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Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Simulieren eines Realbetriebs einer Vorrichtung. Insbesondere betrifft die Erfindung das Gebiet sogenannter „Hardware-in-the-Loop“-Systeme.
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Zum Überprüfen der Funktionsfähigkeit von Vorrichtungen werden diese vor einem Einsatz in einem z.B. mehrteiligen Endprodukt oder allgemein vor realen Einsätzen (d.h. vor einem Realbetrieb) in der Regel geprüft und getestet. Prinzipiell kann dies mittels virtueller Simulationen u.a. der Vorrichtung selbst erfolgen. Insbesondere dann, wenn die Vorrichtung komplexen Systemzuständen ausgesetzt werden soll und/oder mittels mehrerer weiterer Vorrichtungen z.B. eines komplexen Systems wechselwirken muss, ist es ebenso bekannt, die real entwickelte Vorrichtung als tatsächliche Hardwarekomponente mittels sogenannter Hardware-in-the-Loop-Prüfständen zu testen. Diese verfügen über die Fähigkeit, das Verhalten eines komplexen übergeordneten Systems sowie weiteren davon umfassten Vorrichtungen zu simulieren und beispielsweise entsprechend dabei auftretende Eingangssignale an die Vorrichtung zu übermitteln. Auf diese Weise können z.B. bestimmte Fehlerzustände, die in einem Realbetrieb auftreten können, simuliert und kann das Verhalten der Vorrichtung erfasst und ausgewertet werden.
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Typischerweise verwendete Prüfstände verfügen über eine Mehrzahl ansteuerbarer Einheiten, um den Realbetrieb und insbesondere dabei auftretende Eingangssignale und/oder von der zu überprüfenden Vorrichtung erfassbare Systemzustände zu simulieren. Nach Durchführen eines Simulationsbetriebes werden typischerweise die im Prüfstand vorliegenden Steuersignale oder allgemein der Zustand von dessen ansteuerbaren Komponenten den erfassten Vorrichtungsparametern oder allgemein einem beobachteten Vorrichtungsverhalten gegenübergestellt. Eine entsprechende Gegenüberstellung ist dann besonders aussagekräftig, wenn die gegenübergestellten Informationen sich auf im Wesentlichen gleiche Zeitpunkte beziehen.
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Mit bisherigen Lösungen ist dies jedoch nur schwer erzielbar. So ist es beispielsweise bekannt, relevante Prüfstandsgrößen während des Simulationsbetriebs per sogenannter Echtzeitmessung zu erfassen und aufzuzeichnen. Nicht Teil derartiger Echtzeitmessungen sind aber Zustandsgrößen der zu prüfenden Vorrichtung. Diese Zustandsgrößen können Ausgangssignale der Vorrichtung umfassen, die von der Vorrichtung auf Datenübertragungssysteme geschrieben werden. Diese Datenübertragungssysteme verfügen aber typischerweise über eine eigene Zeitbasis. Diese muss zwecks der geschilderten gewünschten Gegenüberstellung nachträglich aufwendig mit der Zeitbasis der Echtzeitmessung synchronisiert werden.
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Als ein weiteres Problem haben die Erfinder erkannt, dass vom Prüfstand erzeugte Signale im Rahmen einer Echtzeitmessung aufgrund abweichender Zykluszeiten der involvierten Komponenten nicht immer zu demjenigen Zeitpunkt erfassbar sind, an dem sie tatsächlich am Steuergerät als Eingangssignal anliegen. Insofern können die Echtzeitmessungen nicht stets die gewünschten Systemzustände korrekt und realitätsnah abbilden.
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Bisher bedeutet dies, dass Möglichkeiten zur automatischen Auswertung des Simulationsvorganges beschränkt sind. Aus den vorstehend geschilderten Gründen können insgesamt aufgezeichnete Informationen meist nicht direkt einander gegenübergestellt werden, sondern manuell erst aufwendig nachbearbeitet werden müssen.
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Die
US 2016/0147920 A1 offenbart eine Lösung zur geregelten Simulation eines Computermodells eines physikalischen Systems und einer realen Komponente des physikalischen Systems.
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Die
DE 103 03 489 A1 offenbart ferner Lösungen zum Testen von Software einer Steuereinheit eines Fahrzeugs.
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Es stellt sich somit die Aufgabe, das Simulieren eines Realbetriebs einer Vorrichtung zu vereinfachen und insbesondere ein nachträgliches Auswerten einer durchgeführten Simulation effizienter zu gestalten.
