtigkeitsbeständig DUT DUT DUT Typ. 6…24 Prüflinge im Parallelbetrieb Lebensdauer-simulationsanlage (z.B. mit 3x Lastbox) Klima-, Vibrations-, Salznebel-, … Kammer

  6. Lebensdauersimulation für Steuergeräte mit NI Single-Board RIO Einführung - Herausforderungen • Anforderungen an den elektrischen Betrieb der Steuergeräte: • Simulation der realen Lastbedingungen • kontinuierliche Überwachung aller Prüflingssignale • Überwachung der Ruhestromaufnahme • Paralleler, unabhängiger Betrieb der Prüflinge • Diagnose CAN, LIN, optional FlexRay. • Und: • Kosten für eine Lebensdauersimulation möglichst gering halten.

  7. Lebensdauersimulation für Steuergeräte mit NI Single-Board RIO Einführung - Anwendungsgebiet • Automotive Steuergeräte • Body controller, incl. Funktest • Motorsteuerung, • Getriebesteuerung • Speziallösungen • Infotainment • Hybrid- / Elektrofahrzeug Leistungselektronik • Sensoren

  8. Lebensdauersimulation für Steuergeräte mit NI Single-Board RIO Lösung von IRS – Bewährte Konzepte • Bewährte Konzepte • Seit 10 Jahren erfolgreich im Bereich Lebensdauersimulation • IRS-Standardsoftware für Konfiguration und Protokollierung • Paralleler unabhängiger Betrieb mehrerer Steuergeräte • Prüfabläufe mit NI TestStand • kontinuierliche Überwachung statischer Signale • CAN, LIN Kommunikation • Technologie: • Microcontroller-basierte Lösungen (eigenentwickelte PCI-Karten)

  9. Lebensdauersimulation für Steuergeräte mit NI Single-Board RIO Lösung von IRS – neue Herausforderungen • Neue Kundenwünsche • Standardisierung für alle Standorte weltweit • Softwareerstellung durch Kunden vor Ort möglich • Bevorzugter Einsatz von NI-Standardkomponenten • Kostenreduktion durch hohe Wiederverwendbarkeit • Konzept von IRS gewann Wettbewerb von 5 Herstellern

  10. Lebensdauersimulation für Steuergeräte mit NI Single-Board RIO Lösung von IRS – Aufbau auf Bewährtem • Nutze das Bewährte • IRS-Standard-SW incl. Driftanalyse • NI TestStand • paralleler Betrieb • Lastkonzept • Ersetze Eigenentwicklung • durch NI Komponenten • und LabView

  11. Lebensdauersimulation für Steuergeräte mit NI Single-Board RIO Lösung von IRS - Weiterentwicklung • Technologie • Plattform für die Messtechnik NI Single-board-RIO • Echtzeitverhalten über LabView-RT. • Kontinuierliche Aufgaben in LabView-FPGA

  12. Lebensdauersimulation für Steuergeräte mit NI Single-Board RIO Hardware – Anlage

  13. Lebensdauersimulation für Steuergeräte mit NI Single-Board RIO Hardware – Lastbox Lastbox Mess-System Eingangsstimulation Kommunikation Spannungsmessung Lastnachbildungen Prüfling Wiederverwendbar prüflingsspezifisch

  14. Lebensdauersimulation für Steuergeräte mit NI Single-Board RIO Hardware – Lastbox Prüflingslasten Mess-System Zusatzelektronik Prüflingsanschluss

  15. Lebensdauersimulation für Steuergeräte mit NI Single-Board RIO Hardware – MesSy: Re-use • Kostenreduktion durch Wiederverwendbarkeit Prüflingsspezifische Lastbox Mess-System einfach wechselbar • Re-use-Effekt

  16. Lebensdauersimulation für Steuergeräte mit NI Single-Board RIO Hardware – MesSy: Aufbau Analog Digital Kommunikation Reserve

  17. Lebensdauersimulation für Steuergeräte mit NI Single-Board RIO Hardware – MesSy: Ressourcen • 128x analog input • 96x singleended • 0…32V • 3kS/s and 6kS/s parallel sampling / 1,2MS/s singlechannel • 32x differential • -48…48V • 150kS/s parallel sampling / 1,2MS/s singlechannel • 120x digital IO • 64x Relais, • 24x Halbleiterschalter (incl. PWM, Pattern generation, Anpassung für analog output) • 32x digital IO • Kommunikation • 4x CAN • 10x seriell • 3x freier C-series Steckplatz (FlexRay -Modul geplant) • 6x externe Strommessung

  18. Lebensdauersimulation für Steuergeräte mit NI Single-Board RIO Hardware – MesSy: Zusatzhardware

  19. Lebensdauersimulation für Steuergeräte mit NI Single-Board RIO Hardware – CMM: Ruhestrommessung • Automatische Bereichswahl (<1µs) • Auflösung 125nA min. • Schnittstellen: Analog, Digital, Seriell, CAN • Geringer Spannungsabfall (≈370mV @ 125A) • 100A Version • 100A Dauerstrom / 125A max. • 7 Bereiche für 7 Dekaden • 25A Version • 25A Dauerstrom • 6 Bereiche für 6 Dekaden

  20. Lebensdauersimulation für Steuergeräte mit NI Single-Board RIO Hardware – MesSy: Selbsttestadapter • Automatisierte Funktionsprüfung • Relais • Analogeingänge • Kommunikationsleitungen • Werkskalibrierung • Ermittlung von Korrekturfaktoren • Speicherung im EEPROM

  21. Lebensdauersimulation für Steuergeräte mit NI Single-Board RIO Software – Gesamtkonzept • Trennung • Bedienoberfläche • Prüfablauf • Mess-System

