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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Testen einer elektrischen Komponente sowie eine Verwendung der Vorrichtung.
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Vorrichtungen zum Testen von elektrischen Komponenten, wie beispielsweise eines Steuerungssystems für ein Kraftfahrzeug oder einer Automatisierungseinrichtung, sind aus dem Stand der Technik in verschiedensten Ausgestaltungen bekannt und werden vor allem in der angewandten Forschung, der industriellen Entwicklung und in sonstigen Einsatzgebieten verwendet, insbesondere in den Bereichen Mechatronik, automotive Anwendungen, in der Luft- und Raumfahrttechnik, in der Anlagen- und Verfahrenstechnik und sonstigen technischen Gebieten, in denen im weitesten Sinne Prozesssteuerungsaufgaben gelöst werden müssen. Insofern wird in diesem Zusammenhang unter einem Steuerungssystem eine technische Einrichtung verstanden, die im Wesentlichen für die Aufgaben Messen, Steuern und/oder Regeln einsetzbar ist. Im weitesten Sinne handelt es sich dabei generell um ein elektrisches, vorzugsweise programmsteuerbares System, das insbesondere im Bereich automotiver Anwendungen üblicherweise „Steuergerät” genannt wird. Insofern ist ein Steuerungssystem nicht nur auf die systemtheoretische Definition einer Steuerung beschränkt, sondern wird üblicherweise auch zur Implementierung von Regelungen eingesetzt.
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Derartige aus dem Stand der Technik bekannte Vorrichtungen zum Testen eines Steuerungssystems weisen vielfach eine Simulationseinrichtung zum Erzeugen, Messen und/oder Analysieren eines Simulationssignals, eine Testeinrichtung zum Anschließen des Steuerungssystems und eine Verbindungseinrichtung, beispielsweise eine Sammelschiene oder ein Bussystem, auf. Aus einer Veröffentlichung einer europäischen Patentanmeldung
EP 1 806 636 A1 ist ein HIL-System bekannt, das zum Testen von Steuergeräten eines Steuersystems, vorzugsweise eines Fahrzeugsteuersystems, mit einer echtzeitfähigen, über mindestens einen Zentralrechner bedienbaren Simulationseinrichtung zur Ausführung einer Systemsimulation, welche mit mehreren Testmodulen zum Anschluss je zugeordneter Steuergeräte des Steuersystems in Verbindung steht.
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Aus dem Dokument
EP 1 898 282 A1 ist eine Testvorrichtung zum Test wenigstens eines elektronischen Steuerungssystems bekannt, wobei die Testvorrichtung über einen Datenkanal mit dem Steuerungssystem in Verbindung bringbar ist, mit der Testvorrichtung wenigstens ein Umgebungsmodell berechnet wird und das Umgebungsmodell durch Ausgabe von Umgebungsmodelldaten an das Steuerungssystem und durch Aufnahme von Steuerungssystemdaten aus dem Steuerungssystem über den Datenkanal mit dem Steuerungssystem wechselwirken kann.
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Aus dem Stand der Technik sind Sammelschienen bekannt, die einen elektrischen Leiter aufweisen, der durch einen Isolator, beispielsweise einen isolierenden Kunststoff und/oder einen Luftspalt, von einem anderen elektrischen Leitern getrennt ist. Dabei kann die Sammelschiene ein Bestandteil einer gedruckten Leiterplatte sein, wobei eine gedruckte elektrische Leiterbahn der Leiterplatte einerseits teilsweise von Kunststoff umgeben ist und andererseits teilweise durch einen Luftspalt von anderen elektrischen Leitern isoliert ist.
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Nachteilig bei derartigen Vorrichtungen ist, dass die parasitäre Eigenschaft der Sammelschiene oder des Bussystems die Simulationssignale stören und/oder verändern. Mit anderen Worten bewirkt die parasitäre Eigenschaft der Sammelschiene oder des Bussystems eine Verfälschung der Simulation, also letztendlich einen fehlerbehafteten Test des Steuerungssystems. Testergebnisse können insofern verfälscht werden und zu unrichtigen Resultaten führen.