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Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der beigefügten unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den beigefügten abhängigen Ansprüchen angegeben. Sämtliche der vorstehenden Ausführungen und Varianten können auf die vorliegende Lösung ebenso zutreffen bzw. bei dieser vorgesehen sein, sofern nicht anders angegeben oder ersichtlich.
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Vorliegend wurde erkannt, dass ein wesentlicher Nachteil bestehender Systeme die mangelnde zeitliche Synchronisation der insgesamt aufgezeichneten Signale ist, die später im Rahmen einer Auswertung des Simulationsbetriebs analysiert werden sollen. Die Erfindung schlägt deshalb vor, dass eine Simulatoranordnung, bei der es sich um einen Prüfstand und insbesondere einen Hardware-in-the-Loop (HiL)-Prüfstand handeln kann, hinsichtlich ihres Funktionsumfangs zu erweitern. Genauer gesagt wird vorgeschlagen, die Simulatoranordnung dazu einzurichten, Signale, die für eine spätere Auswertung aufgezeichnet werden, an ein Datenübertragungssystem zu übermitteln und insbesondere auf einen Kommunikationsbus zu schreiben. Bevorzugt schreibt auch die Vorrichtung Signale, insbesondere solche, die für eine spätere Auswertung herangezogen werden (z.B. Ausgangssignale), auf denselben Kommunikationsbus bzw. übermittelt diese an dasselbe Datenübertragungssystem.
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Die Simulatoranordnung wird also in die Lage versetzt, aktiv auswertungsrelevante Signale an das Datenübertragungssystem zu übermitteln bzw. auf einen Kommunikationsbus zu schreiben. Hierdurch können Echtzeitmessungen begrenzt werden oder auch gänzlich entfallen. Stattdessen kann das Datenübertragungssystem erhaltene Signale mit einem Zeitstempel oder anderweitigen Zeitinformationen versehen, sodass zusätzliche Echtzeit-Messmaßnahmen nicht zwingend erforderlich sind. Weitere Vorteile lassen sich dann erreichen, wenn gemäß bevorzugter Ausführungsformen auch die Vorrichtung eingerichtet ist, von ihr erzeugte auswertungsrelevante Signale an dasselbe Übertragungssystem zu übermitteln. Diese können dann ebenfalls mit Zeitinformationen basierend auf derselben Zeitbasis dieses Datenübertragungssystems versehen werden. Die von Simulatoranordnung und zu überprüfender Vorrichtung erhaltenen Signale können sich somit auf eine gemeinsame Zeitbasis beziehen bzw. zeitlich synchronisiert vom Datenübertragungssystem erfasst und in dieser Weise auch aufgezeichnet werden. Letzteres kann durch Übermitteln der mit entsprechenden Zeitinformationen, die von bevorzugt derselben Zeitbasis des Datenübertragungssystems ausgehen, an eine Speichereinrichtung gewährleistet werden.
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Insbesondere wird ein System zum Simulieren eines Realbetriebs einer (Hardware-)Vorrichtung vorgeschlagen, wobei das System die Merkmale des beigefügten Anspruchs 1 aufweist und u.a.:
- - bevorzugt, aber nicht zwingend die Vorrichtung;
- - eine Simulatoranordnung, mit der eine erste Klasse (oder Art) von Signalen erzeugbar ist, die zum Simulieren des Realbetriebs an die Vorrichtung ausgebbar sind (und z.B. dort als Eingangssignale anliegen), und mit der eine zweite Klasse von (internen) Signalen erzeugbar ist, die (intern) für ein Steuern der Simulatoranordnung verwendbar sind und/oder, wie hierin allgemein offenbart, aber nicht beansprucht, die einen (internen) Zustand der Simulatoranordnung abbilden; und
- - wenigstens eine Speichereinrichtung (insbesondere eine elektronische und/oder digitale Speichereinrichtung, insbesondere zum Speichern digitaler Informationen und Daten);
dadurch gekennzeichnet, dass die Simulatoranordnung ferner dazu eingerichtet ist, zumindest Signale der zweiten Klasse (optional aber auch der ersten Klasse) an ein Datenübertragungssystem zu übermitteln, an das die Speichereinrichtung zwecks Aufzeichnung dieser Signale angeschlossen ist.
