DE102020131260A1 - Procedure for performing a test run with a test object - Google Patents
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Abstract
Die gegenständliche Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung eines Prüflaufs mit einem Prüfling und einen Prüfstand zum Betreiben eines Prüflaufs mit einem Prüfling. Das zu modellierende Gesamtmodell wir in Teilmodelle unterteilt, wobei funktionale Sensormodelleinheiten die jeweils spezifische Aufgaben der zugehörigen Teilmodelle übernehmen und können gemeinsam mit den zugehörigen Digital-Analog-Wandlern in unmittelbarer Nähe der zugehörigen Prüflingssignaleingänge des Prüflings platziert werdenThe present invention relates to a method for carrying out a test run with a test object and a test bench for operating a test run with a test object. The overall model to be modeled is divided into sub-models, with functional sensor model units taking on the specific tasks of the associated sub-models and can be placed together with the associated digital-to-analog converters in the immediate vicinity of the associated test object signal inputs of the test object
Description
Die gegenständliche Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung eines Prüflaufs mit einem Prüfling und einen Prüfstand zum Betreiben eines Prüflaufs mit einem Prüfling.The present invention relates to a method for carrying out a test run with a test object and a test stand for operating a test run with a test object.
Bei einem Hardware-in-the-Loop-Verfahren (HiL-Verfahren) werden Prüflingssignaleingänge eines Prüflings mit Prüfausgängen eines entsprechenden HiL-Prüfstands und Prüflingssignalausgänge eines Prüflings mit Prüfeingängen des HiL-Prüfstands verbunden. Der Prüfling kann Steuerungs- oder Regelungshardware umfassen und wird auch als Device under Test (DUT) bezeichnet. Am Prüfstand wird mittels einer zentralen Gesamtmodelleinheit ein Gesamtmodell modelliert. Die zentrale Gesamtmodelleinheit kann einen oder mehrere FPGAs und/oder eine oder mehreren echtzeitfähigen PCs umfassen, welche jedoch in unmittelbarer Nähe zueinander angeordnet sind. Die zentrale Gesamtmodelleinheit des Prüfstands interagiert über spezielle Prüfanschlüsse (Prüfausgänge und Prüfeingänge) mit Prüflingssignalanschlüssen (Prüflingssignaleingänge und Prüflingssignalausgängen) des Prüflings. Es werden von der zentralen Gesamtmodelleinheit des Prüfstands in digitaler Weise zu steuernde oder zu regelnde digitale Prüfsignale emuliert. Die digitalen Prüfsignale werden anhand von Digital-Analog-Wandlern zu analogen Prüfsignalen gewandelt und über die Prüfausgänge analogen Prüflingssignaleingängen des Prüflings zur Verfügung gestellt. Weiters werden von analogen Prüflingssignalausgängen des Prüflings analoge Prüflingssignale ausgegeben. Diese werden über Prüfeingänge empfangen und mittels Analog-Digital-Wandlern zu digitalen Prüflingssignalen gewandelt, damit sie von der zentralen Gesamtmodelleinheit empfangen und zur digitalen Emulation der Prüfsignale entsprechend der Modellierung des Gesamtmodels verarbeitet werden können.In a hardware-in-the-loop method (HiL method), test object signal inputs of a test object are connected to test outputs of a corresponding HiL test bench and test object signal outputs of a test object are connected to test inputs of the HiL test bench. The test object can include control or regulation hardware and is also referred to as a device under test (DUT). An overall model is modeled on the test bench using a central overall model unit. The central overall model unit can include one or more FPGAs and/or one or more real-time-capable PCs, which, however, are arranged in close proximity to one another. The central overall model unit of the test bench interacts with test object signal connections (test signal inputs and test signal outputs) of the test object via special test connections (test outputs and test inputs). Digital test signals to be controlled or regulated in a digital manner are emulated by the central overall model unit of the test stand. The digital test signals are converted to analog test signals using digital-to-analog converters and made available to analog test item signal inputs of the test item via the test outputs. Furthermore, analog test specimen signals are output from analog test specimen signal outputs of the test specimen. These are received via test inputs and converted to digital test specimen signals using analog-to-digital converters so that they can be received by the central overall model unit and processed for digital emulation of the test signals in accordance with the modeling of the overall model.
Die elektrische Verschaltung aller beschriebenen Komponenten, d.h. der zentralen Recheneinheit und auch FPGAs und/oder PCs innerhalb der zentralen Recheneinheit, der Digital-Analog-Wandler, der Analog-Digital-Wandler und des Prüflings erfolgt im Stand der Technik beispielsweise in den Dokumenten
Weiters führt die Nutzung eines Prüfstands insbesondere zu langen und damit störanfälligen Leitungswegen zwischen den Digital-Analog-Wandlern an den Prüfausgängen des Prüfstands und den Prüflingssignaleingängen des Prüflings sowie zwischen den Prüflingssignalausgängen des Prüflings und den Analog-Digital-Wandlern an den Prüfeingängen des Prüfstands. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Prüflingssignalanschlüsse (Prüflingssignaleingänge und Prüflingssignalausgänge) des Prüflings sich im Gegensatz zu den Prüfanschlüssen (Prüfausgänge und Prüfeingänge) des Prüfstands oftmals nicht in unmittelbarer Nähe zueinander befinden. Dies führt zu erheblichen Problemen bei der Signalintegrität, insbesondere da über diese Leitungswege analoge Prüflingssignale und Prüfsignale übertragen werden.Furthermore, the use of a test bench leads in particular to long and therefore interference-prone cable paths between the digital-to-analog converters at the test outputs of the test bench and the test object signal inputs of the test object, as well as between the test object signal outputs of the test object and the analog-to-digital converters at the test inputs of the test bed. This is because the DUT signal connections (DUT signal inputs and DUT signal outputs) of the DUT are often not in close proximity to each other, unlike the test bench test connections (Test outputs and test inputs). This leads to significant problems in terms of signal integrity, particularly since analog DUT signals and test signals are transmitted via these line paths.
Hardware-in-the-Loop-Prüfstande nach dem Stand der Technik zeichnen sich weiters durch eine lange Verarbeitungszeit in Folge der Digital-Analog-Wandlung des Prüfsignals aus. Deswegen ist es anhand bekannter Prüfstände nicht oder nur in sehr ungenauer Weise möglich, Gesamtmodelle umfassend Halbleiterschalter zu modellieren. Es kann beispielsweise jeder Halbleiterschalter durch einen IC (Integrated Circuit) emuliert werden, was einerseits sehr teuer ist und weiters, unflexibel, da für jeden zu emulierenden Halbleiterschalter ein neuer IC benötigt wird. Wird der Halbleiterschalter nicht in seinem Verhalten (Impedanz) emuliert, so muss ein zugehöriger Gatetreiber des Prüflings entfernt werden. Dies stellt einen gravierenden Eingriff in den Prüfling dar und verringert zudem die Qualität des Prüflaufs signifikant.Hardware-in-the-loop test benches according to the prior art are also characterized by a long processing time as a result of the digital-to-analog conversion of the test signal. It is therefore not possible, or only possible in a very imprecise manner, using known test benches, to model overall models including semiconductor switches. For example, each semiconductor switch can be emulated by an IC (Integrated Circuit), which is very expensive on the one hand and also inflexible, since a new IC is required for each semiconductor switch to be emulated. If the behavior (impedance) of the semiconductor switch is not emulated, an associated gate driver of the test object must be removed. This represents a serious intervention in the test item and also significantly reduces the quality of the test run.