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Daher ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Testen einer elektrischen Komponente und eine Verwendung der Vorrichtung anzugeben, die verbesserte Testergebnisse liefert.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zum Testen einer elektrischen Komponente, mit einer Simulationseinrichtung zum Erzeugen eines Simulationssignals, einer Testeinrichtung zum Anschließen der elektrischen Komponente, wenigstens zwei Verbindungseinrichtungen und einer Auswahleinrichtung zum Auswählen der Verbindungseinrichtung, wobei die Simulationseinrichtung und die Testeinrichtung mittels der Auswahleinrichtung mit wenigstens einer der Verbindungseinrichtungen elektrisch leitend verbindbar sind und die einzelnen Verbindungseinrichtungen sich hinsichtlich jeweils wenigstens einer elektrischen Eigenschaft voneinander unterscheiden. Die auf die Verwendung gerichtete Aufgabe wird gelöst durch eine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15 definierte Verwendung.
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Erfindungsgemäß wird damit eine Vorrichtung zum Testen der elektrischen Komponente, beispielsweise eines Steuerungssystems eines Kraftfahrzeugs oder einer Automatisierungseinrichtung, angegeben, bei der die mit der Simulationseinrichtung und der elektrisch leitend verbindbare Verbindungseinrichtung aus einer Mehrzahl von Verbindungseinrichtungen auswählbar ist. Dabei weisen die einzelnen Verbindungseinrichtungen voneinander verschiedene elektrische Eigenschaften auf. Mit anderen Worten ist vorgesehen, dass aufgrund der verschiedenen elektrischen Eigenschaften die einzelnen Verbindungseinrichtungen unterschiedliche parasitäre Eigenschaften aufweisen, wobei eine Signalverfälschung aufgrund der parasitären Eigenschaft vielfach zusätzlich von dem durch das von der Simulationseinrichtung erzeugte Simulationssignal abhängig ist. Unter Signalverfälschung aufgrund der parasitären Eigenschaft werden beispielsweise ungewollte Veränderungen des Simulationssignals aufgrund von Kriechströmen, Kapazitäten, Induktivitäten oder Leistungsverlusten, beispielsweise aufgrund einer Eigenschaft eines elektrischen Leiters und/oder dessen Isolation, verstanden. Zu der parasitären Eigenschaft einer Verbindungseinrichtung werden insbesondere auch eine unzureichende Durchschlagfestigkeit bzw. eine unzureichende Spannungsfestigkeit der Verbindungseinrichtung gezählt, wobei die Durchschlagfestigkeit bzw. Spannungsfestigkeit der Verbindungseinrichtung im Wesentlichen vom Isolator-Material, -Stoff und/oder der Isolator-Geometrie, also beispielsweise der Dicke eines Isolators abhängt, der den elektrischen Leiter umgibt.
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Die Erfindung ermöglicht also, die Simulationseinrichtung und die Testeinrichtung mit einer „simulationssignalspezifischen” Verbindungseinrichtung mittels der Auswahleinrichtung, welche beispielsweise als Schalter ausführbar ist, derart zu verbinden, dass die Signalverfälschung aufgrund der parasitären Eigenschaft der Verbindungseinrichtung für das von der Simulationseinrichtung erzeugte Simulationssignal besonders gering ist. Insofern lassen sich verschiedenen Arten von Simulationssignalen verschiedenen Verbindungseinrichtungen zuordnen, wobei die jeweilige Verbindungseinrichtung bei Beaufschlagung mit dem jeweiligen Simulationssignal nur geringe oder keine Veränderungen bzw. Störungen des Simulationssignals bewirken. Dadurch wird erreicht, dass die Testergebnisse genauer werden, da ungewollte Beeinflussungen aufgrund der parasitären Eigenschaft der Verbindungseinrichtungen reduziert werden. Vorzugsweise erfolgt die Auswahl der Verbindungseinrichtung mittels der Auswahleinrichtung aufgrund zumindest eines vorgebbaren Parameters, wie beispielsweise aufgrund einer Tabelle, aufgrund einer Messung und/oder aufgrund eines Computerprogramms.
