Echtzeit-Fähigkeit im verteilten Regler-Entwurf – Teil 1
Potential von FlexRay optimal nutzen
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Zukünftige FlexRay-Systeme
Zwei neue LED-Treiber von Linear Technology bringen alle notwendigen Funktionen für die Spannungsversorgung von High-Brightness-LEDs mit und können in unterschiedlichen DC/DC-Schaltungstopologien konfiguriert werden: Buck-, Boost- und Buck-Boost-Wandler. Diese Flexibilität ermöglicht den Einsatz ein und desselben ICs für unterschiedliche Spannungswandlungsapplikationen, welche die speziellen Anforderungen der Automobilbeleuchtung erfüllen – intern wie extern.
Der LED-Treiber-Controller LTC3783 enthält einen leistungsfähigen MOSFET-Treiber zum Schalten zweier externer N-Kanal-MOSFETs, wodurch er skalierbar wird und bei präziser Regelung hohe Ausgangsspannungen und -ströme liefern kann. Er ist für Beleuchtungen mit einem Cluster von LEDs geeignet, die in Serie oder parallel geschaltet sind, z.B. bei Frontscheinwerfern (Bild 1).
Für geringere Leistung und niedrigere Spannungen beim Betrieb von LEDs bietet der LT3477 eine noch kompaktere Lösung. Er enthält einen integrierten 3-A/42-V-Schalter mit Überspannungs- und Überstromschutz und kann ähnlich wie der LTC3783 in unterschiedlichsten Gleichspannungswandlertopologien zum Einsatz kommen.
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Voll-synchron getaktete und verlustfrei kommunizierende Systeme sind, von physikalischen Fehlern abgesehen, mit FlexRay zwar möglich, haben aber ihren Preis. Die Einschränkungen bei der Wahl der Frequenzen wurden schon genannt. Hinzu kommt, dass auf den ECUs Leistungs-Reserven vorzuhalten sind, um auch in vorübergehenden Spitzenlast-Situationen das feste Zeitraster einhalten zu können. Das erhöht die Kosten für den Prozessor. Alternativ kann nur die Reaktionszeit verlängert werden, um auch mit weniger leistungsstarken Prozessoren ein voll-deterministisches System zu entwickeln.
Außerdem geht der so gewonnene Determinismus immer auch zu Lasten der Flexibilität, weitere Funktionen aufzunehmen und dadurch den FlexRay- und/oder ECU-Schedule erneut „durcheinanderzubringen“. Denn wenn auf dem FlexRay-Bus kein geeigneter Slot mehr frei ist, muss der Schedule geändert werden. Dies erfordert die Anpassung der Synchronisation und der Schedules aller betroffenen ECUs und ist mit weiteren Kosten verbunden.
In der Praxis ist daher auch mit Kompromissen zu rechnen, und OEMs und Zuliefer müssen mit Effekten von Über- und Unter-Abtastung, Asynchronität und Jitter leben, auch im Zeitalter von FlexRay und zeitgesteuerten Systemen. Wie auch immer – ob synchron oder asynchron, monolithisch oder verteilt getaktet: Wer erfolgreich und ohne späte (und teure) Überraschungen ein FlexRay-System aufsetzen möchte, tut gut daran, sich dieser Effekte bewusst zu sein und entsprechende Analyse- und Verifikations-Schritte im Prozess vorzusehen. Dies ist allerdings nicht so einfach, denn in Tests kann man den Signalen ihr Alter nicht ansehen. Vielmehr äußern sich „zu alte Daten“ in einer Reduzierung der Reglerqualiät, die möglicherweise vom Fahrer als Qualitätseinbuße bemerkt wird, zum Beispiel, wenn das ESP „zu ruckeln beginnt“. Schlimmstenfalls schaltet sich ein elektronisches System ab.
Der zweiten Teil des Artikels zeigt auf, wie derartige Fehler zuverlässig vermieden werden können, wenn es heißt: „Scheduling-Analyse zur Flex-Ray-Optimierung bei OEMs und Zulieferern“. Es wird gezeigt, wie diese Effekte mittels Scheduling-Analysen zuverlässig kontrolliert und bereits beim Entwurf und in der Zusammenarbeit zwischen OEM und den Zulieferern berücksichtigt und optimiert werden können. fr
- Potential von FlexRay optimal nutzen
- Zukünftige FlexRay-Systeme
- Konstanter Strom und konstante Spannung für die LED
- Über- und Unterabtastung
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