National Instruments Synchronisation von Messungen beim Datenlogging im Fahrzeug

Das "In-Vehicle-Datenloggen" wird häufig zum Testen von elektronisch realisierten Fahrzeugfunktionen eingesetzt, z.B. zum Überprüfen der elektrischen Servolenkung. Hier deshalb Hinweise zur Erfassung von analogen Signalen und deren Synchronisation mit CAN-Telegrammen.

Fahrzeugfunktionen sind komplex und erfordern möglicherweise den Input von mehreren elektronischen Steuergeräten (Electronic Control Units, kurz ECUs), die über ein fahrzeuginternes Netzwerk miteinander kommunizieren, beispielsweise über CAN (Controller Area Network). Dabei spielt das Datenlogging in den verschiedenen Testphasen eine wesentliche Rolle, denn das Zusammenspiel der unterschiedlichen elektrischen, elek­tronischen und mechanischen Komponenten bedarf umfangreicher Analysen – besteht doch ein typisches Fahrzeug aus über 30 elektronischen Systemen, darunter Airbags, Türen und Getriebe, und mehr als 100 Sensoren (Druck, Temperatur, Spannung etc.).

Die Vielzahl elektronischer Komponenten gründlich testen

Um ein reibungsloses und angenehmes Fahrerlebnis zu gewährleisten, muss ein Hersteller oder Zulieferer z.B. die Komponenten der aktiven Federung validieren und in diesem Zusammenhang die Reaktion des Fahrzeugs auf die Straßenverhältnisse charakterisieren. Zur Durchführung eines solchen Tests wird ein Datenerfassungssystem benötigt, um Daten von Fahrzeugsensoren zu erfassen und aufzuzeichnen – also zu loggen. Diese Sensoren messen im konkreten Fall der Federungstests z.B. Schwingungen und überwachen mehrere ECUs, die wiederum Teil dieses Systems sind. Ähnlich wäre es beim Test einer Servolenkung, wo Analogsignale erfasst und aufgezeichnet werden müssen (Bild 1), um die geeignete Höhe der anzulegenden Motorspannung zu ermitteln.

Es gibt eine Vielzahl von Applikationen für das In-Vehicle-Datenloggen. Bei jeder einzelnen müssen zur Validierung einer Funktion, der Funktion einer ECU oder eines Fahrzeugsensors mehrere Überlegungen angestellt werden.

Zu bedenken ist aber: Mit der steigenden elektronischen Komplexität von Fahrzeugen nimmt auch die Bedeutung von Fahrzeugsensoren und Netzwerkkommunikation zu. Dies hat dazu geführt, dass noch mehr Wert auf die Integration von Netzwerken wie CAN in der Testphase gelegt wird. Die Fähigkeit, CAN-Übertragungen mit weiteren Elementen zu synchronisieren, ist äußerst wichtig für ein Datenerfassungssystem, um reproduzierbare Mess­ergebnisse zu erzielen. Zur Validierung dieser Systeme ist es notwendig, genau zu verstehen, was in jeder Instanz passiert. Die Synchronisation ist aus diesem Grund unabdingbar. Um beispielsweise die hydraulisch betätigte, aktive Federung eines Fahrzeugs zu validieren, müssen die von Vibrationssensoren erhaltenen Daten mit der entsprechenden CAN-Nachricht übereinstimmen. So wird sichergestellt, dass die hydraulischen Servos die korrekten Gegenkräfte aufbringen. Mit Hilfe der Synchronisation dieser Signale und Nachrichten kann ein Ingenieur die hydraulisch betätigte, aktive Federung zuversichtlich validieren, da die Daten aus mehreren unterschiedlichen Quellen entsprechend korreliert werden.

Bei der Synchronisation von Datenerfassungssignalen und CAN-Übertragungen sind mehrere Aspekte zu berücksichtigen. Dazu zählen u. a. die unterschiedlichen Arten von Eingangssignalen und Sensoren für Automobilanwendungen, die Unterschiede zwischen Hard- und Software-Synchronisation sowie die Nachbearbeitung und Analyse synchronisierter Daten.