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In diesem Zusammenhang ist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die elektrischen Eigenschaft wenigstens einer der Verbindungseinrichtungen derart gewählt sind, dass die Signalverfälschung aufgrund einer parasitären Eigenschaft der Verbindungseinrichtung für ein jeweiliges Simulationssignal minimiert sind. Vorzugsweise sind die elektrischen Eigenschaften aller Verbindungseinrichtungen derart gewählt sind, dass die Signalverfälschung aufgrund der parasitären Eigenschaft einer jeweiligen Verbindungseinrichtung für ein jeweiliges Simulationssignal minimiert ist. Mit anderen Worten lassen sich also verschiedenen „Signalklassen” von Simulationssignalen verschiedenen Verbindungseinrichtungen zuordnen, so dass die aufgrund der parasitären Eigenschaften der Verbindungseinrichtungen auftretenden Störanteile für das jeweilige Simulationssignal reduziert, vorzugsweise minimiert, sind.
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Grundsätzlich kann das Simulationssignal beliebig sein, also beispielsweise ein beliebiges analoges oder digitales elektrischen Signal sein. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Simulationssignal jedoch ein Strom, eine Spannung, ein zeitlicher Verlauf des Stroms und/oder ein zeitlicher Verlauf der Spannung. Weiterhin ist bevorzugt, dass der Strom und/oder die Spannung einen resistiven Anteil, einen kapazitiven Anteil, einen induktiven Anteil und/oder einen Frequenzanteil aufweisen. Dabei kann die Höhe des Stroms, der Spannung, des resistiven Anteils, des kapazitiven Anteils, des induktiven Anteils und/oder des Frequenzanteils einstellbar sein und/oder beispielsweise eine Pulsform oder andere aus dem Stand der Technik bekannten Formen mit einer beispielsweise zeitlichen Abhängigkeit aufweisen. Weiterhin kann eine Signalverfälschung als Verfälschung der Spannung, des Stromes und/oder des zeitlichen Verlaufs des Simulationssignals ausgeprägt sein. Als eine weitere Art der Signalverfälschung kann ein Spannungsdurchschlag oder Funkenbildung angesehen werden, der durch ein ungewolltes Abfließen des Signals, beispielsweise zu einem benachbarten metallischen Gehäuseteil oder zu einer benachbarten Verbindungseinrichtung, hervorgerufen wird.
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Weiterhin ist bevorzugt, dass das Simulationssignal ein Kurzschlusssignal ist. Ein Kurzschlusssignal kann beispielsweise mittels gesteuerter Erzeugung und/oder Simulation eines Kurzschlusses zwischen einer Verbindungseinrichtung, einer Versorgungsleitung und/oder einem Neutralleiter bzw. Nulleiter oder zwischen einer ersten Verbindungseinrichtung und einer zweiten Verbindungseinrichtung, jeweils beispielsweise innerhalb eines definierten Zeitraums, aufgeprägt werden.