Aus dem Stand der Technik sind zwar Verfahren zur analogen Emulation von Leistungshalbleitern bekannt, doch diese sind nur durch Hardwareänderungen, beispielsweise durch Änderungen der ICs am Prüfstand parametrierbar und damit für flexible Prüfstände unbrauchbar, siehe beispielsweise Qi, Analog IC Design for Real-Time Simulation of Power electronic circuits, IEEE 2008.Methods for analog emulation of power semiconductors are known from the prior art, but these can only be parameterized by hardware changes, for example by changing the ICs on the test bench, and are therefore unusable for flexible test benches, see for example Qi, Analog IC Design for Real-Time Simulation of Power electronic circuits, IEEE 2008.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein flexibles Hardware-in-the-Loop-Verfahren und einen flexiblen Hardware-in-the-Loop-Prüfstand anzugeben, wobei die oben genannten Nachteile verringert oder vermieden werden können Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem am Prüfstand ein zu modellierendes Gesamtsystem auf eine Anzahl Teilsysteme aufgeteilt wird, wobei zumindest ein Teilsystem von einer Sensormodelleinheit, ein Teilsystem von einer digitalen Emulationsschaltung und ein Teilsystem von einer Haupt-Teilmodelleinheit modelliert wird, wobei zur Durchführung des Prüflaufs die Haupt-Teilmodelleinheit mit der Sensormodelleinheit und der digitalen Emulationsschaltung jeweils über Signalverbindungen kommunizieren, wobei die zumindest eine Sensormodelleinheit ein digitales Prüfsignal emuliert, das in ein analoges Prüfsignal gewandelt und an den Prüfling übertragen wird und wobei ein analoges Prüflingssignal vom Prüfling empfangen, in ein digitales Prüflingssignal gewandelt, an die digitale Emulationsschaltung übertragen und zur Modellierung des zugehörigen Teilsystems verwendet wird.It is an object of the present invention to specify a flexible hardware-in-the-loop method and a flexible hardware-in-the-loop test bench, with the disadvantages mentioned above being able to be reduced or avoided on the test bench, an overall system to be modeled is divided into a number of subsystems, with at least one subsystem being modeled by a sensor model unit, one subsystem being modeled by a digital emulation circuit and one subsystem being modeled by a main submodel unit, with the main submodel unit being modeled with the sensor model unit to carry out the test run and the digital emulation circuit each communicate via signal connections, wherein the at least one sensor model unit emulates a digital test signal, which is converted into an analog test signal and transmitted to the test object, and wherein an analog test object signal received from the test object is converted into a digital test object signal, transferred to the digital emulation circuit and used to model the associated subsystem.
Weiters wird die Aufgabe durch einen Prüfstand gelöst, wobei eine Anzahl Sensormodelleinheiten eine digitale Emulationsschaltung und eine Haupt-Teilmodelleinheit vorgesehen sind, welche jeweils ausgestaltet sind ein Teilsystem eines Gesamtsystems zu modellieren, wobei die Haupt-Teilmodelleinheit und die Anzahl Sensormodelleinheiten jeweils über Signalverbindungen verbunden ist sowie die Haupt-Teilmodelleinheit und die digitale Emulationsschaltung über eine Signalverbindung verbunden sind, um zur Durchführung des Prüflaufs jeweils zu kommunizieren, wobei die Anzahl Sensormodelleinheiten jeweils ausgestaltet sind, ein digitales Prüfsignal zu emulieren, wobei eine Anzahl Digital-Analog-Wandler vorgesehen ist, welche jeweils ausgestaltet sind, das digitale zugehörige Prüfsignal in ein analoges Prüfsignal zu wandeln und an den Prüfling zu übertragen, wobei ein Analog-Digital-Wandler vorgesehen ist, welcher ausgestaltet ist ein analoges Prüflingssignal vom Prüfling zu empfangen, in ein digitales Prüflingssignal zu wandeln und an die digitale Emulationsschaltung zu übertragen, und wobei die digitale Emulationsschaltung ausgestaltet ist, das zugehörige Teilsystem unter Verwendung des digitalen Prüflingssignals zur modellieren.The object is also achieved by a test bench, with a number of sensor model units, a digital emulation circuit and a main partial model unit being provided, each of which is designed to model a subsystem of an overall system, with the main partial model unit and the number of sensor model units each being connected via signal connections and the main sub-model unit and the digital emulation circuit are connected via a signal connection in order to respectively communicate in order to carry out the test run, the number of sensor model units each being designed to emulate a digital test signal, a number of digital-to-analog converters being provided which each are designed to convert the associated digital test signal into an analog test signal and to transmit it to the test specimen, with an analog-to-digital converter being provided, which is designed to receive an analog test specimen signal from the test specimen, into a digit to convert the test sample signal and to transmit it to the digital emulation circuit, and wherein the digital emulation circuit is designed to model the associated subsystem using the digital test sample signal.
Erfindungsgemäß wird das zu modellierende Gesamtmodell in Teilmodelle unterteilt, womit anstatt einer zentralen Gesamtmodelleinheit eine Anzahl funktionale Sensormodelleinheiten, eine digitale Emulationsschaltung und eine Haupt-Teilmodelleinheit verwendet werden, wobei auch weitere Teilmodelle des Gesamtmodells anhand weiterer Teilmodelleinheiten modelliert werden können. Die funktionalen Sensormodelleinheiten übernehmen jeweils spezifische Aufgaben der zugehörigen Teilmodelle und können gemeinsam mit den zugehörigen Digital-Analog-Wandlern in unmittelbarer Nähe der zugehörigen Prüflingssignaleingänge des Prüflings platziert werden. Die digitale Emulationsschaltung ist ausgestaltet, das zugehörige Teilsystem unter Verwendung des digitalen Prüflingssignals zu modellieren und kann gemeinsam mit dem zugehörigen Analog-Digital-Wandler in unmittelbarer Nähe des zugehörigen Prüflingssignalausgangs des Prüflings platziert werden. Da somit die elektrischen Verbindungsleitungen zwischen den Digital-Analog-Wandlern und dem Prüfling sowie zwischen dem Prüfling und den Analog-Digital-Wandler kurzgehalten werden, wird die Signalintegrität möglichst wenig kompromittiert. Die digitalen Signalverbindungen zwischen der Haupt-Teilmodelleinheit und den Sensormodelleinheiten und der digitalen Emulationseinheit sind weitaus weniger störanfällig als elektrische Verbindungsleitungen.According to the invention, the overall model to be modeled is divided into sub-models, which means that instead of a central overall model unit, a number of functional sensor model units, a digital emulation circuit and a main sub-model unit are used, with further sub-models of the overall model also being able to be modeled using further sub-model units. The functional sensor model units each take on specific tasks of the associated sub-models and can be placed together with the associated digital-to-analog converters in the immediate vicinity of the associated test object signal inputs of the test object. The digital emulation circuit is configured to model the associated subsystem using the digital DUT signal and can be placed together with the associated analog-to-digital converter in close proximity to the associated DUT signal output of the DUT. Since the electrical connecting lines between the digital-to-analog converters and the test object and between the test object and the analog-to-digital converter are kept as short as possible, the signal integrity is compromised as little as possible. The digital signal connections between the main part model unit and the sensor model units and the digital emulation unit are much less susceptible to interference than electrical connection lines.