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Durch die entsprechende Übermittlungsfähigkeit der Simulatoranordnung wird das Erfordernis der Echtzeitmessungen begrenzt.
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Die Simulatoranordnung kann eine Mehrzahl ansteuerbarer Einheiten umfassen, für die die entsprechenden internen Signale (d.h. Steuersignale) der zweiten Klasse verwendbar sind. Beispielsweise kann die Simulatoranordnung Stromquellen, Spannungsquellen, Relais, Widerstände, Stromrichter oder Spannungswandler (welche allesamt interne elektrische Einheiten der Simulatoranordnung bilden) ansteuern, um deren Betrieb in einer gewünschten Weise zu beeinflussen. Mittels dieser Einheiten können z.B. Strom- oder Spannungssignale erzeugt werden, die als Eingangssignale an die Vorrichtung übermittelbar sind bzw. von der Vorrichtung als aktuelle Systemzustände erfassbar sind. In an sich bekannter Weise können somit bestimmte Systemzustände und insbesondere Fehlerzustände durch die Simulatoranordnung simuliert werden, welche von der Vorrichtung entsprechend als solche erfassbar sind.
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Zustandsabbildende Signale der Simulatoranordnung können hingegen Zustandsgrößen wie z.B. Betriebsgrößen oder Betriebsparameter der Simulatoranordnung und insbesondere jeglicher hiervon umfasster Einheiten umfassen (siehe beispielsweise obige elektrische Einheiten). Derartige Signale können relevant sein, um anschließend bevorzugt automatisch zu überprüfen, bei welchen Zuständen der Simulatoranordnung die Vorrichtung welches Verhalten gezeigt hat.
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Die Simulatoranordnung kann zum Ansteuern ihrer einzelnen Einheiten oder zum Erfassen von Zustandsgrößen ein eigenes (internes) Datenübertragungssystem und insbesondere einen Kommunikationsbus umfassen. Alternativ kann auch das bereits erwähnte Datenübertragungssystem zur internen Kommunikation innerhalb der Simulatoranordnung verwendet werden, mittels dem die Simulatoranordnung anschließend auch die relevanten Signale an die Speichereinrichtung ausgibt.
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Zustandsgrößen können allgemein dadurch erfasst werden, dass die Einheiten aktiv ihre Zustandsgrößen an z.B. einen Echtzeitrechner der Simulatoranordnung übermitteln oder die Simulatoranordnung entsprechende Zustandsgrößen anfordert oder misst.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Vorrichtung ein Steuergerät ist. Dieses kann ein Steuergerät für ein Fahrzeug und insbesondere ein Kraftfahrzeug sein. Insbesondere kann es sich um ein Steuergerät für einen elektrischen Energiespeicher handeln, der bevorzugt in einem Fahrzeug zum Einsatz kommt. Beispielsweise kann das Steuergerät das Steuergerät einer Hochvoltbatterie eines Fahrzeugs sein, die elektrische Energie zum Umwandeln in Traktionsenergie speichert.
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Die Vorrichtung und insbesondere das Steuergerät können Eingangssignale erhalten und Ausgangssignale ausgeben. Die Eingangssignale können von der Simulatoranordnung simulierte Zustände abbilden und die Vorrichtung und insbesondere das Steuergerät können dazu eingerichtet sein, darauf basierend Ausgangssignale zu erzeugen, mit denen im späteren Realbetrieb Systemzustände beeinflusst werden sollen. In an sich bekannter Weise kann die Simulatoranordnung diese Ausgangssignale ebenfalls erhalten und auswerten und darauf basierend auch einen veränderten Systemzustand simulieren.
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Allgemein kann das Steuergerät digital und/oder elektronisch betreibbar sein. Es kann wenigstens eine Prozessoreinrichtung und/oder wenigstens eine Speichereinrichtung aufweisen. Auf der Speichereinrichtung können Programmanweisungen hinterlegt sein, welche die Prozessoreinrichtung ausführen kann. Infolge dieser Ausführung können z.B. die Eingangssignale in vorbestimmter Art und Weise verarbeitet werden und darauf basierend Ausgangssignale erzeugt und ausgegeben werden.
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Eingangssignale für ein solches Steuergerät können analog oder digital sein. Sie können beispielsweise vorliegende Spannungsniveaus, insbesondere in dem zu steuernden elektrischen Energiespeicher, simulieren oder solchen Spannungsniveaus als analogen Wert entsprechen.