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Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung liegt ferner darin, dass die elektrischen Eigenschaft wenigstens einer der Verbindungseinrichtungen derart gewählt sind, dass die Signalverfälschung aufgrund der parasitären Eigenschaft der Verbindungseinrichtung bei einem höheren Strom kleiner ist als bei einem geringeren Strom bzw. bei einem geringeren Strom kleiner ist als bei einem höheren Strom und/oder die elektrischen Eigenschaft wenigstens einer der Verbindungseinrichtungen derart gewählt sind, dass die Signalverfälschung aufgrund der parasitären Eigenschaft der Verbindungseinrichtung bei einer geringeren Spannung kleiner ist als bei einer höheren Spannung bzw. bei einer höheren Spannung kleiner ist als bei einer geringeren Spannung. Demnach ist also beispielsweise bevorzugt, dass die elektrische Eigenschaft wenigstens einer der Verbindungseinrichtungen derart gewählt ist, dass die Signalverfälschung aufgrund der parasitären Eigenschaft der Verbindungseinrichtung bei einem höheren Strom kleiner ist als bei einem geringeren Strom. Mit anderen Worten ist also bevorzugt, dass die parasitären Eigenschaft einer Verbindungseinrichtung abhängig von dem Simulationssignal eingestellt, insbesondere optimiert, ist, dadurch also beispielsweise für ein vorbestimmtes Simulationssignal die Verbindungseinrichtung auswählbar ist, bei der die Signalverfälschung aufgrund der parasitären Eigenschaft gering ist. Durch eine derartige Auswahl der Verbindungseinrichtung lassen sich Testergebnisse beim Testen einer elektrischen Komponente verbessern.
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Grundsätzlich kann eine beliebige Anzahl an Verbindungseinrichtungen vorgesehen sein. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist jedoch bevorzugt, dass wenigstens zwei Verbindungseinrichtungen vorgesehen sind und die elektrischen Eigenschaft der ersten Verbindungseinrichtung und der zweiten Verbindungseinrichtung derart gewählt sind, dass bei einem hohen Strom die Signalverfälschung aufgrund der parasitären Eigenschaft der ersten Verbindungseinrichtung kleiner ist als die Signalverfälschung aufgrund der parasitären Eigenschaft der zweiten Verbindungseinrichtung bzw. bei einem geringen Strom die Signalverfälschung aufgrund der parasitären Eigenschaft der ersten Verbindungseinrichtung größer ist als die Signalverfälschung aufgrund der parasitären Eigenschaft der zweiten Verbindungseinrichtung und/oder bei einer hohen Spannung die Signalverfälschung aufgrund der parasitären Eigenschaft der ersten Verbindungseinrichtung kleiner ist als die Signalverfälschung aufgrund der parasitären Eigenschaft der zweiten Verbindungseinrichtung bzw. bei einer geringen Spannung die Signalverfälschung aufgrund der parasitären Eigenschaft der ersten Verbindungseinrichtung größer ist als die Signalverfälschung aufgrund der parasitären Eigenschaft der zweiten Verbindungseinrichtung. Mit anderen Worten ist beispielsweise bevorzugt, dass die elektrischen Eigenschaften der ersten Verbindungseinrichtung und der zweiten Verbindungseinrichtung derart gewählt sind, dass bei einem hohen Strom die Signalverfälschung aufgrund der parasitären Eigenschaft der ersten Verbindungseinrichtung kleiner ist als die Signalverfalschung aufgrund der parasitären Eigenschaft der zweiten Verbindungseinrichtung. Gemäß diesem Beispiel sind also genauere Testergebnisse bei Verwendung der ersten Verbindungseinrichtung erreichbar, da die Signalverfälschung aufgrund der parasitären Eigenschaft, welche sich störend oder verändert auf das Simulationssignal auswirkt, bei einem hohen Strom bei der ersten Verbindungseinrichtung kleiner ist als bei der zweiten Verbindungseinrichtung. Demnach kann durch die Erfindung in einfacher Weise durch Verwendung einer Mehrzahl von Verbindungseinrichtungen mit jeweils voneinander verschiedenen elektrischen Eigenschaften die Genauigkeit beim Testen elektrischer Komponenten erhöht werden.