Vorzugsweise übermittelt die Haupt-Teilmodelleinheit jeweils über die zugehörige Signalverbindung Teilmodellausgangsgrößen und/oder Parameter an die Sensormodelleinheit und/oder an die digitale Emulationsschaltung.The main partial model unit preferably transmits partial model output variables and/or parameters to the sensor model unit and/or to the digital emulation circuit via the associated signal connection.
Weiters kann die digitale Emulationsschaltung und/oder die digitale Emulationsschaltung über die zugehörige Signalverbindung eine Teilmodellausgangsgröße an die Haupt-Teilmodelleinheit übermitteln.Furthermore, the digital emulation circuit and/or the digital emulation circuit can transmit a partial model output variable to the main partial model unit via the associated signal connection.
Der Analog-Digital-Wandler kann ausgestaltet sein, das analoge Prüflingssignal in ein digitales Prüflingssignal zu wandeln und an die digitale Emulationsschaltung zur Modellierung des Teilsystems zu übertragen.The analog-to-digital converter can be designed to convert the analog signal under test into a digital signal under test and to transmit it to the digital emulation circuit for modeling the subsystem.
Vorzugsweise sind die Signalverbindungen als Lichtwellenleiter ausgeführt. Damit wird das Problem der Signalintegrität, sowie Probleme der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) auch auf den digitalen Signalverbindungen eliminiert. Ebenso wird durch den Einsatz der Lichtwellenleiter die Distanz zwischen den kommunizierenden Teilnehmern zweitrangig.The signal connections are preferably designed as optical waveguides. This eliminates the problem of signal integrity and problems of electromagnetic compatibility (EMC) on the digital signal connections. Likewise, the use of fiber optic cables makes the distance between the communicating participants secondary.
Aufgrund der Aufteilung des Gesamtmodells in Teilmodelle und der damit einhergehenden Aufteilung einer zentralen Modelleinheit auf Sensormodelleinheiten ist der Prüfstand modular ausgeführt. Somit können nicht benötigte Teilmodelleinheiten (z.B. Sensormodelleinheiten) in einfacher Weise entfernt, oder zusätzliche benötigte Modelleinheiten ergänzt werden.Due to the division of the overall model into sub-models and the associated division of a central model unit into sensor model units, the test bench has a modular design. In this way, partial model units that are not required (e.g. sensor model units) can be easily removed, or additional required model units can be added.
Vorzugsweise wird ein Teilmodell von einer der digitalen Emulationsschaltung zugehörigen analogen Emulationsschaltung modelliert, wobei die analoge Emulationsschaltung ein analoges Prüfsignal emuliert und dieses an den Prüfling überträgt.A partial model is preferably modeled by an analog emulation circuit associated with the digital emulation circuit, with the analog emulation circuit emulating an analog test signal and transmitting it to the test object.
Hierzu kann eine der digitalen Emulationsschaltung zugehörige analoge Emulationsschaltung vorgesehen sein, welche ausgestaltet ist, ein Teilsystem des Gesamtsystems zu modellieren. Die analoge Emulationsschaltung ist ausgestaltet, das zugehörige Teilsystem zu modellieren, ein analoges Prüfsignal zu emulieren und an den Prüfling zu übertragen.For this purpose, an analog emulation circuit associated with the digital emulation circuit can be provided, which is designed to model a subsystem of the overall system. The analog emulation circuit is designed to model the associated subsystem, to emulate an analog test signal and to transmit it to the test object.
Damit wird das Gesamtmodell in Teilmodelle unterteilt, womit anstatt einer zentralen Gesamtmodelleinheit eine Anzahl funktionale Sensormodelleinheiten, eine Haupt-Teilmodelleinheit sowie eine analoge Emulationsschaltung und einer zugehörige digitale Emulationsschaltung verwendet werden. Somit werden nicht, wie im Stand der Technik üblich, sämtliche Prüfsignale des Prüflings für die Berechnung des Gesamtmodells in der zentralen Recheneinheit digital-analog gewandelt, sondern eine hybride Signalverarbeitung gewählt. Damit können auch Prüfsignale emuliert werden, welche eine unmittelbare Rückwirkung auf den Prüfling haben. Insbesondere können durch die analoge Emulationsschaltung Impedanzen emuliert werden, welche eine direkte Auswirkung auf den Prüfling haben. Es können auch die Prüflingssignale, welche über Prüflingssignalausgänge des Prüflings ausgegeben werden, vor der Übertragung in andere Teilmodelleinheiten (d.h. andere Sensormodelleinheiten oder andere hybride Teilmodelleinheiten umfassend eine analoge Emulationsschaltung und eine digitale Emulationsschaltung) zur Gesamtmodellberechnung dezentral in analoger oder hybrider Weise vorverarbeitet werden.The overall model is thus subdivided into sub-models, with a number of functional sensor model units, a main sub-model unit and an analog emulation circuit and an associated digital emulation circuit being used instead of a central overall model unit. Thus, not all of the test signals of the test object for the calculation of the overall model are converted from digital to analog in the central processing unit, as is usual in the prior art, but hybrid signal processing is selected. This also test signals can be emulated, which an immediate have an effect on the examinee. In particular, the analog emulation circuit can be used to emulate impedances that have a direct effect on the test object. It is also possible to preprocess the test specimen signals, which are output via test specimen signal outputs of the test specimen, before transmission to other partial model units (ie other sensor model units or other hybrid partial model units comprising an analog emulation circuit and a digital emulation circuit) for the overall model calculation in a decentralized analog or hybrid manner.
Da in der analogen Emulationsschaltung das Prüfsignal in analoger Form vorliegt, kann auf eine Digital-Analog-Wandlung eines digitalen Prüfsignals auf ein analoges Prüfsignal verzichtet werden. Insbesondere, aber nicht ausschließlich, kann eine Rückwirkung von der analogen Emulationsschaltung auf den Prüfling durch eine vom Prüfling erwartete Impedanz stattfinden. Da zudem eine analoge Emulation weitaus schneller ist als eine digitale Emulation, können in der analogen Emulationsschaltung zeitkritische Funktionen, wie z.B. Halbleiterschalter, emuliert werden.Since the test signal is present in analog form in the analog emulation circuit, a digital-to-analog conversion of a digital test signal to an analog test signal can be dispensed with. In particular, but not exclusively, there can be a reaction from the analog emulation circuit to the test object due to an impedance expected by the test object. Since analog emulation is also much faster than digital emulation, time-critical functions such as semiconductor switches can be emulated in the analog emulation circuit.