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Gemäß einer Weiterbildung ist die Vorrichtung dazu eingerichtet, von ihr erzeugte Ausgangssignale an die Speichereinrichtung zwecks Aufzeichnung auszugeben. Hierbei kann es sich um Steuersignale für im späteren Realbetrieb vorliegende anderweitige Systemkomponente handeln, wobei diese Systemkomponenten jedoch bevorzugt durch die Simulatoranordnung simuliert werden können. Optional können auch interne Zustandssignale der Vorrichtung zwecks Aufzeichnung ausgegeben werden. Diese können Betriebsgrößen der Vorrichtung umfassen.
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In diesem Zusammenhang ist bevorzugt vorgesehen, dass die Vorrichtung ebenfalls an das Datenübertragungssystem angeschlossen und dazu eingerichtet ist, die Ausgangssignale und/oder Zustandssignale an das Datenübertragungssystem zu übermitteln. Bevorzugt übermitteln also sowohl die Simulatoranordnung als auch die Vorrichtung Signale an dasselbe Datenübertragungssystem und hierüber auch bevorzugt an die Speichereinrichtung. Bei den insgesamt übermittelten Signalen kann es sich um für eine spätere Auswertung aufgezeichnete Signale handeln. Wie noch erläutert, besteht hierdurch die Möglichkeit, dass jegliche der Signale gemäß einer gemeinsamen Zeitbasis synchronisiert und/oder mit entsprechend synchronisierten Zeitinformationen versehen werden. Hierbei wird bevorzugt auf eine Zeitbasis des Datenübertragungssystems zurückgegriffen, z.B. auf ein dort bereitgestelltes Clock-Signal oder ein allgemeines Taktsignal oder eine Zykluszeit hiervon.
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Zusammengefasst sieht eine bevorzugte Ausführungsform vor, dass an das Datenübertragungssystem übermittelte Signale (von der Simulatoranordnung und/oder der Vorrichtung bzw. dem Steuergerät) mit Zeitinformationen (z.B. einem Zeitstempel) gemäß einer Zeitbasis des Datenübertragungssystems versehbar sind.
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Wie vorstehend bereits erwähnt, ist das Datenübertragungssystem bevorzugt ein Kommunikationsbus oder weist einen solchen Kommunikationsbus auf. Das Übermitteln der Signale kann entsprechend ein Schreiben der Signale auf den Kommunikationsbus umfassen. Die Simulatoranordnung und/oder die Vorrichtung können folglich eine entsprechende Schreibfähigkeit besitzen. Hierunter kann beispielsweise verstanden werden, dass die Simulatoranordnung und/oder Vorrichtung dazu eingerichtet sind, gemäß einem von dem Kommunikationsbus bevorzugten Kommunikationscode oder in einem entsprechenden Datenformat und/oder unter Berücksichtigung eines Kommunikationsprotokolls des Kommunikationsbusses die Daten an den Kommunikationsbus zu übermitteln bzw. die Daten an den Kommunikationsbus zur weiteren Übertragung an insbesondere die Steuereinrichtung weiterzugeben.
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Die zweite Klasse kann wenigstens eine Art der folgenden Signale umfassen:
- - Schaltsignale zum Schalten (und somit Steuern) von (analogen) Relais und/oder anderweitigen elektrischen Schaltereinrichtungen der Simulatoranordnung. Durch das entsprechende Schalten können z.B. Fehlerzustände von weiteren Systemkomponenten simuliert werden, mit denen die Vorrichtung im späteren Realbetrieb interagieren soll. Insbesondere können hierdurch anliegende oder messbare Spannungsniveaus beeinflusst werden, z.B. um der Vorrichtung vordefinierte Fehlerszenarien vorzugeben.
- - Steuersignale zum Steuern von Aktoren, von Spannungsquellen oder von Stromquellen der Simulatoranordnung. Diese Steuersignale können z.B. die genannten Einheiten aktivieren oder deaktivieren oder deren Betriebspunkte beeinflussen. Auch mittels dieser Einheiten können Systemzustände simuliert werden, denen die Vorrichtung im späteren Realbetrieb ausgesetzt sein kann.