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Ganz besonders ist es gemäß einer Weiterbildung der Erfindung bevorzugt, dass wenigstens drei Verbindungseinrichtungen vorgesehen sind, die elektrischen Eigenschaft der ersten Verbindungseinrichtung derart gewählt sind, dass die Signalverfälschung aufgrund der parasitären Eigenschaft der ersten Verbindungseinrichtung bei einem höheren Strom kleiner ist als bei einem geringerem Strom, die elektrischen Eigenschaft der zweiten Verbindungseinrichtung derart gewählt sind, dass die Signalverfälschung aufgrund der parasitären Eigenschaft der zweiten Verbindungseinrichtung bei einem geringerem Strom kleiner ist als bei einem höheren Strom, und die elektrischen Eigenschaft der dritten Verbindungseinrichtung derart gewählt sind, dass die Signalverfälschung aufgrund der parasitären Eigenschaft der dritten Verbindungseinrichtung bei einer höheren Spannung kleiner ist als bei einer geringeren Spannung. Gemäß dieser Weiterbildung sind also drei Verbindungseinrichtungen vorgesehen, wobei die drei Verbindungseinrichtungen hinsichtlich der elektrischen Eigenschaft für hohe Ströme, geringe Ströme und hohe Spannungen als Simulationssignale optimiert sind. Mit anderen Worten kann für einen hohen Strom, einen geringen Strom und/oder eine hohe Spannung die Verbindungseinrichtung gewählt werden, bei der die Signalverfälschung aufgrund der parasitären Eigenschaft für das jeweilige Simulationssignal gering ist.
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Grundsätzlich existieren verschiedene Vorgehensweisen, um die elektrische Eigenschaft einer Verbindungseinrichtung zu definieren. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass die elektrische Eigenschaft durch die Leitungsbeläge der Verbindungseinrichtung bestimmt ist und die Leitungsbeläge insbesondere durch den Widerstandsbelag, den Ableitungsbelag, den Kapazitätsbelag und/oder den Induktivitätsbelag der Verbindungseinrichtung bestimmt sind.
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Bei einer vorab beschriebenen Ausgestaltung mit drei Verbindungseinrichtungen ist demnach bevorzugt, das der Widerstandbelag der ersten Verbindungseinrichtung
≥ 0,1 mΩ/m bis ≤ 25 mΩ/m,
vorzugsweise ≥ 0,5 mΩ/m bis ≤ 4 mΩ/m und
ganz besonders bevorzugt ≥ 1 mΩ/m bis ≤ 2 mΩ/m beträgt, der Widerstandbelag der zweiten Verbindungseinrichtung
≥ 25 mΩ/m bis ≤ 1500 mΩ/m,
vorzugsweise ≥ 50 mΩ/m bis ≤ 400 mΩ/m und
ganz besonders bevorzugt ≥ 100 mΩ/m bis ≤ 200 mΩ/m beträgt.
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Weiterhin ist bevorzugt, dass der Widerstandbelag der dritten Verbindungseinrichtung ≥ 1 mΩ/m bis ≤ 80 mΩ/m,
vorzugsweise ≥ 5 mΩ/m bis ≤ 40 mΩ/m
und ganz besonders bevorzugt ≥ 10 mΩ/m bis ≤ 20 mΩ/m beträgt
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Erneut bezogen auf die vorab beschriebene Ausgestaltung mit drei Verbindungseinrichtungen ist weiterhin bevorzugt,
- – dass die Kapazität der ersten Verbindungseinrichtung ≥ 2nF bis ≤ 400 nF,
vorzugsweise ≥ 5 nF bis ≤ 200 nF und
ganz besonders bevorzugt ≥ 10 nF bis ≤ 100 nF beträgt;
- – dass die Kapazität der zweiten Verbindungseinrichtung
≥ 20 pF bis ≤ 4 nF,
vorzugsweise ≥ 50 pF bis ≤ 2 nF und
ganz besonders bevorzugt ≥ 100 pF bis ≤ 1 nF beträgt.