Das analoge Prüfsignal kann in ein digitales Prüfsignal gewandelt und der digitalen Emulationsschaltung zur Modellierung des der digitalen Emulationsschaltung zugehörigen Teilsystems zur Verfügung gestellt werden.The analog test signal can be converted into a digital test signal and made available to the digital emulation circuit for modeling the subsystem associated with the digital emulation circuit.
Vorzugsweise emuliert die Haupt-Teilmodelleinheit einen Elektromotor.Preferably, the main sub-model unit emulates an electric motor.
Vorzugsweise ist eine Rotorlagesensormodelleinheit als Sensormodelleinheit vorgesehen, welche einen Rotorlagesensor modelliert, wobei von der Haupt-Teilmodelleinheit über die Signalverbindung Rotorinformation als Teilmodellausgangsgrößen an die Rotorlagesensormodelleinheit übermittelt wird, und wobei die Rotorlagesensormodelleinheit ein Rotorlagesensorsignal als digitales Prüfsignal emuliert und an den Prüfling überträgt.A rotor position sensor model unit is preferably provided as a sensor model unit, which models a rotor position sensor, with rotor information being transmitted from the main sub-model unit via the signal connection as sub-model output variables to the rotor position sensor model unit, and with the rotor position sensor model unit emulating a rotor position sensor signal as a digital test signal and transmitting it to the test object.
Es kann jedoch auch eine digitale Rotorlagesensormodelleinheit vorgesehen sein, welche einen Rotorlagesensor modelliert, wobei von der Haupt-Teilmodelleinheit über die Signalverbindung Rotorinformation als Teilmodellausgangsgrößen an die Rotorlagesensormodelleinheit übermittelt wird, und wobei die Rotorlagesensormodelleinheit ein Rotorlagesensorsignal als digitales Prüfsignal emuliert und direkt an den Prüfling überträgt. Die digitale Rotorlagesensormodelleinheit entspricht somit einer Sensormodelleinheit ohne zugehörigem Digital-Analog-Wandler und kann für Prüflinge, welche einen digitalen Prüflingseingang für das Rotorlagesensorsignal aufweisen. Zusätzlich kann die digitale Rotorlagesensormodelleinheit um eine geeigneten Digital-Analog-Wandler erweitert werden um Prüflinge mit analogen Rotorlagesensoreingängen als Prüflingseingängen mit analogen Rotorlagesensorsignalen als Prüfsignalen versorgen zu können.However, a digital rotor position sensor model unit can also be provided, which models a rotor position sensor, with rotor information being transmitted from the main sub-model unit via the signal connection as sub-model output variables to the rotor position sensor model unit, and with the rotor position sensor model unit emulating a rotor position sensor signal as a digital test signal and transmitting it directly to the test object. The digital rotor position sensor model unit thus corresponds to a sensor model unit without an associated digital-to-analog converter and can be used for test objects that have a digital test object input for the rotor position sensor signal. In addition, the digital rotor position sensor model unit can be expanded by a suitable digital-to-analog converter in order to be able to supply test items with analog rotor position sensor inputs as test item inputs with analog rotor position sensor signals as test signals.
Vorzugsweise ist eine Stromsensormodelleinheit als Sensormodelleinheit vorgesehen, welche einen Stromsensor modelliert, wobei die Haupt-Teilmodelleinheit über die Signalverbindung Phasenstrominformation als Teilmodellausgangsgröße an die Stromsensormodelleinheit überträgt und wobei die Stromsensormodelleinheit ein Stromsensorsignal als digitales Prüfsignal emuliert und an den Prüfling überträgt. Es können beispielsweise Hallsensoren, Rogowskispulen, Stromwandler, Shunts etc. als zu modellierender Stromsensor vorgesehen sein.A current sensor model unit is preferably provided as a sensor model unit which models a current sensor, with the main sub-model unit transmitting phase current information as a sub-model output variable to the current sensor model unit via the signal connection, and with the current sensor model unit emulating a current sensor signal as a digital test signal and transmitting it to the test object. For example, Hall sensors, Rogowski coils, current transformers, shunts, etc. can be provided as the current sensor to be modeled.
Vorzugsweise ist eine Temperatursensormodelleinheit als Sensormodelleinheit vorgesehen, welche einen Temperatursensor modelliert, wobei die Haupt-Teilmodelleinheit über die Signalverbindung Temperaturinformation als Teilmodellausgangsgröße an die Temperatursensormodelleinheit überträgt und wobei die Temperatursensormodelleinheit ein Temperatursensorsignal als digitales Prüfsignal emuliert und an den Prüfling überträgt. Diese kann durch einen geeigneten Digital-Analog-Wandler in ein analoges Prüfsignal überführt werden.A temperature sensor model unit is preferably provided as a sensor model unit which models a temperature sensor, with the main sub-model unit transmitting temperature information as a sub-model output variable to the temperature sensor model unit via the signal connection, and with the temperature sensor model unit emulating a temperature sensor signal as a digital test signal and transmitting it to the test object. This can be converted into an analog test signal using a suitable digital-to-analog converter.
Es kann weiters eine Automatisierungseinheit vorgesehen sein, welche zur Parametrierung und/oder Steuerung der Haupt-Teilmodelleinheit ausgestaltet ist.Furthermore, an automation unit can be provided, which is designed for parameterizing and/or controlling the main partial model unit.
Die analoge Emulationsschaltung und die digitale Emulationsschaltung sind vorzugsweise zu einer Hybridemulationsschaltung zusammengefasst.The analog emulation circuit and the digital emulation circuit are preferably combined to form a hybrid emulation circuit.
Es können aber auch eine Mehrzahl an Sensormodelleinheiten oder zumindest eine Sensormodelleinheit und die digitale Emulationsschaltung zu einer Kombinationsschaltung zusammengefasst werden.However, a plurality of sensor model units or at least one sensor model unit and the digital emulation circuit can also be combined to form a combination circuit.
Vorzugsweise modelliert die digitale Emulationsschaltung zumindest einen Teil eines Inverters, berechnet aus den Schaltzuständen von Halbleiterschaltern des modellierten Inverters Ausgangsspannungen als Teilmodellausgangsgrößen und übermittelt diese an die Haupt-Teilmodelleinheit, wobei die analoge Emulationsschaltung die analoge Emulationsschaltung als Prüflingssignal vom Prüfling ein Gatetreiber-Signal erhält, Halbleiterschalter des Inverters modelliert, Schaltzustände der Halbleiterschalter simuliert und dem Haupt-Teilmodell zur Verfügung stellt.Preferably, the digital emulation circuit models at least part of an inverter, calculates output voltages as partial model output variables from the switching states of semiconductor switches of the modeled inverter and transmits these to the main partial model unit, with the analog emulation circuit receiving the analog emulation circuit as a test object signal from the test object, a gate driver signal, semiconductor switch of the inverter is modeled, the switching states of the semiconductor switches are simulated and made available to the main sub-model.