  22. Lebensdauersimulation für Steuergeräte mit NI Single-Board RIO Software – Bedienung und Report • Bedienoberfläche • Prüflingskonfiguration (Prüflingsnummer, Auftragsnummer, …) • Testkonfiguration (Laufzeit, Rahmenparameter, …) • Logging • Fehler • Ereignisse • Messwerte (zyklisch) • Statistische Auswertung • Von zyklischen Stichprobenmessungen • Graphische Darstellung, Excel-Export

  23. Lebensdauersimulation für Steuergeräte mit NI Single-Board RIO Software – MesSy: Schichten • TestStand • LabView • LabView RT • LabView FPGA

  24. Lebensdauersimulation für Steuergeräte mit NI Single-Board RIO Software – MesSy: Funktionalität + Timing • TestStand • Erstellung eines Prüfablaufs für einen Prüfling • Automatischer Start paralleler Executions • LabView • Funktionsbibliothek für Zugriff auf MesSy • LabView RT • Datentransfer zwischen PC und FPGA • Echtzeitausführung für Teilsequenzen • LabView FPGA • Analogwerterfassung • Kontinuierliche analoge Signalüberwachung ohne PC-Auslastung • Datentransfer für Kommunikation • PWM + Pattern generation ≈ 0,1…1 Sek. ≈ 0,01 … 0,5 Sek. = 10 ms = µs

  25. Lebensdauersimulation für Steuergeräte mit NI Single-Board RIO Software – MesSy: Testschritte Testschritt im Prüfablauf Bibliotheksfunktion (z.B. CAN-Kommunikation) z.B. digital IO z.B. CAN z.B. getTimestamp PC Response Command Response Response Command Command Execute RT Execute Execute Data Set Get Data Get FPGA Execute

  26. Lebensdauersimulation für Steuergeräte mit NI Single-Board RIO Software – MesSy: Echtzeitausführung Load commands Execute Get results PC Command Command Command Response Response Response RT Execute Execute Execute Data Data Get Get Set FPGA Execute

  27. Lebensdauersimulation für Steuergeräte mit NI Single-Board RIO Software – MesSy: Analogauswertung • Kurvenformauswertung • Auswertung von Einzelaufnahmen im Zeitbereich • FFT • Kontinuierliche Analogwertüberwachung • Statische Signale • Min, Max, Avg, Nr. Samples, Nr. Errors • Einstellbare Fehlergrenze • Periodische Signale • Triggerfunktionalität • Min, Max, Flanken, Mittelwert innerhalb des Fensters

  28. Lebensdauersimulation für Steuergeräte mit NI Single-Board RIO Software – MesSy: FPGA Ressourcen Device Utilization --------------------------- Total Slices: 33.6% (13760 out of 40960) Flip Flops: 27.2% (11161 out of 40960) Total LUTs: 106.7% (21844 out of 20480) Block RAMs: 62.5% (25 out of 40) Timing --------------------------- MiteClk (Used by non-diagram components): 33.04 MHz (56.41 MHz maximum) 40 MHz Onboard Clock: 40.41 MHz (40.88 MHz maximum) 80MHz: 80.00 MHz (81.96 MHz maximum) CMM_Clk: 2.50 MHz (28.11 MHz maximum) Device Utilization --------------------------- Total Slices: 67.2% (13760 out of 20480) Flip Flops: 27.2% (11161 out of 40960) Total LUTs: 53.4% (21844 out of 40960) Block RAMs: 62.5% (25 out of 40) Timing --------------------------- MiteClk (Used by non-diagram components): 33.04 MHz (56.41 MHz maximum) 40 MHz Onboard Clock: 40.41 MHz (40.88 MHz maximum) 80MHz: 80.00 MHz (81.96 MHz maximum) CMM_Clk: 2.50 MHz (28.11 MHz maximum)

  29. Lebensdauersimulation für Steuergeräte mit NI Single-Board RIO Speziallösungen • Lebensdauersimulation für Infotainmentsysteme • Prüfung sowohl elektrisch als auch mechanisch • Integration von Pneumatikelementen • Integration von Originallasten • Pumpen mit Wasserkreislauf • Fensterheber • Schließermotoren, etc.

  30. Lebensdauersimulation für Steuergeräte mit NI Single-Board RIO Speziallösungen – Hybrid- / Elektrofahrzeuge • Kopplung elektrischer Maschinen • 100kW Leistung • Simulation von Fahrzyklen • Zirkulation der Energie • IRS als Generalunternehmer für • Messtechnik mit NI Compact-RIO • Wasser/Glykol-Temperierung -40 … +105°C • Maschinen und HV-Batteriesimulation 450V / 400A

  31. Lebensdauersimulation für Steuergeräte mit NI Single-Board RIO Ausblick • Einsatz des Mess-Systems • Aktuell in Lebensdauersimulation • 2 Anlagen (18 Prüfplätze) werden seit Q2/2011für Qualifikation eingesetzt • 2 Anlagen (12 Prüfplätze) werden in Q4/2011 geliefert • 2 Anlagen (8 Prüfplätze) für China sind im Aufbau • 2 Anlagen (16 Prüfplätze) für Mexiko sind angeboten • … • Reparaturplätze • Rückwarenanalyse • Entwicklungstestplätze

  32. Lebensdauersimulation für Steuergeräte mit NI Single-Board RIO Weiterführende Informationen • IRS Kontakt: IRS Systementwicklung GmbH Pfaffenthanner Weg 5 D-93179 Brennberg • Tel: +49 (0) 9484 / 9500 – 0 • Fax: +49 (0) 9484 / 9500 – 25 • info@irs-systeme.de • www.irs-systeme.de VIELEN DANK!

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