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Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung liegt ferner darin, dass die Simulationseinrichtung und die Testeinrichtung mit der gleichen Verbindungseinrichtung mittels der Auswahleinrichtung elektrisch leitend verbindbar sind. Weiter ist bevorzugt, dass die Simulationseinrichtung und die Testeinrichtung mit einer Mehrzahl von gleichen Verbindungseinrichtungen mittels der Auswahleinrichtung elektrisch leitend verbindbar sind. Die Verbindung mit einer Mehrzahl von gleichen Verbindungseinrichtungen ist beispielsweise dann vorteilhaft, wenn das Simulationssignal sowohl einen hohen Strom und eine hohe Spannung aufweist. In einem derartigen Fall lassen sich nämlich zum einen die parasitäre Eigenschaft einer Verbindungseinrichtung durch eine optimale Auswahl der Verbindungseinrichtung minimieren und gleichzeitig die elektrotechnischen Anforderungen, beispielsweise hinsichtlich der Durchschlagsfestigkeit, erfüllen, falls diese Anforderungen von einer einzelnen Verbindungseinrichtung allein nicht erfüllbar sind.
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Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung liegt ferner darin, dass die Simulationseinrichtung derart ausgestaltet ist, dass Simulationssignale für verschiedene Betriebszustände der elektrischen Komponente erzeugbar sind und insbesondere Simulationssignale für fehlerhafte Betriebszustände der elektrischen Komponente erzeugbar sind. Mit anderen Worten ist bevorzugt, dass die Simulationssignale zum einen im realen Betrieb auftretende normale Betriebszustände simulieren und zum anderen im realen Betrieb selten auftretende Betriebszustände, beispielsweise Störungen oder dergleichen, simulieren. In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, dass die Simulationseinrichtung eine Fehlereinbringungseinheit, welche auch als „Failure Insertion Unit”, abgekürzt FIU, bezeichnet wird, umfasst. Durch die Fehlereinbringungseinheit können insbesondere derartige Simulationssignale erzeugt werden, die nicht-normale, also fehlerbehaftete Betriebszustände darstellen. Somit lässt sich gemäß der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine elektrische Komponente nicht nur hinsichtlich eines Regelbetriebes, sondern auch hinsichtlich verschiedener Fehler- und/oder Störzustände testen.
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Grundsätzlich kann die Testeinrichtung beliebig ausgestaltet sein. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass die Testeinrichtung einen Anschluss für einen Sensor, einen Aktor und/oder ein elektrisches Steuergerät aufweist. Beispielsweise kann der Sensor als ein Originalsensor eines Kraftfahrzeugs, wie ein Regensensor, und der Aktor beispielsweise als eine Original-Last, beispielsweise als ein elektromechanisches Servolenksystem, also als ein „electric power assisted steering system” bzw. EPAS-System, insbesondere umfassend einen programmgesteuerten Elektrostellmotor, ausgeführt sein. Ferner kann die Testeinrichtung als Teil eines I/O-Geräts ausgestaltet sein. Zu I/O-Geräten zählen insbesondere derartige Geräte mit analogen und digitalen Ein- und Ausgabekanälen, Geräte mit intelligenter Signalverarbeitung zum Vor- und Nachbearbeiten, oft als Pre- und Postprocessing bezeichnet, von Rohdaten, sonstigen Daten, Datenbusmodule, Geräte zur Signalkodierung, oder beispielsweise Module zur Ansteuerung von Aktoren, also Aktoren insbesondere im Sinne von Stellgliedern innerhalb einer Regelstrecke.