Es können somit Gatetreiber-Signale vom Prüfling als Prüflingssignal ausgegeben werden, welche von der analogen Emulationsschaltung verarbeitet werden. Die Emulation des Halbleiterschalters des Inverters wird also in der analogen Emulationsschaltung durchgeführt und kann damit mit einer höheren Geschwindigkeit durchgeführt werden als bei einer digitalen Emulation. Weiters ist für die Simulation der Schaltzustände der Halbleiterschalter gegenüber einer digitalen Emulation von Halbleiterschaltern keine Digital-Analog Wandlung erforderlich.Gate driver signals can thus be output by the test object as a test object signal, which is processed by the analog emulation circuit be killed The emulation of the semiconductor switch of the inverter is therefore carried out in the analog emulation circuit and can therefore be carried out at a higher speed than with digital emulation. Furthermore, in contrast to a digital emulation of semiconductor switches, no digital-to-analog conversion is required for the simulation of the switching states of the semiconductor switches.
Die Schaltzustände der simulierten Halbleiterschalter wirken vorzugsweise (z.B. in Form einer Impedanz) als analoges Prüfsignal auf Gatetreiber des Prüflings rück.The switching states of the simulated semiconductor switches preferably react (e.g. in the form of an impedance) as an analog test signal to the gate driver of the device under test.
Ist der bereits vorhandene Analog-Digital-Wandler ausgestaltet, das analoge Prüflingssignal in ein digitales Prüflingssignal zu wandeln und an die digitale Emulationsschaltung zur Modellierung des Teilsystems zu übertragen, so können die digitalisierten Gatetreiber-Signale von der digitalen Emulationsschaltung verarbeitet werden, um das zugehörige Teilmodell zu emulieren und Teilmodellausgangsgrößen zu berechnen. So kann die digitale Emulationsschaltung z.B. einen Inverter emulieren und Sollströme simulieren, welche als Teilmodellausgangsgrößen an die Haupt-Teilmodelleinheit übermittelt wird. Es kann auch ein weiterer Analog-Digital-Wandler Digitalisierung der Prüflingssignale vorgesehen sein.If the existing analog-to-digital converter is designed to convert the analog signal under test into a digital signal under test and to transmit it to the digital emulation circuit for modeling the subsystem, the digitized gate driver signals can be processed by the digital emulation circuit to create the associated submodel to emulate and calculate partial model outputs. For example, the digital emulation circuit can emulate an inverter and simulate desired currents, which are transmitted as sub-model output variables to the main sub-model unit. Another analog-to-digital converter can also be used to digitize the test object signals.
Des Weiteren kann durch die Kombination aus digitaler (Motormodell, Rotorlage, Bussystem, Umgebung, etc.) und analoger Emulation (Leistungselektronik) ein Prüfling getestet werden ohne Modifikationen am Gatetreiber vornehmen zu müssen. Zusätzlich kann die Integration von Sicherheitsfeatures des Gatetreibers in das DUT getestet werden.Furthermore, the combination of digital (motor model, rotor position, bus system, environment, etc.) and analog emulation (power electronics) allows a test object to be tested without having to make any modifications to the gate driver. In addition, the integration of gate driver security features into the DUT can be tested.
Damit wird das Problem der Signalintegrität, sowie Probleme der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) auch auf den digitalen Signalverbindungen eliminiert. Ebenso wird durch den Einsatz der Lichtwellenleiter die Distanz zwischen den kommunizierenden Teilnehmern zweitrangig.This eliminates the problem of signal integrity and problems of electromagnetic compatibility (EMC) on the digital signal connections. Likewise, the use of fiber optic cables makes the distance between the communicating participants secondary.
Vorzugsweise parametriert die digitale Emulationsschaltung die analoge Emulationsschaltung. Die digitale Emulationsschaltung kann entsprechend ausgestaltet sein, die analoge Emulationsschaltung zu parametrieren. Damit ist die analoge Emulationsschaltung flexibel für Emulationen aller Arten und Anordnungen an Halbleiterschaltern nutzbar.The digital emulation circuit preferably parameterizes the analog emulation circuit. The digital emulation circuit can be designed accordingly to parameterize the analog emulation circuit. The analog emulation circuit can thus be used flexibly for emulations of all types and arrangements of semiconductor switches.
Die gegenständliche Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die
-
1 einen Prüfstand nach dem Stand der Technik, -
2 einen erfindungsgemäßen Prüfstand mit Sensormodelleinheiten und einer Haupt-Teilmodelleinheit, -
3 einen erfindungsgemäßen Prüfstand mit Sensormodelleinheiten, einer Haupt-Teilmodelleinheit, einer analogen Emulationsschaltung und einer zugehörigen digitalen Emulationsschaltung, wobei die analoge und digitale Emulationsschaltung zu einer Hybridmodelleinheit zusammengefasst sind, -
4 einen erfindungsgemäßen Prüfstand mit Sensormodelleinheiten, einer Haupt-Teilmodelleinheit, einer analogen Emulationsschaltung und einer zugehörigen digitalen Emulationsschaltung, wobei
-
1 a state-of-the-art test bench, -
2 a test bench according to the invention with sensor model units and a main sub-model unit, -
3 a test bench according to the invention with sensor model units, a main sub-model unit, an analog emulation circuit and an associated digital emulation circuit, the analog and digital emulation circuit being combined to form a hybrid model unit, -
4 a test bench according to the invention with sensor model units, a main sub-model unit, an analog emulation circuit and an associated digital emulation circuit, wherein
Sensormodelleinheiten und die digitale Emulationsschaltung zu einer Kombinationsschaltung zusammengefasst sind.Sensor model units and the digital emulation circuit are combined into a combination circuit.
