Früher enthielten Fahrzeuge nur wenige (oder keine) elektronischen Systeme für Sicherheit, Steuerung und Komfort. Heutzutage sind Autos ebenso sehr "Computer auf Rädern" wie fahrbare Maschinen. Insbesondere bei Berücksichtigung der zunehmenden Zahl komplexer Elektrofahrzeuge wird deutlich, dass moderne Fahrzeuge Dutzende elektronischer Systeme enthalten können. Diese Systeme müssen zudem integriert und als Einheit genutzt werden können. Entsprechend vielseitig sind die Testprotokolle für diese Systeme zu gestalten. Diese Seite befasst sich mit der Verwendung von Testprotokollen für HiL-Simulationen im Rahmen der Entwicklung komplexer eingebetteter Automobilsysteme.
Ein Testsystem muss spezifisch auf das zu testende Geräte bzw. die Geräteklasse zugeschnitten werden, um auf die Einhaltung der Leistungsanforderungen oder für Sicherheitszertifizierungen zu testen bzw. Regressionstests durchzuführen. HiL-Simulationen sind eine Technik zum Testen komplexer Echtzeitsysteme wie elektronischer Steuergeräte (ECUs). Sie setzen Präzision und Geschwindigkeit beim Erfassen und Ausgeben von Präzisionssignalen voraus. Zudem müssen sie im Hinblick auf Signalbandbreite und möglichst geringe Latenz optimiert werden. Die Simulationen dienen der Validierung von Steuersystemen in einer praxisnahen Umgebung, damit hohe Sicherheit und Stabilität gewährleistet sind. Im Automobilkontext kann es sich beispielsweise um das elektronische Steuergerät für die Servolenkung, die Aufhängung, das Batteriemanagementsystem oder ein anderes Subsystem des Fahrzeugs handeln.
Herausforderungen im Zusammenhang mit HiL-Simulationen
Um die Funktion des DUT (Device Under Test) zu verifizieren, muss der für den Test verwendete HiL-Simulator höhere Genauigkeit, Präzision und Bandbreite sowie eine kürzere Latenz aufweisen, damit praxisnahe Szenarien für das DUT emuliert werden können.
Die diesbezüglichen Anforderungen steigen mit der zunehmenden Leistungsfähigkeit der ECUs. Immer komplexere Modelle werden benötigt, um neuen Marktanforderungen wie Effizienz gerecht zu werden, weil das Verhalten von Hochleistungsschaltern repliziert werden muss. Mit der Komplexität des Modells steigt auch die erforderliche Rechenzeit und in der Folge müssen Analogeingänge und -ausgänge schneller erfasst und erregt werden.
Aufstellung der größten Herausforderungen, die wir aktuell für die Industrie identifiziert haben:
- Synchronisierung mehrerer Signale: nicht nur Analogsensoren simulieren, sondern mit anderen Digitalsignalen synchronisieren
- Präzise Reaktion auf Analogsignale: die analoge E/A muss komplexere Signale aufnehmen und replizieren
- Modellkomplexität: das Modell wird um Wirkungen der zweiten und dritten Ordnung ergänzt
- Vielseitigkeit: Abdeckung mehrerer E/A-Bereiche
- Analoge Latenz reduzieren: jeder Takt zählt, insbesondere auf der Seite der niedrigen Geschwindigkeit
Lösungen im Zusammenhang mit HiL-Simulationen
Das umfassende ADI-Portfolio für Signalaufbereitung, Datenerfassung, Signalerzeugung und Isolation macht optimierte Lösungen für HiL-Simulatoren möglich. Eine zentrale Anforderung besteht im Messen oder Generieren eines großen Bereichs von Eingangssignalen in Form von Spannungen oder Strömen – bei Aufrechterhaltung sehr niedriger Latenz. ADI kann eine vollständige Signalkettenlösung anbieten, ob nun geringer Stromverbrauch, geringes Rauschen, hohe Signaldichte oder hohe Genauigkeit im Vordergrund steht. Die Links unten verweisen auf verschiedene Signalkettenoptionen und empfohlene Produkte sowie technische Materialien.
Strom- und Spannungsmessung
Eine typische Anwendungsanforderung besteht darin, dass Spannungs- oder Stromsignale über große Bandbreiten gemessen werden müssen. Die Signalketten enthalten häufig Schutzschaltungen, Signalaufbereitung für das analoge Frontend, Einkanal- oder Mehrkanal-A/D-W, Spannungsreferenz, Energiemanagement und Isolation. Der Link unten verweist auf Signalkettenoptionen für die Messung großer Bandbreiten von bis zu 1 MHz mit Rauschoptimierung zur Unterstützung der AC- und/oder DC-Analyse.
Strom- und Spannungstreiber
Die Schaltung des Analogausgangs muss dynamische Signale mit hohen Aktualisierungsraten generieren können. Spannungsbereich, Auflösung und Ausgangstreiberstärke. Diese Signalketten enthalten häufig Präzisions-D/A-W, Isolation, Energiemanagement, Spannungsreferenz, Verstärkung/Signalaufbereitung und Ausgangsschutz.
Wichtige Produkte für HiL-Simulationen
Ultraschneller D/A-W für Spannungsausgang mit 16-Bit-Genauigkeit
Der AD3542R wurde zum Generieren mehrerer Ausgangsbereiche entwickelt und arbeitet mit einer festen 2,5-Volt-Referenz. Der AD3542R kann für mehrere Spannungsausgangsbereiche wie 2,5 V, 3 V, 10 V oder ±5 V konfiguriert werden.
Integrierter, volldifferenzieller A/D-W-Treiber mit Signalskalierung
Beim ADAQ23878 handelt es sich um eine μModule®-Hochgeschwindigkeitslösung für die Datenerfassung mit hoher Präzision und Geschwindigkeit, die den Entwicklungszyklus für Präzisionsmesssysteme verkürzt, indem der Entwickler bei Auswahl von Komponenten, Optimierung und Layout entlastet wird, weil dies mit dem Gerät bereits geschehen ist.
Die Straße hin zur umfassenden Elektromobilität: Test- und Messlösungen für Elektrofahrzeuge
In diesem Webinar erörtern wir einige der Herausforderungen beim Testen und beziehen uns dabei auf spezifische Beispiele für Einsatzszenarien, darunter Präzisionssignalketten mit niedriger Latenz für HiL-Simulationen
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