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Lebensdauersimulation für Steuergeräte mit NI Single-Board RIO Entwicklung eines Simulationskonzepts im Rahmen der weltweiten Standardisierung eines Automobilzulieferers,

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Präsentation zum Thema: "Lebensdauersimulation für Steuergeräte mit NI Single-Board RIO Entwicklung eines Simulationskonzepts im Rahmen der weltweiten Standardisierung eines Automobilzulieferers,"—  Präsentation transkript:

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 Klima-, Vibrations-, Salznebel-, … Kammer Lebensdauer- simulationsanlage (z.B. mit 3x Lastbox) EingangsstimulationKommunikationMessung Lastnachbildungen DUT Typ. 6…24 Prüflinge im Parallelbetrieb Prüflingskabel Temperatur-, Vibrations-, Feuchtigkeitsbeständig

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 o Infotainment o Hybrid- / Elektrofahrzeug Leistungselektronik o 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 Lastbox Mess-System Lebensdauersimulation für Steuergeräte mit NI Single-Board RIO Hardware – Lastbox EingangsstimulationKommunikationSpannungsmessung Lastnachbildungen Prüfling prüflingsspezifisch Wiederverwendbar

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 single ended 0…32V 3kS/s and 6kS/s parallel sampling / 1,2MS/s single channel 32x differential -48…48V 150kS/s parallel sampling / 1,2MS/s single channel 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 125A) 100A Version o 100A Dauerstrom / 125A max. o 7 Bereiche für 7 Dekaden 25A Version o 25A Dauerstrom o 6 Bereiche für 6 Dekaden

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

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

22 Lebensdauersimulation für Steuergeräte mit NI Single-Board RIO Software – Bedienung und Report Bedienoberfläche Prüflingskonfiguration (Prüflingsnummer, Auftragsnummer, …) Testkonfiguration (Laufzeit, Rahmenparameter, …) Logging o Fehler o Ereignisse o 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 o Erstellung eines Prüfablaufs für einen Prüfling o Automatischer Start paralleler Executions LabView o Funktionsbibliothek für Zugriff auf MesSy LabView RT o Datentransfer zwischen PC und FPGA o Echtzeitausführung für Teilsequenzen LabView FPGA o Analogwerterfassung o Kontinuierliche analoge Signalüberwachung ohne PC-Auslastung o Datentransfer für Kommunikation o PWM + Pattern generation 0,1…1 Sek. 0,01 … 0,5 Sek. = 10 ms = µs

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

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

27 Lebensdauersimulation für Steuergeräte mit NI Single-Board RIO Software – MesSy: Analogauswertung Kurvenformauswertung o Auswertung von Einzelaufnahmen im Zeitbereich o FFT Kontinuierliche Analogwertüberwachung o Statische Signale »Min, Max, Avg, Nr. Samples, Nr. Errors »Einstellbare Fehlergrenze o 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): MHz (56.41 MHz maximum) 40 MHz Onboard Clock: MHz (40.88 MHz maximum) 80MHz: 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): MHz (56.41 MHz maximum) 40 MHz Onboard Clock: MHz (40.88 MHz maximum) 80MHz: MHz (81.96 MHz maximum) CMM_Clk: 2.50 MHz (28.11 MHz maximum)

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

30 Lebensdauersimulation für Steuergeräte mit NI Single-Board RIO Speziallösungen – Hybrid- / Elektrofahrzeuge Kopplung elektrischer Maschinen o 100kW Leistung o Simulation von Fahrzyklen o Zirkulation der Energie IRS als Generalunternehmer für o Messtechnik mit NI Compact-RIO o Wasser/Glykol-Temperierung -40 … +105°C o 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 Brennberg Tel: +49 (0) 9484 / 9500 – 0 Fax: +49 (0) 9484 / 9500 – 25 VIELEN DANK!


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