Weiters ist eine Anzahl an Digital-Analog-Wandlern 20 und Analog-Digital-Wandlern 21 (hier jeweils ein Digital-Analog-Wandlern 20 und ein Analog-Digital-Wandlern 21) vorgesehen, welche in unmittelbarer Nähe der zentralen Modelliereinheit 10 angeordnet und somit mit der zentralen Modelliereinheit 10 galvanisch verbunden sind. Die Digital-Analog-Wandler 20 und Analog-Digital-Wandlern 21 können einzeln oder auch gruppiert auf einer Anzahl Interfacekarten angeordnet sein, welche wiederum an der der zentralen Modelliereinheit 10 angeordnet sind. Der Digital-Analog-Wandler 20 erhält ein digitales Prüfsignal 20a von der zentralen Recheneinheit 10 und wandelt dieses in ein analoges Prüfsignal, welches wiederum einem Prüflingssignaleingang eines Prüflings 30 vorgegeben wird. Der Prüfling 30 gibt über einen Prüflingssignalausgang ein analoges Prüflingssignal 30a aus,
welches vom Analog-Digital-Wandler 21 in ein digitales Prüflingssignal gewandelt und der zentralen Modelliereinheit 10 vorgegeben wird. Die zentrale Modelliereinheit 10 nutzt das digitale Prüflingssignal 20a zur Modellierung des Gesamtsystems und zur Emulation des digitalen Prüfsignals, welches wie oben ausgeführt dem Digital-Analog-Wandler 20 zugeführt wird. Als Prüfling 30 kann Steuerungs- oder Regelungshardware, beispielsweise ein Inverter, wie er aus Elektrofahrzeugen bekannt ist, vorgesehen sein. Der Prüfling 30 kann eine Signaldomäne des Inverters samt einer Schnittstelle zur Leistungsdomäne repräsentieren, womit der Prüfstand 1 die Leistungsdomäne des Inverters emuliert.Furthermore, a number of digital-to-
which is converted into a digital test specimen signal by the analog-to-
Die Sensormodelleinheiten 12, 13, 14 modellieren jeweils einen Sensor als Teilsystem und sind mit der Haupt-Teilmodelleinheit 11 über Signalverbindungen 40, 41, 42 verbunden. Es wird über die Signalverbindungen 40, 41, 42 zwischen der Haupt-Teilmodelleinheit 11 und den Sensormodelleinheiten 12, 13, 14 sowie zwischen der Haupt-Teilmodelleinheit 11 und der digitalen Emulationsschaltung 50 kommuniziert, um eine Modellierung des Gesamtsystems durch die Teilsysteme zu ermöglichen. Die digitale Emulationsschaltung 50 ist ausgestaltet, ein Teilsystem in digitaler Weise zu modellieren.The
Die Anzahl Sensormodelleinheiten 12, 13, 14 sind jeweils ausgestaltet, ein digitales Prüfsignal 12a, 13a, 14a zu emulieren. Um das digitale Prüfsignal 12a, 13a, 14a dem Prüfling 30 zur Verfügung zu stellen, sind jeweils Anzahl Digital-Analog-Wandler 22, 23, 24 vorgesehen, welche jeweils ausgestaltet sind, das zugehörige digitale Prüfsignal 12a, 13a, 14a in ein analoges Prüfsignal zu wandeln. Die Anzahl Digital-Analog-Wandler 22, 23, 24 können auch integraler Bestandteil der zugehörigen Sensormodelleinheit 12, 13, 14 sein. Das analoge Prüfsignal wird jeweils an Signaleingänge des Prüflings 30 übertragen. Somit können die Sensormodelleinheiten 12, 13, 14 möglichst nahe an den Prüflingseingängen des Prüflings 30 angeordnet werden.The number of
In
Die analoge Emulationsschaltung 51 ist ausgestaltet, ein Teilsystem, in analoger Weise zu emulieren und ein analoges Prüfsignal 51a direkt an einen Prüflingssignaleingang des Prüflings 30 zu übertragen. Dabei kann auch die zugehörige digitale Emulationsschaltung 50 einen digitalen Subteil eines Teilsystems und die analoge Emulationsschaltung 51 einen analogen Subteil desselben Teilsystems emulieren.The
Es kann in der analogen Emulationsschaltung 51 gegenüber einer digitalen Emulation (wie sie in den Sensormodelleinheiten 12, 13, 14) auf eine Digital-Analog-Wandlung eines digitalen Prüfsignals auf ein analoges Prüfsignal (vgl. das Prüfsignal 10a in
Es ist weiters ein Analog-Digital-Wandler 25 vorgesehen, welcher mit einem analogen Prüflingssignalausgang des Prüflings 30 verbunden und somit ausgestaltet ist, ein analoges Prüflingssignal 30a vom Prüfling 30 zu empfangen. Dieses analoge Prüflingssignal 30a wird vom Analog-Digital-Wandler 25 in ein digitales Prüflingssignal gewandelt und an die digitale Emulationsschaltung 50 übertragen, welches wiederum von der digitalen Emulationsschaltung 50 zur Modellierung des digitalen Teils des zugehörigen Teilsystems verwendet wird. Weiters kann die Haupt-Teilmodelleinheit 11 über die Signalverbindung 43 Teilmodellausgangsgrößen und/oder Parameter zur Modellierung des digitalen Teils des zugehörigen Teilsystems an digitale Emulationsschaltung 50 übermitteln.An analog/
Ebenso kann die digitale Emulationsschaltung 50 ausgestaltet sein, Parameter an die analoge Emulationsschaltung 51 zu übermitteln, womit diese parametriert werden kann, was in
Es kann auch ein von der analogen Emulationsschaltung 51 emuliertes analoges Prüfsignal 51a mittels eines Analog-Digital-Wandlers in ein digitales Prüfsignal gewandelt an die digitale Emulationsschaltung 50 übertragen und von dieser zur Modellierung des digitalen Teils des zugehörigen Teilsystems verwendet werden. Eine Übermittlung des analogen Prüfsignals 51a von der analogen Emulationsschaltung 51 an die digitale Emulationsschaltung 50 ist in
Es kann die digitale Emulationsschaltung 50 einen Inverter (ohne Halbleiterschalter) als Teilsystem modellieren. Die Halbleiterschalter des Inverters können entsprechend durch die analoge Emulationsschaltung 51 zur Emulation als analoges Teilsystem modelliert werden. Damit kann der Inverter teilweise digital emuliert werden und teilweise analog emuliert werden. In der digitalen Emulationsschaltung 50 können beispielsweise die Topologie der Inverter selbst, ein Temperaturverhalten des Inverters, Leitungsausfälle, resultierende Spannungen der AC-Seite des Inverters etc. emuliert werden, während in der analogen Emulationsschaltung 51 das zeitliche Verhalten der einzelnen Leistungsschalter emuliert wird. In dieser Sichtweise kann der Inverter als Teilsystem angesehen werden, wobei die Halbleiterschalter ein (analog emuliertes) Subsystem sind und der Rest des Inverters ein weiteres (digital emuliertes) Subsystem.The
Damit liegt an der analogen Emulationsschaltung 51 direkt ein simuliertes analoges Prüfsignal 51a, z.B. eine Impedanz der Halbleiterschalter, welche entsprechend von vorgesehenen Schaltzuständen schalten, vor und wird dem Prüfling 30 zur Verfügung gestellt. Die Emulation der Halbleiterschalter ist zeitkritisch und kann weitaus rascher erfolgen als im Stand der Technik, da zur Übertragung des analogen Prüfsignals 51a ein analoger Signalausgang der analogen Emulationsschaltung 51 direkt an einen analogen Signaleingang des Prüfling 30 angebunden werden kann. Somit ist im Gegensatz zum Stand der Technik keine digitale Modellierung der Halbleiterschalter und darauffolgende Digital-Analog-Wandlung der digital emulierten Prüfsignale erforderlich.A simulated
