Bordnetz auf Systemlevel testen Deutlich kürzere Prüfzeiten mit PXI-System

Ein modulares HIL-Testsystem spart Mazda 90 Prozent der Prüfzeit für Bornetz-Elektronik.
Ein modulares HIL-Testsystem spart Mazda 90 Prozent der Prüfzeit für Bornetz-Elektronik.

Bordnetz-Tests auf Systemlevel laufen bei Mazda mittlerweile automatisiert ab. Der Prüfstand besteht aus PXI-Technik von National Instruments und spart dem Unternehmen 90 Prozent der Prüfzeit.

Mit steigender Elektrifizierung nimmt für Fahrzeughersteller auch der Testaufwand für entwickelte Bordelektronik zu. Getestet wird unter anderem die Funktionstüchtigkeit der einzelnen Komponenten und des gesamten Systemverbunds.

Die allgemeine Störfestigkeit wird in einem zweiten Schritt unter verschärften Betriebsbedingungen festgestellt. Dazu gehört in erster Linie eine schwankende Versorgungsspannung und ein hohes Level an eingekoppeltem Rauschen. Die zu erreichenden Toleranzgrenzen legt der Fahrzeughersteller intern fest. Für die Automatisierung dieser Prüfverfahren hat die Test- und Forschungsabteilung von Mazda einen eigenen Prüfstand und neue Testmethoden entwickelt.

HIL-Simulation mit Erweiterung

Der japanische Fahrzeughersteller setzt strategisch auf modellbasierte Simulationen. Entsprechend ist der Prüfstand ein HIL-System (Hardware-in-the-Loop), das um Funktionen erweitert wurde, die sich nicht mit einem Simulationsmodell beschrieben lassen. Dazu gehört das Automatisieren von Mensch-Maschine-Interaktionen durch einen Roboter, um während des Tests Eingaben über die HMIs durch den Fahrer zu simulieren.

Bisher wurden dafür Testpersonen benötigt, die gleichzeitig auch die angezeigten Informationen auf der Instrumentenanzeige prüfen konnte. Dafür wird nun eine Kamera mit nachgelagerter Bildverarbeitungssoftware verwendet. Stehen für den Systemtest noch nicht alle Komponenten als Prototyp zur Verfügung, lassen sich die fehlenden Bausteine per Software simulieren.

Für das Testen der Störanfälligkeit bei hohen Rauschpegeln wurde dem System in einer zweiten Entwicklungsphase ein Rauschsimulator hinzugefügt. Über ein Sprachsynthesesystem, das Sprachbefehle mit verschiedenen Frequenzen und Intensitäten ausgibt, wird die Toleranz von Spracherkennungssystemen evaluiert. Es unterstützt bisher Japanisch, Englisch und Spanisch.

Entwicklungsplattform mit Drittanbieter-Unterstützung

Um die Funktionstüchtigkeit der Bord­elektronik zu verifizieren, muss die Hardware eine Zeitauflösung der Messsignale im Millisekunden-Bereich unterstützen, für die Bewertung der Auswirkungen von Rauschen sind es nur wenige Mikrosekunden. Solche Abtast­raten schränken die in Frage kommende Hardware stark ein.

Für die Entwicklung des HIL-Systems und die Funktionserweiterung mit verschiedenen Drittanbieter-Komponenten (Roboter, Bildverarbeitungssystem, Sprachsynthese) nutzten die Test­ingenieure eine modulare PXI-Plattform von National Instruments mit austauschbaren I/O-Modulen. Die Prüfstands-Software ist in LabView geschrieben. €»Natürlich wäre auch die Integration etablierter schlüsselfertiger Lösungen eine Option gewesen€«, sagt der leitende Ingenieur aus Mazdas Testabteilung Tomohiko Adachi, €»dabei besteht aber das Risiko, dass für jede neue Fahrzeuggeneration ein komplett neues System angeschafft werden muss.€€«

Die NI-Plattform arbeitet mit FPGAs und gibt dem Anwender damit relativ große Freiheiten bei der Anpassung auf veränderte Testanforderungen.
Den Nutzen des Entwicklungsprojekts für sein Unternehmen beziffert Adachi auf 90 Prozent eingesparter Arbeitszeit pro elektronischer Komponente im Vergleich zur vorherigen Testmethode. Der Prüfstand wird aktuell erweitert, um damit alle elektronischen Komponenten im Fahrzeug testen zu können, inklusive der des Antriebsstrangs. Letztere werden aktuell noch mit einem spezialisierten HIL-System getestet.