HiL-Prüfstand für Infotainment

Im Automobil von heute werden auf Grund steigender Komfortansprüche immer mehr Infotainmentkomponenten, wie DVD-Player, Navigationssysteme, Telefon etc., und sonstige Zusatzfunktionen eingebaut. Diese einzelnen Komponenten können über den optischen MOST-Bus miteinander kommunizieren und Informationen austauschen.
Der Infotainment-HiL-Simulator von MicroNova ist für die Prüfung des Zusammenspiels der einzelnen MOST-Komponenten notwendig und basiert auf dem Echtzeit-Simulatorkonzept NovaSim. Neben Tests der einzelnen MOST-Komponenten wird ein Kommunikationstest unterstützt und hierbei auch die Schnittstelle zu den CAN-Bussen überprüft. NovaSim gewährleistet somit hohe Qualität der integrierten Infotainment Komponenten und der Gesamtfunktionalität im Fahrzeug.

Leistungen
Der Infotainment-HiL-Simulator wurde für die AUDI AG konzipiert und realisiert.
MicroNova leistete hierbei das komplette System-Engineering von der Konzeption bis zur Lieferung des schlüsselfertigen Prüfstandes. Als Realisierungsbasis kam NovaSim von
MicroNova zum Einsatz. Die hier verwendete Realtime-Plattform QNX inklusive Framework ist bereits vielfach erfolgreich im Einsatz erprobt. Diese hochperformante Konzeption erweist sich vor allem unter voller Systembelastung als High-End-Lösung.
Die großen Reserven zu weiteren Leistungssteigerungen können durch Hardware/Software-Erweiterungen problemlos erzielt werden.

Nutzen
Die Simulation für Testzwecke von normalen Anwendungssituationen bei Infotainment Komponenten wie auch von Extremsituationen wie Kabelbrüche oder Dämpfung der optischen Leistung bringt Sicherheit und Kostenreduktion gleichermaßen.
Die verwendete MOST-Hardware lässt sich unter Echzeitbedingungen überprüfen. Alle relevanten Protokolle  werden von einem Simulink-Modell aus gesteuert.
Weitere Kosten- und Zeitvorteile ergeben sich durch die Verwendung bereits vorhandener MOST-Bus-Originaltreiber für realistischere Tests und einfacher zu erstellende Tests für verschiedene Gerätevarianten.
Die Integration des Prüfstandes in die Gesamtkonzeption zur Testautomatisierung (TARA) bei der AUDI AG bringt zusätzliche Rationalisierungseffekte.
NovaSim ist in der Lage, sowohl die aktuellen, als auch die zukünftigen Anforderungen abzudecken. Durch die offenen Standards ist der Einsatz von moderner und kostengünstiger Hardware zu jeder Zeit möglich.

Anforderungen
Mit dem System können MOST-Komponenten auf ihre Funktionalitäten sowie bezüglich interner Kommunikation mit CAN-Bussen überprüft werden:

• Test der Buskopplung CAN/MOST
• Echtzeitverhalten CAN/MOST-Kopplung
• Testautomatisierung mit TARA
• CAN-Simulationsmodelle mit Simulin

Erweiterungsmöglichkeiten:

• Einsatz von CASE-Tools (Rhapsody) für Testautomatisierung mit denen virtuelle Infotainment-Komponenten (Bsp. Radio) bezüglich Funktionalität (Bsp. Lautstärkeregler) und Bus-Kommunikation simuliert werden
• Verwendung von Telematiktreibern für QNX (HF-Interfaces)
• Kopplung zu bestehenden HiL-Simulatoren von MicroNova und Fremdanbietern.

Infotainment Simulator
Das Prüfsystem besteht aus einem Schaltschrank, welcher die Anschlüsse zu den MOST-Komponenten, ein Netzgerät, eine sog. Fehlerrelaisbox, Strommesskarten für die Komponenten, die Signalkonditionierung sowie einen Targetrechner (Industrie-PC) beinhaltet.
Alle Anschlüsse seitens der MOST-Komponenten (MOST-Bus, CAN-BUS, elektrische I/O-Signale) sind in dem Prüfstand vorhanden, um alle Stimulationen bzw. Messungen durchführen zu können. Durch die Verwendung von Standardkomponenten in Hard- und Software konnte eine effiziente und preiswerte Prüfstandslösung geschaffen werden, die durch ihren modularen Aufbau für künftige Anpassungen und Erweiterungen bestens geeignet ist.
In Zusammenarbeit mit dem Auftraggeber wurde die Anbindung an die MOST Komponenten konzipiert. Auf dem Hostrechner werden unter MATLAB/Simulink die Modelle implementiert und mit Hilfe von NovaSim auf dem Target (QNX Neutrino) generiert, übersetzt und gestartet. Eine speziell entwickelte Bedienoberfläche (LabVIEW) am Hostrechner erlaubt die Darstellung und die Modifikation von Modellvariablen im laufenden Modell.

Hostrechner
Der Hostrechner liefert die GUI zur Bedienung, Auswertung und für die Testautomatisierung. Hier werden die Simulationen mit MATLAB und Simulink von The MathWorks erstellt.
Die Bedienoberfläche für den Operator läuft ebenfalls auf dem Hostrechner und ist mit LabVIEW von National Instruments realisiert.
Alle erfassten Messwerte sowie die Steuerung und Überwachung aller Basisfunktionen werden komfortabel als Leitrechnerkonsole präsentiert. Damit hat der Prüfingenieur oder Techniker die Prüfprozesse hundertprozentig im Griff.

Targetrechner
Der Targetrechner dient zur Simulation der realen Prüflingsumgebung. Mit Hilfe von NovaSim werden die Simulationen auf dem Targetrechner generiert und zum Ablauf gebracht. Die CAN-Bus Ankopplung sowie die I/O-Signal-Ansteuerung erfolgt mit Standardbaugruppen (z.B. von National Instruments). Die Signalkonditionierung wurde individuell entwickelt.

Fehlerrelaisbox
Alle Signale werden über Relaisboxen geführt, welche ebenfalls vom Targetrechner via CAN gesteuert werden. Dadurch können einzelne Leitungen zum Prüfling offen, geschlossen oder gegen Masse bzw. Plus geschaltet werden, um verschiedene Fehlerfälle simulieren zu können.

Netzteil
Das Netzgerät versorgt den kompletten Rack-Aufbau mit Spannung, ist kurzschlussfest und programmierbar.

Hiermit lassen sich typische Spannungsverläufe im Bordnetz eines Kraftfahrzeugs simulieren, wie z.B. Nachbildung des Startimpulses, Bordnetzwelligkeit, Spikes, Unterspannung und kurzzeitige Spannungseinbrüche.

Diese Stresstests werden mit allen elektronischen Komponenten durchgeführt, die ins Auto integriert werden.

Mögliche Anfälligkeiten der Elektronik werden somit entdeckt und bereinigt.

(Abbildung: Systemübersicht)

Komponenten und Tools:
Die folgenden Produkte werden eingesetzt:

• LabVIEW 7.0 von National Instruments
• MATLAB 6.5 R13, SIMULINK, Real-Time Workshop von The MathWorks
• QNX Neutrino (Echtzeitbetriebsystem für den Targetrechner) von QNX Software Systems LTD.
• CAN-Bus Ankopplung von Vector-Informatik
• IO-Baugruppen von National Instruments
• Signalkonditionierung von MicroNova
• Industrie-PC mit Slot-CPU und 15 Steckplätzen (Target-Rechner)
• Standard-PC (Host-Rechner)