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

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

Firmensitz: Brennberg, 25km nordöstlich von Regensburg 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

Qualifikation von Baugruppen 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

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

Anforderungen an den elektrischen Betrieb der Steuergeräte: 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.

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

Bewährte Konzepte Technologie: 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)

Konzept von IRS gewann Wettbewerb von 5 Herstellern 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

Ersetze Eigenentwicklung 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

Technologie Plattform für die Messtechnik NI Single-board-RIO 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

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

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

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

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

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

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

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

Automatische Bereichswahl (<1µs) Auflösung 125nA min. 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

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

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

Statistische Auswertung 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

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

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

z.B. digital IO z.B. CAN z.B. get Timestamp PC Execute RT Execute 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. get Timestamp PC Command Response Command Response Command Response Execute RT Execute Execute Get Set Data Data Get FPGA Execute

Execute Execute Execute Execute 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 Get Set Data Get FPGA Execute

Kurvenformauswertung 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

Lebensdauersimulation für Steuergeräte mit NI Single-Board RIO Software – MesSy: FPGA Ressourcen 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) 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)

Lebensdauersimulation für Infotainmentsysteme 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.

Kopplung elektrischer Maschinen 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

Einsatz des Mess-Systems 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

VIELEN DANK! IRS Kontakt: 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!