- - Signale, die Zustandsgrößen der Simulatoranordnung angeben (zusätzlich zu den internen Steuersignalen der zweiten Klasse). Insbesondere können diese Signale die Zustandsgröße enthalten, d.h. entsprechende Werte hiervon umfassen. Die Zustandsgrößen können insbesondere Betriebsgrößen jeglicher hierin erwähnter von der Simulatoranordnung umfassten und/oder ansteuerbaren Einheiten sein. Alternativ oder zusätzlich können gemessene Größen, die den Betrieb der Simulatoranordnung und/oder hiervon umfasster Einheiten charakterisieren, als Zustandsgrößen erfasst werden.
- - Signale, die Sollbetriebswerte wenigstens einer elektrischen Einheit der Simulatoranordnung angeben, insbesondere von Spannungsquellen oder Stromquellen. Auch diese Signale können eine Art von Steuersignalen bilden, da sie durch Vorgabe entsprechender Sollbetriebswerte den Betrieb der Einheiten zumindest mittelbar steuern können.
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Sämtliche der geschilderten Signale können von der Simulatoranordnung primär oder ausschließlich für eine interne Verwendung erzeugt werden, abgesehen von dem Ausgeben an die Speichereinrichtung. Insbesondere kann es sich also um Signale handeln, die nicht an die Vorrichtung übermittelt werden und somit auch nicht von der Vorrichtung für eine spätere Auswertung aufgezeichnet werden könnten. Stattdessen handelt es sich bevorzugt um anordnungsinterne Signale, wie sie auch teilweise bei bekannten HiL-Prüfständen erzeugt werden. Neuartig ist allerdings, dass diese Signale gemäß der hierin vorgestellten Lösung trotz ihrer lediglich internen Verwendbarkeit bzw. ihrem internen Zweck von der Simulatoranordnung aktiv nach außen an ein Datenübertragungssystem zwecks Aufzeichnung ausgegeben werden.
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Die erste Klasse von Signalen kann wenigstens eine Art der folgenden Signale umfassen:
- - Signale, die von der Simulatoranordnung simulierte Zustandsgrößen virtueller Vorrichtungen angeben oder enthalten. Derartige Signale können Eingangssignale der Vorrichtung bilden oder können von der Vorrichtung aktiv angefordert oder gemessen werden.
- - Signale, die von der Simulatoranordnung simulierte Eingangsgrößen der Vorrichtung angeben oder enthalten. Hierbei kann es sich z.B. um mittels virtueller Modelle erzeugte Signale handeln, die im Realbetrieb von weiteren Hardware-Systemkomponenten erzeugt werden würden, welche von der Simulatoranordnung aber aus Komplexitäts- und Kostengründen nicht umfasst sind. Beispielsweise kann es sich um sogenannte Restbussimulationssignale handeln. Hierbei handelt es sich um Signale, welche insbesondere bei Fahrzeuganwendungen im Realbetrieb erwartete weitere Signale auf einem Kommunikationsbus entsprechen, an den auch die Vorrichtung (und insbesondere ein etwaiges Steuergerät) im Realbetrieb angebunden ist. Insbesondere kann es sich um CAN-Bussignale handeln, die im Realbetrieb erwartet werden. Neben den simulierten Eingangsgrößen kann es sich, zusätzlich oder alternativ, also insbesondere um Signale handeln, die auf einem Kommunikationsbus im späteren Realbetrieb erwartet werden bzw. die (simulierten) Signalen eines solchen Kommunikationsbusses entsprechen, an den die Vorrichtung (z.B. im Prüfstand) angeschlossen oder (z.B. im späteren Realbetrieb) anschließbar ist.
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Gemäß einer Weiterbildung ist die Simulatoranordnung dazu eingerichtet, die Signale zweiter Klasse in regelmäßigen Intervallen zu übermitteln (z.B. nach Maßgabe einer Zykluszeit einer zentralen Steuereinrichtung der Simulatoranordnung und insbesondere eines Echtzeitrechners hiervon). Beispielsweise kann das Intervall weniger als 5 ms und z.B. 2 ms entsprechen.