Es können Gatetreibersignale als analoge Prüflingssignale 51a vom Prüfling 30 über einen Analog-Digital-Wandler 25 in ein digitales Prüflingssignal (d.h. ein digitales Gatetreibersignal) gewandelt und an die digitale Emulationsschaltung 50 übertragen werden. Es können aber auch Gatetreibersignale als analoge Prüflingssignale 51a direkt vom Prüfling 30 an die analoge Emulationsschaltung 51 übertragen werden.Gate drive signals as analog DUT signals 51a from
Es können von der digitalen Emulationsschaltung 50 die aus dem Schaltzustand der Gatetreiber resultierenden Ausgangsspannungen des Inverters berechnet werden, welche über die Signalverbindung 43 an die Haupt-Modelleinheit 11 als Teilmodellausgangsgrößen 50a übertragen werden.The output voltages of the inverter resulting from the switching state of the gate driver can be calculated by the
Die Haupt-Teilmodelleinheit 11 kann beispielsweise einen Elektromotor als Teilsystem modellieren. Damit berechnet die Haupt-Teilmodelleinheit 11 Teilmodellausgangsgrößen 11 a', 11a", 11a'", 11a"" und/oder Parameter 11p', 11p", 11p'", 11p"" und kommuniziert diese über die Signalverbindungen 40, 41, 42 an die Anzahl Sensormodelleinheiten 12, 13, 14 und über die Signalverbindung 43 an die digitale Emulationsschaltung 50.The main
Weiters kann eine Rotorlagesensormodelleinheit 12 als Sensormodelleinheit vorgesehen sein, welche einen Rotorlagesensor modelliert. Damit kann die Haupt-Teilmodelleinheit 11 über die Signalverbindung 40 Rotorinformation als Teilmodellausgangsgröße 11a' an die Rotorlagesensormodelleinheit 12 übermitteln. Weiters kann die Rotorlagesensormodelleinheit 12 ein digitales Rotorlagesensorsignal als digitales Prüfsignal 12a erzeugen. Das digitale Rotorlagesensorsignal wird von dem zugehörigen Digital-Analog-Wandler 22 in ein analoges Rotorlagesensorsignal als analoges Prüfsignal gewandelt und dem Prüfling 30 zur Verfügung gestellt. Weiters werden vorzugsweise Teilmodellparameter 11p' vom Haupt-Teilmodell 11 über die Signalverbindung 41 an die Rotorlagesensormodelleinheit 12 übermittelt. Auch kann das Prüfsignal 12a (Rotorlagesensorsignal) über die Signalverbindung 42 von der Rotorlagesensormodelleinheit 12 an das Haupt-Teilmodell 11 übermittelt werden.Furthermore, a rotor position
Je nach Ausgestaltung des Prüflings 30 kann das Rotorlagesensorsignal auch direkt in digitaler Form von einer digitalen Rotorlagesensormodelleinheit ohne den Zwischenschritt über einen Digital-Analog-Wandler übertragen werden (nicht in den Figuren dargestellt).Depending on the configuration of the
Weiters kann eine beispielhafte Stromsensormodelleinheit 13 als Sensormodelleinheit vorgesehen sein, welche einen Stromsensor modelliert. Damit kann die Haupt-Teilmodelleinheit 11 über die Signalverbindung 41 kann Phasenstrominformation als Teilmodellausgangsgröße an die Stromsensormodelleinheit 13 übermitteln.Furthermore, an exemplary current
Weiters kann die Stromsensormodelleinheit 13 ein digitales Stromsensorsignal als digitales Prüfsignal erzeugen. Das digitale Stromsensorsignal wird von dem zugehörigen Digital-Analog-Wandler 23 in ein analoges Stromsensorsignal als analoges Prüfsignal gewandelt und dem Prüfling 30 zur Verfügung gestellt. Hierbei ist die Stromsensormodelleinheit 13 auch in der Lage, reale Ströme als Prüfsignal 13a dem Prüfling 30 zur Verfügung zu stellen. Damit müssen Stromerfassungsschaltungen am Prüfling 30 nicht manipuliert werden. Weiters werden vorzugsweise Teilmodellparameter 11p" vom Haupt-Teilmodell 11 über die Signalverbindung 41 an die Stromsensormodelleinheit 13 übermittelt. Auch kann das Prüfsignal 13a (Stromsensorsignal) über die Signalverbindung 41 von der Stromsensormodelleinheit 13 an das Haupt-Teilmodell 11 übermittelt werden.Furthermore, the current
Zudem kann eine beispielshafte Temperatursensormodelleinheit 14 als Sensormodelleinheit vorgesehen sein, welche einen Temperatursensor modelliert.In addition, an exemplary temperature
Damit kann die Haupt-Teilmodelleinheit 11 Temperaturinformation als Teilmodellausgangsgrößen über die Signalverbindung 42 an die Temperatursensormodelleinheit 14 übermitteln. Weiters werden vorzugsweise Teilmodellparameter vom Haupt-Teilmodell 11 über die Signalverbindung 42 an die Temperatursensormodelleinheit 14 übermittelt. Auch kann das Prüflingssignal 14a über die Signalverbindung 42 von der Temperatursensormodelleinheit 14 an das Haupt-Teilmodell 11 übermittelt werden.The main
Weiters kann die Temperatursensormodelleinheit 14 ein digitales Temperatursensorsignal als digitales Prüfsignal 14a erzeugen. Das digitale Temperatursensorsignal wird von dem zugehörigen Digital-Analog-Wandler 23 in ein analoges Temperatursensorsignal als analoges Prüfsignal gewandelt und dem Prüfling 30 zur Verfügung gestellt. Es kann aber insbesondere auf eine Emulation des Temperatursensors verzichtet werden, wenn am Prüfling 30 keine entsprechenden Signaleingänge vorgesehen sind.Furthermore, the temperature
Es sei angenommen, dass das Haupt-Teilmodell 11 einen Elektromotor als Teilmodell modelliert, eine Rotorlagesensormodelleinheit 12 als Sensormodelleinheit einen Rotorlagesensor modelliert, eine Stromsensormodelleinheit 13 als Sensormodelleinheit einen Stromsensor als Teilmodell modelliert und eine Temperatursensormodelleinheit 14 als Sensormodelleinheit einen Temperatursensor modelliert. Weiter sei angenommen, dass die digitale Emulationsschaltung 50 einen Inverter als Teilmodell modelliert, wobei die analoge Emulationsschaltung 51 Halbleiterschalter des Inverters als Teilmodell modelliert. Der Prüfling 30 stellt Schaltzustände der Halbleiterschalter (z.B. ein in Form eines PWM-Signals) als analoges Prüflingssignal 30a zur Verfügung. Diese Schaltzustände der Halbleiterschalter werden als digital gewandeltes Prüflingssignal an die digitale Emulationsschaltung 50 übermittelt, was beispielsweise über den Analog-Digital-Wandler 25 oder auch über einen in der analogen Emulationsschaltung 51 integrierten Analog-Digital-Wandler erfolgen kann.It is assumed that the main sub-model 11 models an electric motor as a sub-model, a rotor position
