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Datenlogger Fehlern im Kfz-Bordnetz auf der Spur – mobil und vollautomatisch

| Autor / Redakteur: Rainer Schild, Torsten Krieger * / Dipl.-Ing. (FH) Thomas Kuther

Fehler im Kfz-Bordnetz und auf Datenbussen sind oft schwer zu orten. Hier hilft ein mobiler Datenlogger zur getriggerten Aufzeichnungen von Spannung, Strom, Sensorsignalen sowie komprimierten CAN-Traces.

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Der Symbiotic Information Controller ist ein vollautomatisches Labor- und mobiles Test- und Mess-System, das für Automotive-Anwendungen optimiert ist
Der Symbiotic Information Controller ist ein vollautomatisches Labor- und mobiles Test- und Mess-System, das für Automotive-Anwendungen optimiert ist
(Bilder: recomteg)

Der mobile Datenlogger SIC (Symbiotic Information Controller) von recomteg ist eine Datenlogger-Plattform, die es erlaubt, unterschiedlichste Mess- und Testapplikationen in einem kompakten und für den mobilen Einsatz geeigneten Gehäuse beliebig zu integrieren. Er erlaubt eine getriggerte Aufzeichnung von Spannung, Strom, Sensorsignalen sowie komprimierten CAN-Traces und ermöglicht die vollautomatische mobile Bordnetz- und Busanalyse.

Eingebauter Akku erlaubt 7 Tage mobilen Betrieb

Im Gegensatz zu vergleichbaren Systemen benötigt der SIC jedoch keine externe Energieversorgung. Dank des integrierten Akku-Systems und einem intelligenten Energiemanagement kann er im CAN-Wakeup/Sleep Modus alle Messungen bis zu einer Woche belastungsfrei durchführen. Er ist z.B. für Ruhestrommessungen im 24-h-Betrieb prädestiniert. Einmal konfiguriert und im Fahrzeug verbaut speichert der SIC vollautomatisch alle Messdaten auf einem USB/SD-Datenspeicher ab. Abtastraten bis zu 30.000 Samples/s gewährleisten eine hohe Dynamik. In Bezug auf ein eingetretenes Trigger-Event zum Zeitpunkt t = 0 s sind negative und positive Erfassungszeiträume akkumuliert über ein Zeitintervall von 33 s bei der max. Aufzeichnungsrate für einen einzigen Messverlauf möglich. Beim Auftreten eines Fehlers können somit auch Verläufe in der Vergangenheit untersucht werden. Synchron zur Aufzeichnung des Messverlaufs können komprimierte CAN-Traces getriggert abgespeichert werden . Der Trigger-Event kann über eine CAN-ID oder eine analoge Grenzwertverletzung definiert werden (Bild 1). Alle SIC-Optionen sind je nach Kundenwunsch kombiniert oder als Einzelfunktion in einem ALUBOS-Gehäuse verfügbar.

Ein noch breiteres Spektrum von Strommessungen

Der mobile Bordnetz-Spannungsrekorder SIC-12 wurde nun um ein breites Spektrum an Strommessungen erweitert. Mit dem neuen SIC-12CS ist es nun möglich, unabhängige Stromkanäle parallel zu erfassen und danach die Datenbasis zu analysieren. Er erlaubt im Fahrzeug oder im Labor beliebige Hochstrommessungen bis 1500 A und Ruhestrommessungen mit bis zu 1 mA Auflösung ohne die Fahrzeugbatterie zu belasten. Zur Ruhestrommessung können Stromprofile z.B. über Nacht im Akkubetrieb über einen Zeitraum von 24 h belastungsfrei aufgezeichnet und analysiert werden. Der SIC-12CS liefert z.B. nach Analyse der relevanten Strompfade alle Informationen über den realen Stromverlauf, die zur Ermittlung eines optimalen Kabelquerschnitts von Hochvolt-Kabelbäumen herangezogen werden können. Weiterhin können nach Festlegung von entsprechenden Grenzwerten sporadisch auftretende Stromeinbrüche oder Stromspitzen vollautomatisch erfasst werden.

Der SIC eignet sich bestens für die folgenden Einsatzszenarien:

  • Echtzeit Bordnetz-Spannungsüberwachung,
  • Betriebs- und Ruhestrommessung,
  • CAN-Busanalyse,
  • Referenzmessung,
  • Synchrone Multikanal-Aufzeichnung,
  • Energiebordnetz-Analyse,
  • Fehlerinitiierte Prüfsequenzerfassung – Präzises Orten von Fehlerbildern,
  • Simulation von alternativen Energiesystemen.

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

Bei der Entwicklung von Bordnetz-Prototypen ist eine zyklische Validierung und Reproduzierbarkeit der Testszenarien erforderlich. Generell wird mit einem Team von Ingenieuren versucht, den Bordnetz-Spannungsverlauf, der den Fehler eines Steuergerätes bei einem Spannungseinbruch verursacht hat, manuell nachzustellen. Dieser kann teilweise aber nur schwer oder gar nicht reproduziert werden. Besonders bei sporadisch auftretenden Fehlern ist dies kaum möglich. Der bessere Lösungsansatz ist die real im Fehlerfall auftretenden baureihenspezifischen Spanungsverläufe aufzuzeichnen und zu analysieren. Im Labor können dann an den Prüfständen die erfassten Spannungsverläufe als reproduzierbare Prüfverläufe zur Fehleranalyse, Verifikation und Systemabsicherung genutzt werden (Batteriesimulation). Mit dem SIC-12CSGDC (Bild 1) können neben Strom und komprimierten CAN-Traces die realen Spannungsverläufe beim 12-V-Bordnetz mobil, vollautomatisch und zuverlässig aufgezeichnet werden. Die gesammelten Spannungsverläufe können 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)

Leere oder defekte Batterien. Eine der Ursachen hierfür ist die weiterhin stark ansteigende Zahl elektrischer Verbraucher im Kraftfahrzeug und damit der Anstieg des Fahrzeugstromverbrauchs. Zur Überwachung der Gesamtfahrzeug-Stromprofile können mit dem SIC-12CS hochauflösende 16-Bit-Messungen im 24-h-Betrieb durchgeführt werden. Da fast jede Baureihe ein individuelles Bordnetz-Einschlafverhalten zeigt, können somit Ruhestrommessungen über Nacht unter realen Bedingungen direkt im Fahrzeug durchgeführt werden, ohne dabei die Fahrzeugbatterie zu belasten.

CAN-Busanalyse (Option GDC: Generische Datenkompression)

Fahrzeug- bzw. Dauer-Tests treiben Datenmengen in den Terabyte-Bereich und lassen eine Auswertung und Archivierung der Bussignale kaum mehr zu. Der SIC-12CSGDC (Bild 1) kann über einen variablen Komprimierungsfaktor die Menge von Bussignalen auf eine verträgliche Größe minimieren und nur die relevanten Businformationen abspeichern. 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 im ASC-Format abgelegt (Bild 2). Nach dem Auftreten eines Triggers wird pro Verzeichnis log_x immer nur ein Ringbuffer erzeugt, der Bussignale über den Zeitraum von t- bis t+ enthält. Das neu entwickelte Verfahren ist für jeden Bus-Typ geeignet und kann an spezielle Anforderungen angepasst werden.

Referenzmessung

Aufgrund von Bordnetz-Verlusten sind die Spannungsabfälle an der Fahrzeug-Batterie und direkt an einem Steuergerät nicht identisch. Über Referenzmessungen können diese Unterschiede visualisiert, analysiert und z.B. als Prüfverläufe bei der Batteriesimulation im Labor verwendet werden.

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