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Zusätzlich oder alternativ kann eine Übermittlung zumindest dann erfolgen, wenn eine Signaländerung vorliegt. Diese Signaländerung kann z.B. ein vordefiniertes Änderungskriterium erfüllen. Beispielsweise können Signaländerungen dann vorliegen bzw. kann ein entsprechendes Kriterium dann erfüllt sein, wenn sich binäre Zustände der Signale ändern (z.B. von 0 auf 1 gewechselt wird). Dies kann insbesondere bei Schaltsignalen z.B. für die erwähnten Relais der Fall sein. Ebenso können Signaländerungen aber dann vorliegen, wenn diese über ein vorbestimmtes Maß hinaus (und insbesondere innerhalb einer definierten Zeitspanne) von einem vorangehenden Wert abweichen, z.B. sich um mehr als 5 % davon unterscheiden. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Signale in den entsprechend regelmäßigen Intervallen übermittelt werden, zusätzlich aber dann, wenn eine entsprechende Änderung vorliegt. Dann wird bevorzugt nicht auf das Erreichen der entsprechenden Zykluszeiten bzw. des nächsten Ausgabezyklus gewartet, sondern werden die Signale sofort übermittelt. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die aufgezeichneten Signale reale Zustände der Simulatoranordnung möglichst realitätsnah zu jedem Zeitpunkt abbilden.
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Bevorzugt weist die Simulatoranordnung wenigstens einen Echtzeitrechner (d.h. einen Echtzeit-Computer) auf, der dazu eingerichtet ist, zumindest einen Teil der Signale an das Datenübertragungssystem zu übermitteln. Durch Verwenden des Echtzeitrechners wird ebenfalls gewährleistet, dass die Signale möglichst zeitnah an das Datenübertragungssystem übermittelt werden können und dann auch entsprechend repräsentative (d.h. aktuelle bzw. möglichst nah an ihrem Ausgabezeitpunkt) liegende Zeitinformationen erhalten können. Unter einem Echtzeitrechner kann insbesondere ein Computer verstanden werden, der ein Echtzeitbetriebssystem aufweist.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Simulieren eines Realbetriebs einer Vorrichtung, mit den Merkmalen des beigefügten Anspruchs 10 und u.a. mit:
- - Erzeugen, mittels einer Simulatoranordnung, einer ersten Klasse von Signalen und Ausgeben dieser Signale an die Vorrichtung zum Simulieren des Realbetriebs;
- - Erzeugen, mittels der Simulatoranordnung, einer zweiten Klasse von Signalen zum (internen) Steuern der Simulatoranordnung und/oder, wie hierin allgemein offenbart, aber nicht beansprucht, zum Abbilden eines (internen) Zustandes der Simulatoranordnung;
- - Übermitteln, mittels der Simulatoranordnung, von zumindest Signalen der zweiten Klasse an ein Datenübertragungssystem; und
- - Aufzeichnen dieser Signale mittels einer an das Datenübertragungssystem angeschlossenen Speichereinrichtung.
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Das Verfahren kann jegliche weitere Maßnahme und jegliches weitere Merkmal umfassen, um sämtliche der hierin geschilderten Effekte, Wechselwirkungen und Zustände bereitzustellen. Insbesondere kann das Verfahren mit einem System gemäß jeglichem der hierin geschilderten Aspekte ausführbar sein. Sämtliche Ausführungen zu und Weiterbildungen von Systemmerkmalen können auf die gleichlautenden Merkmale des Verfahrens ebenso zutreffen bzw. bei diesen vorgesehen sein.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der beigefügten schematischen Figuren erläutert. Figurenübergreifend können für gleichartige oder gleichwirkende Merkmale dabei die gleichen Bezugszeichen verwendet werden.
- 1 zeigt eine schematische Anordnung eines Systems, das ein erfindungsgemäßes Verfahren ausführt, gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
- 2 zeigt ein System, das ein erfindungsgemäßes Verfahren ausführt, gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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In 1 ist ein System 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel gezeigt. Das System 10 umfasst eine mit Umrissen eingefasste Simulatoranordnung 12, die z.B. ein HiL-Prüfstand sein kann. Die Simulatoranordnung 12 umfasst einen Echtzeitrechner 14, der ein zentraler Steuerrechner der Simulatoranordnung sein kann. Ferner weist die Simulatoranordnung 12 eine Mehrzahl von realen (d.h. hardwarebasierten) ansteuerbaren Prüfstandskomponenten 16 auf. Dabei kann es sich z.B. um offen- und schließbare Relais 18 als auch um Spannungsquellen 20 handeln.