Das Haupt-Teilmodell 11 übermittelt über die Signalverbindung 43 an die digitale Emulationsschaltung 50 Teilmodellparameter, welche der Modellierung der Leistungshalbleiter dient, wobei diese Teilmodellparameter auch von der digitalen Emulationsschaltung 50 an die analoge Emulationsschaltung 51 übertragen werden können. Die Teilmodellparameter können z.B. von einer übergeordneten Automatisierungseinheit 60 oder einem Bediener vorgegeben werden.The main sub-model 11 transmits via the
Die digitale Emulationsschaltung 50 emuliert anhand der vom Haupt-Teilmodell 11 erhaltenen Teilmodellausgangsgrößen 11a"" und/oder Teilmodellparameter 11p"", der über den Analog-Digital-Wandler 25 digitalisieren Schaltzustände der Halbleiterschalter (Prüflingssignal 30a) und des zugehörigen Teilmodelles eine Ausgangsspannung, welche dem Haupt-Teilmodell 11 über die Verbindungsleitung 43 wiederum als Teilmodellausgangsgröße 50a zur Verfügung gestellt werden. Das Haupt-Teilmodell 11 ermittelt aus der Ausgangsspannung wiederum Phasenströme des Elektromotors, welche als Teilmodellausgangsgrößen 11a" des Haupt-Teilmodells 11 über die Signalverbindung 41 an die Stromsensormodelleinheit 13 übertragen wird.The
Die analoge Emulationsschaltung 51 emuliert anhand der analog erhaltenen Schaltzustände der Halbleiterschalter (Prüflingssignal 30a) Leistungshalbleiter des Inverters, welche als analoge Prüfsignale an den Prüfling 30 rückwirken können (dargestellt als Doppelpfeil zwischen der analogen Emulationsschaltung 51 und dem Prüfling 30). Weiters ermittelt das Haupt-Teilmodell 11 aus der Ausgangsspannung und/oder den daraus ermittelten Phasenströme eine Rotorlageinformation, welche als Teilmodellausgangsgröße 11 a' des Haupt-Teilmodells 11 über die Signalverbindung 40 an die Rotorlagensensormodelleinheit 12 übermittelt wird. Weiters werden vorzugsweise Teilmodellparameter 11p' vom Haupt-Teilmodell 11 über die Signalverbindung 40 an die Rotorlagensensormodelleinheit 12 übermittelt. Auch kann das Prüfsignal 12a über die Signalverbindung 40 von der Rotorlagensensormodelleinheit 12 an das Haupt-Teilmodell 11 übermittelt werden.The
Zudem kann das Haupt-Teilmodell 11 die Phasenströme des Elektromotors als Teilmodellausgangsgrößen 11a" des Haupt-Teilmodells 11 über die Signalverbindung 42 an die Temperatursensormodelleinheit 14 übermitteln, welche über ein geeignetes Verlustmodell Temperaturen berechnet. Temperaturdaten können jedoch auch extern oder von einem am Prüfstand 30 vorgesehenen Automatisierungssystem 60, z.B. in Form von Temperaturverlaufskurven, vorgegeben werden.In addition, the main sub-model 11 can transmit the phase currents of the electric motor as
Weiters ist in
Die Automatisierungseinheit 60 kann zeitlich unkritische Emulationsaufgaben übernehmen. Hierzu kann ein beliebig geartetes Rechnersystem vorgesehen sein, welches mit der Haupt-Teilmodelleinheit 11 verbunden ist. Es können Automatisierungsparameter der Automatisierungseinheit 60 auch über die Haupt-Teilmodelleinheit 11 direkt an die benötigte Teilmodelleinheit (d.h. Sensormodelleinheit, digitale Emulationsschaltung 50, analoge Emulationsschaltung 51) getunnelt werden. Damit ist aus Sicht der Signalintegrität der Aufstellungsort der Automatisierungseinheit 60 irrelevant, solange die Teilmodelleinheit 11 11 in deren unmittelbarer Nähe platziert wird. Ebenso verhält es sich mit Restbussimulationsmodulen welche unabhängig der restlichen Funktionen integriert werden können.The
Grundlegend kann der Prüfstand 1 modular ausgeführt sein, womit nicht benötigte funktionale Sensormodelleinheiten 12, 13, 14 in einfacher Weise entfernt, oder zusätzliche benötigte Sensormodelleinheiten 12, 13, 14 ergänzt werden können.Basically, the test stand 1 can have a modular design, with which functional
Die Automatisierungseinheit 60 und/oder digitalen Teilmodelleinheiten (d.h. Haupt-Teilmodelleinheit 11 und/oder funktionale Sensormodelleinheiten 12, 13, 14 und/oder digitale Emulationsschaltung 50) können mikroprozessorbasierte Hardware umfassen, beispielsweise einen Computer oder Digitalen Signalprozessor (DSP), auf welcher entsprechende Software zum Durchführen der jeweiligen Funktion ausgeführt wird. Die Automatisierungseinheit 60 und/oder digitalen Teilmodelleinheiten können auch integrierte Schaltungen umfassen, beispielsweise eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) oder ein Field Programmable Gate Array (FPGA), oder ein Configurable Programmable Logic Device (CPLD) oder und parallel dazu mit einem Mikroprozessor überwacht werden. Ebenso ist es möglich, dass verschiedene Funktionen auf derselben Hardware und oder auf unterschiedlichen Hardware-Teilen implementiert sind. Besonders vorteilhaft sind Mischformen, bei denen einzelne Einheiten sowohl in Hardware als auch in Software ausgeführt sind.The
Die analoge Emulationsschaltung 51 kann einen analogen Schaltkreis (vorzugsweise umfassend passive und/oder aktive elektrische Bauelemente) oder analogen Computer umfassen, wobei auch Mischformen denkbar sind.The
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Prüfstandtest bench
- 1010
- zentrale Modelliereinheitcentral modeling unit
- 1111
- Haupt-Teilmodellmain part model
- 11 a', 11a", 11a'", 11a''''11a', 11a", 11a''", 11a''''
- Teilmodellausgangsgrößepartial model output
- 11p', 11p", 11p'", 11p""11p', 11p", 11p'", 11p""
- Parameterparameter
- 12, 13, 1412, 13, 14
- Sensormodelleinheitensensor model units
- 12a, 13a, 14a12a, 13a, 14a
- digitales Prüfsignaldigital test signal
- 1515
- Hybridemulationsschaltunghybrid emulation circuit
- 2020
- Digital-Analog-WandlerDigital to analog converter
- 20a20a
- digitales Prüfsignaldigital test signal
- 2121
- Analog-Digital-WandlerAnalog to digital converter
- 22, 23, 2422, 23, 24
- Digital-Analog-WandlerDigital to analog converter
- 2525
- Analog-Digital-WandlerAnalog to digital converter
- 3030
- Prüflingexaminee
- 30a30a
- analoges Prüflingssignalanalog DUT signal
- 40, 41, 42, 4340, 41, 42, 43
- Signalverbindungsignal connection
- 5050
- digitale Emulationsschaltungdigital emulation circuit
- 50a50a
- Teilmodellausgangsgrößenpartial model outputs
- 5151
- analoge Emulationsschaltunganalog emulation circuit
- 51a51a
- analoges Prüfsignalanalog test signal
- 50p50p
- Parameterparameter
- 6060
- Automatisierungseinheitautomation unit
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
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- CN 102110010 A [0003]CN 102110010A [0003]
- DE 102010043661 A1 [0003]DE 102010043661 A1 [0003]
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Legal Events
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---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified |