Embedded Motor-Controller

Ein-Chip-Lösung zur Ansteuerung von Kleinstmotoren

| Autor / Redakteur: Rüdiger Laschewski, Adriano De Rosa * / Gerd Kucera

Bild 1: Die Ein-Chip-Lösung HVC-4223F mit integrierten Diagnose- und Überwachungsfunktionen. Ein hoher Integrationsgrad sorgt für eine Vereinfachung des Systemaufbaus und erhöht Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit.
Bild 1: Die Ein-Chip-Lösung HVC-4223F mit integrierten Diagnose- und Überwachungsfunktionen. Ein hoher Integrationsgrad sorgt für eine Vereinfachung des Systemaufbaus und erhöht Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit. (Bild: TDK-Micronas)

Der Beitrag behandelt die notwendigen Diagnoseanforderungen in einer Ein-Chip-Motor-Control-Lösung und stellt exemplarisch entsprechende Funktionen auf Chip- und Systemebene vor.

Der Beitrag „Ein-Chip-Lösung zur Ansteuerung von Kleinstmotoren“ von Rüdiger Laschewski und Adriano De Rosa, ist die Zusammenfassung ihres detaillierten Vortrags auf dem vergangenen Praxisforum Elektrische Antriebstechnik. Zum kommenden Praxisforum 2017 (4. bis 6. April 2017) im VCC Würzburg thematisieren Laschewski und De Rosa die „Auslegung und wichtige Aspekte der Dimensionierung eines typischen automobilen Kleinantriebs und Möglichkeiten der Implementierung am Beispiel eines universell einsetzbaren smart Aktuators.“

Systemsicherheit wird im Wesentlichen durch in Hardware realisierte Funktionen gewährleistet. Um Flexibilität bei der Realisierung des Applikationskonzeptes zu gewährleisten, sollen relevante Diagnosefunktionen per Software konfigurierbar und auch kontrollierbar sein. Das Zusammenspiel der Hardware- und Software-Funktionen ist dabei essentiell und muss Echtzeitbedingungen genügen.

Mega-Trends wie Industrie 4.0 und autonomes Fahren treiben die Komplexität elektronischer Systeme kontinuierlich voran. Für die Systemdefinition ergeben sich dadurch deutlich höhere Anforderungen und ein vorausschauender Umgang mit verfügbaren Systemressourcen. Am nachfolgenden Beispiel einer Antriebsentwicklung für den Active Grille Shutter eines Automobils sind Anforderungen und Aufwand für das Design gut nachvollziehbar.

Wurden ursprünglich 100% der auf das Fahrzeug einströmenden Luftmenge zur Kühlung genutzt, wird durch den Active-Grille-Shutter die Menge der kühlenden Luft auf Basis der Fahr- und Umgebungssituation (z.B. Geschwindigkeit, Kühlwasser-Temperatur) genau geregelt. Hierdurch kann die CO2-Emission des Fahrzeuges stark verringert werden.

Bei der Definition moderner Elektroniksysteme sind bei der Konzeption zwei essentielle Aspekte zu berücksichtigen: Sicherheit und Diagnose. Die Sicherheit zielt bereits zum Zeitpunkt der Festlegung funktionaler Parametern darauf ab, mit zu spezifizierendem Aufwand negative äußere Einflüsse abzuschirmen. Ausgehend von der Applikation bzw. dem Einsatzfeld (Industrie, Consumer, Mobiltelefon, Automotive) sind in Gremien und Arbeitsgruppen Standards und Vorgehensweisen definiert worden, die industrieweit beim Design und in der Konstruktion einzuhalten sind. Die Einhaltung dieser Vorgaben kann dann z.B. durch ein zertifizierendes Institut nachgewiesen werden.

Nun gibt es Bereiche, in denen von Anfang an eine umfassende Sicherheit nicht gewährleistet werden kann oder in denen der Sys-temablauf Einfluss auf diese nehmen könnte. Hier müssen Diagnosemöglichkeiten vorgesehen werden, um den Systemstatus jederzeit nachvollziehbar bewerten und an eine Kontrollinstanz melden zu können.

Diese Prüfvorgänge folgen wiederum bestimmten festgelegten Regeln zur Identifikation eines Fehlverhaltens. Daraus abzuleitende Maßnahmen werden mit Rücksicht auf die Anforderungen des Gesamtsystems durch den Systemintegrator festgelegt.

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