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Das System 10 umfasst auch eine Vorrichtung und im gezeigten Fall ein Steuergerät 22, deren bzw. dessen Realbetrieb simuliert werden soll. Das Steuergerät 22 ist an die Simulatoranordnung 12 signalübertragend angeschlossen. Genauer gesagt erhält sie verschiedenste Eingangssignale, die von der Simulatoranordnung 12 erzeugt werden. Hierbei handelt es sich um analoge Signale, wie sie mit den Prüfstandskomponenten 16 erzeugbar sind, beispielsweise hiervon erzeugte, variierte oder eingestellte Spannungsniveaus. Diese können entsprechend durch Öffnen und Schließen des Relais 18 oder Ändern einer Leistungszufuhr der Spannungsquelle 20 verändert werden. Zusätzlich oder alternativ können aber auch Signale direkt vom Echtzeitrechner 14 erhalten werden, wobei es sich dann bevorzugt um digitale Signale bzw. digitale Daten handelt. Hierüber können z.B. Signale erhalten werden, die auf Basis virtueller Modelle erzeugt werden und/oder Signale, die aus einer sogenannten Restbus-Simulation resultieren, also Signale simulieren, die an einem Kommunikationsbus im späteren Realbetrieb anliegen können.
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Das Erzeugen geeigneter Eingangssignale für das Steuergerät 22 durch die Simulatoranordnung 12 ist an sich bekannt und kann gemäß herkömmlicher Ansätze des Standes der Technik erfolgen. Entsprechend wird hierauf nicht näher eingegangen.
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Gleiches gilt auch für die aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannte Tatsache, wonach der Echtzeitrechner 14 auch Ausgangssignale des Steuergeräts 22 erhalten kann, um darauf basierend z.B. den Zustand simulierter Systemkomponenten (d.h. entsprechend virtueller Modelle) oder aber der Prüfstandskomponenten 16 geeignet anzupassen.
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Aus dem Vorstehenden wird somit ersichtlich, dass innerhalb der Simulatoranrodnung 12 eine erste Klasse von Signalen S1 erzeugbar und an die Vorrichtung bzw. das Steuergerät 22 ausgebbar sind, um im Realbetrieb auftretende reale Eingangsgrößen zu simulieren. Ebenso existieren aber Steuersignale S2 einer zweiten Klasse, die zunächst intern in der Simulatoranordnung 12 verbleiben und nicht an das Steuergerät 22 übertragen werden. Hierbei handelt es sich um Signale S2, mit denen der Echtzeitrechner 14 die Prüfstandskomponenten 16 ansteuert. Ebenso handelt es sich aber um Signale S2, die Zustandsgrößen der Prüfstandskomponenten 16 abbilden oder allgemein einen Zustand der Simulatoranordnung 12 beschreiben.
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Vorteilhafterweise sieht die gezeigte Lösung jedoch vor, diese bisher rein intern vorliegenden Signale S2 auch nach extern auszugeben. Hierfür ist der Echtzeitrechner 14 der Simulatoranordnung 12 an einen Kommunikationsbus 24 angeschlossen. Wie gezeigt, kann der Echtzeitrechner 14 auch die internen Steuersignale S2 an den Kommunikationsbus 24 ausgeben bzw. diese aktiv auf den Kommunikationsbus 24 schreiben.
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Bei dem Kommunikationsbus 24 handelt es sich bevorzugt um einen CAN-Bus. Dieser kann in bekannter Weise über eine Zeitbasis verfügen und dazu eingerichtet sein, erhaltene bzw. auf ihn geschriebene Signale (insbesondere Datensignale oder allgemein Daten) mit einem (digitalen) Zeitstempel gemäß dieser Zeitbasis zu versehen. Entsprechend werden auch die Signale S2, welche die internen Steuersignale oder aber die internen Zustandsgrößen der Simulatoranordnung 12 sind, mit entsprechenden Zeitinformationen gemäß der Zeitbasis des Kommunikationsbusses 24 versehen, sobald sie von der Simulatoranordnung 12 auf den Kommunikationsbus 24 geschrieben werden.
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Bevorzugt ist auch das Steuergerät 22 dazu eingerichtet, hiervon erzeugte Ausgangssignale und/oder interne Signale, die jeweils eine dritte Klasse von Signalen S3 bilden, an den Kommunikationsbus 24 auszugeben. Genauer gesagt können diese Signale S3 von dem Steuergerät 22 auf den Kommunikationsbus 24 geschrieben werden. Erneut können sie dabei Zeitinformationen gemäß der Zeitbasis des Kommunikationsbusses 24 erhalten bzw. mit solchen versehen werden.
