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Batterie-Simulation, Bordnetz-Analyse und Stromüberwachung

Bordnetz-Analyse: Bis zu einer Woche belastungsfrei messen

18. Juni 2012, 14:04 Uhr | Nicole Wörner

Automatisch erfasste Spannungs-/Stromverläufe und komprimierte CAN-Traces mit dem SIC-12CSGDC

Für Anwendungen in Testfahrzeugen und im Labor hat Recomteg seinen mobilen Energiebordnetz-Rekorder SIC weiterentwickelt. Dank eines integrierten Akkusystems und eines intelligenten Energiemanagements ist er in der Lage, im CAN-Wakeup/Sleep-Modus sämtliche Messungen bis zu einer Woche lang durchzuführen, ohne die Fahrzeugbatterie zu belasten.

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Das skalierbare Messsystem »Symbiotic Information Controller (SIC)« von Recomteg lässt sich individuell an die jeweiligen Testanforderungen anpassen. Neben Spannung, Strom, Temperatur und Druck ist es in der Lage, alle über Sensoren erfassbaren Messgrößen vollautomatisch über Smart-Trigger-Funktionen aufzuzeichnen. Mittels eines speziellen Automatismus erfasst der Rekorder nur die für den Nutzer relevanten Messdaten, wobei die Datenaufzeichnungen mit jedem Grafikprogramm darstellbar sind.

Einmal konfiguriert und im Fahrzeug verbaut speichert der SIC alle Messdaten vollautomatisch auf einem USB/SD-Speicher ab. Abtastraten bis zu 30.000 Samples/s gewährleisten eine hohe Dynamik. Je nach Sample Rate liegt die Aufzeichnungsdauer für einen Prüfverlauf zwischen 33 s (Abtastrate 30 kHz) und 1000 s (Abtastrate 1 kHz). Auch negative Abtast-Zeitfenster sind möglich. Somit ließe sich im Fehlerfall ein Prüfverlauf gerechnet vom Zeitpunkt der Grenzwertverletzung t = 0 s bis nahezu 1000 s in die Vergangenheit mit einer Abtastrate von 1 kHz untersuchen. Synchron zur Aufzeichnung des Messverlaufs ist der SIC in der Lage, komprimierte CAN-Traces getriggert abzuspeichern. Der Trigger-Event lässt sich über eine CAN-ID oder über eine analoge Grenzwertverletzung definieren.

Zum Start der Messwert-Aufzeichnung bietet der SIC folgende Möglichkeiten:

Vollautomatischer Aufzeichnungsmodus (erst beim Unter- oder Überschreiten frei definierbarer Trigger-Schwellen werden Prüfverläufe aufgezeichnet)
CAN-Trigger (die z.B. durch Betätigung des Lenkradtasters generiert werden)
Long-Term-Trigger (zeichnen dauerhaft im 24-Stunden-Betrieb Messdaten auf)
Manueller Trigger (löst einmalig eine Aufzeichnung aus)

In der Variante SIC-12CS ist der mobile Bordnetz-Spannungsrekorder nun auch in der Lage, unabhängige Stromkanäle parallel zu erfassen und die Datenbasis zu analysieren. Zudem können im Fahrzeug oder stationär im Labor beliebige Hochstrommessungen bis 1500 A und Ruhestrommessungen mit bis zu 1 mA Auflösung durchgeführt werden, ohne die Fahrzeugbatterie zu belasten. Nach der Analyse der relevanten Strompfade liefert der SIC-12CS alle Informationen über den realen Stromverlauf, die zur Ermittlung eines optimalen Kabelquerschnitts von Hochvolt-Kabelbäumen erforderlich sind. Sind entsprechende Grenzwerte festgelegt, erfasst er auch kurze und sporadisch auftretende Stromeinbrüche oder Stromspitzen vollautomatisch.

Einsatzbereiche des SIC:

Echtzeit-Bordnetz-Spannungsüberwachung (Option 12 – 12 V Bordnetz)

Bei der Entwicklung von Bordnetz-Prototypen ist eine zyklische Validierung und Reproduzierbarkeit der Testszenarien wichtig. Generell versuchen Entwickler, den Bordnetz-Spannungsverlauf, der den Fehler eines Steuergerätes bei einem Spannungseinbruch verursacht hat, manuell nachzustellen. Dies ist jedoch oft schwierig, vor allem wenn es sich um sporadische Fehler handelt. Der bessere Ansatz ist, die real im Fehlerfall auftretenden baureihenspezifischen Spanungsverläufe aufzuzeichnen und zu analysieren und die erfassten Spannungsverläufe als reproduzierbare Prüfverläufe an den Prüfständen im Labor zu nutzen (Batteriesimulation). So zeichnet der SIC-12CSGDC beispielsweise die realen Spannungsverläufe im 12-V-Bordnetz vollautomatisch auf, woraufhin die gesammelten Spannungsverläufe mit dem Signalgenerator SIC-GEN zur Batteriesimulation als reproduzierbare Prüfverläufe im Labor oder am Fahrzeug über einen Leistungsverstärker ausgegeben werden.

Betriebs- und Ruhestrommessung (Option CS – Current Sense)

Eine der Ursachen für leere oder defekte Batterien ist die stark steigende Zahl elektrischer Verbraucher im Auto und damit der Anstieg des Fahrzeugstromverbrauchs. Zur Überwachung der Gesamtfahrzeug-Stromprofile kann der SIC-12CS hochauflösende 16-Bit-Messungen im 24-Stunden-Betrieb durchführen. Entsprechend können Anwender Ruhestrommessungen über Nacht unter realen Bedingungen direkt im Fahrzeug durchführen, ohne dabei die Fahrzeugbatterie zu belasten.

CAN-Busanalyse (Option GDC - Generische Datenkompression)

Fahrzeug- bzw. Dauertests treiben Datenmengen in den Terabyte-Bereich und lassen eine Auswertung und Archivierung der Bussignale kaum mehr zu. Der SIC-12CSGDC minimiert über einen variablen Komprimierungsfaktor die Menge der Bussignale auf eine verträgliche Größe und speichert nur die relevanten Businformationen ab. Synchron zur Aufzeichnung von Messverläufen können CAN-Nachrichten in einem Ringpuffer beobachtet und über einen CAN-Trigger oder eine Messwert-Grenzwertverletzung automatisch gespeichert werden. Bezogen auf den Trigger-Zeitpunkt werden in diesem Fall nur Traces im vordefinierten Zeitfenster T- bis T+ relativ zum Trigger-Ereignis abgelegt. Nach dem Auftreten eines Triggers wird pro Verzeichnis immer nur ein Ring-Buffer erzeugt, der Bussignale über den Zeitraum von T- bis T+ enthält. Das neu entwickelte Verfahren eignet sich für jeden Bus-Typ.