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An den Kommunikationsbus 24 angeschlossen ist ferner eine Speichereinrichtung 26. Diese kann von einem Bedien-PC gängiger Art umfasst sein, der über eine gesondert dargestellte Kommunikationsverbindung 28 mit dem Echtzeitrechner 14 zum Steuern des Betriebs der Simulatoranordnung 12 versehen sein kann. Als ein optionales Merkmal ist diese Kommunikationsverbindung 28 separat von dem Kommunikationsbus 24 ausgebildet.
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Dadurch, dass die Signale S2, S3 der Simulatoranordnung 12 und des Steuergeräts S3 jeweils auf den gemeinsamen Kommunikationsbus geschrieben werden und dort auch mit entsprechend synchronisierten Zeitinformationen einer gemeinsamen Zeitbasis versehen werden, können diese Signale S2, S3 unter Berücksichtigung der Zeitinformationen (z.B. gemeinsam mit dem entsprechenden Zeitstempel) in der Speichereinrichtung 26 aufgezeichnet werden. Dies ist vorteilhaft für eine spätere Auswertung, bei denen dann stets Systemzustände der Simulatoranordnung 12 und des Steuergeräts 22 zu einem gegebenen Zeitpunkt aufgrund der zeitlichen Synchronität der Signale S2, S3 mit einer hohen Aussagekraft und Realitätsnähe einander gegenübergestellt werden können.
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2 zeigt eine alternative Ausführungsform, die sich maßgeblich hinsichtlich der Realisierung des Kommunikationsbusses 24 von dem vorangehenden Beispiel unterscheidet. Mit jeweils gleichen Bezugszeichen sind wiederum die Simulatoranordnung 12 samt deren Echtzeitrechner 14 und Prüfstandskomponenten 16 gezeigt. Auch gezeigt ist das Steuergerät 22 und die Speichereinrichtung 26.
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Der Kommunikationsbus 24 wird als ein rein optionales Merkmal in der Variante aus 2 auch dazu genutzt, um interne Steuersignale S2 innerhalb der Simulatoranordnung 12 zu übermitteln. Genauer gesagt ist der Echtzeitrechner 14 dazu eingerichtet, die Steuersignale S2 auf den Kommunikationsbus 24 zu schreiben. Diese können dann sowohl an die Prüfstandskomponenten 16 übermittelt werden, aber auch (d.h. insbesondere gleichzeitig) an die Speichereinrichtung 26. Ferner gezeigt ist wiederum, dass auch Zustandsgrößen S2 der Prüfstandskomponenten 16 auf den Kommunikationsbus 24 geschrieben werden können. Dies kann direkt durch die Prüfstandskomponenten 16 erfolgen. Alternativ können diese über einen separaten Kommunikationspfad an den Echtzeitrechner 14 übertragen werden, der diese dann an den Kommunikationsbus 24 übermittelt. Weiter ist der Echtzeitrechner 14 auch dazu eingerichtet, Eingangssignale S1 für das Steuergerät 22 mittels des Kommunikationsbusses 24 zu übermitteln. Zusätzlich können solche Eingangssignale S1 analog zur Variante aus 1 von den Prüfstandskomponenten 16 erzeugt und an das Steuergerät 22 ausgegeben werden.
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Ebenso analog zur Variante aus 1 ist das Steuergerät 22 wiederum dazu eingerichtet, dessen internen Signale oder aber Ausgangssignale S3 an den Kommunikationsbus 24 zu übermitteln bzw. auf diesen zu schreiben.
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Es ergeben sich die gleichen Vorteile wie bei der Variante aus 1, d.h. die Signale S2, S3 können gemäß einer Zeitbasis des Kommunikationsbusses 24 mit zeitlich synchronisierten Zeitstempeln versehen werden und entsprechend synchronisiert von der Speichereinrichtung 26 aufgezeichnet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- System
- 12
- Simulatoranordnung
- 14
- Echtzeitrechner
- 16
- Prüfstandskomponenten
- 18
- Relais
- 20
- Spannungsquelle
- 22
- Vorrichtung/Steuergerät
- 23
- Datenübertragungssystem
- 24
- Kommunikationsbus
- 26
- Speichereinrichtung
- 28
- Kommunikationsverbindung
- S1
- Eingangssignale (erster Klasse)
- S2
- interne Signale/Zustandssignale der Simulatoranordnung (zweiter Klasse)
- S3
- interne Signale/Ausgangssignale des Steuergeräts (dritter Klasse)