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Grundsätzlich kann auch die Verbindungseinrichtung beliebig ausgestaltet sein. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass die Verbindungseinrichtung als Sammelschiene oder als Bussystem ausgeführt ist und die Sammelschiene vorzugsweise wenigstens zwei elektrische Leiter aufweist. Ganz besonderes bevorzugt umfasst die Sammelscheine 2, 3, 5, 10 oder 20 elektrische Leiter. Hierzu sind aus dem Stand der Technik eine Vielzahl verschiedener Ausgestaltungen für Sammelschienen und/oder Bussystemen bekannt.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist mittels der Auswahleinrichtung die Simulationseinrichtung und die Testeinrichtung mit wenigstens einer der Verbindungseinrichtungen elektrisch leitend verbindbar, die Auswahl der Verbindungseinrichtung mittels der Auswahleinrichtung vorzugsweise in Abhängigkeit von dem Simulationssignal durchführbar und die Auswahleinrichtung vorzugsweise als Relais, als Halbleiterschalter und/oder als eine Kombination aus Relais und Halbleiterschalter ausgeführt. Vorzugsweise ist der Halbleiterschalter als Transistor, Thyristor oder IGBT ausgeführt. Weiterhin ist bevorzugt, dass durch den Halbleiterschalter die parasitäre Kapazität der Verbindungseinrichtung, insbesondere der Kapazitätsbelag der Verbindungseinrichtung, beeinflussbar ist. Ebenso kann die Schalteinrichtung als ein beliebiger aus dem Stand der Technik bekannter Schalter ausgeführt sein, wobei der Fachmann eine Dimensionierung des Relais, des Halbleiterschalters und/oder des Wahlschalters vorzugsweise hinsichtlich der designierten Simulationssignale vornehmen wird.
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Durch eine derartige Ausgestaltung kann die Simulationseinrichtung und die Testeinrichtung in sehr einfacher Weise mittels der Auswahleinrichtung mit wenigstens einer der Verbindungseinrichtungen elektrisch leitend verbunden werden. Weiterhin ist bevorzugt, dass die Auswahleinrichtung ein Mittel zur Erkennung der Signalklasse, wie beispielsweise hohe Spannung, hoher Strom, niedrige Spannung oder hoher Strom, des Simulationssignals umfasst. In diesem Zusammenhang ist weiterhin bevorzugt, dass die Auswahleinrichtung in Abhängigkeit der von der Auswahleinrichtung erkannten Signalklasse eine derart geeignete Verbindungseinrichtung auswählt, deren Signalverfälschung aufgrund der parasitären Eigenschaft für das Simulationssignal gering, vorzugsweise null, ist. Weiterhin ist bevorzugt, dass die Simulationseinrichtung die Auswahleinrichtung umfasst. Mit anderen Worten ist also bevorzugt, dass die Auswahleinrichtung ein Bestandteil der Simulationseinrichtung ist.
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Grundsätzlich kann die elektrische Komponente beliebig ausgestaltet sein. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass die elektrische Komponente als elektrisches Steuergerät ausgestaltet ist und das elektrische Steuergerät insbesondere als ein elektrisches Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, eines Schienenfahrzeugs, eines Flugobjekts und/oder einer Automatisierungsvorrichtung ausgestaltet ist. Derartige elektrische Steuergeräte werden im Stand der Technik vielfach als „Electronic Control Unit”, abgekürzt ECU, insbesondere als ein automotives ECU bezeichnet. Die Bezeichnung „elektrische” Komponente und „elektrisches” Steuergerät schließt nicht aus, dass neben elektrischen, insbesondere elektronischen, Bauelementen beispielsweise auch optische Bauelemente und/oder opto-elektronische Bauelemente in der elektrischen Komponente bzw. in dem elektrischen Steuergerät enthalten sind.
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Ganz besonders bevorzugt ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Testen einer elektrischen Komponente zur Hardware-in-the-Loop, abgekürzt HIL, Simulation verwendbar. Die Wortverbindung „Hardware-in-the-loop Simulation” kann insbesondere für ein Simulationsverfahren verwendet werden, bei dem ein zu testendes, beispielsweise eingebettetes, System, wie ein ECU, und ein Simulator, vielfach als HIL-Simulator bezeichnet, interagieren. Dabei tauschen bevorzugt das zu testende System und der Simulator jeweils über deren Eingänge und Ausgänge die Signale aus, die das zu testende System in einer späteren Entwicklungsphase in ähnlicher Weise mit der dann vorliegenden technischen Umgebung, der „Echtumgebung”, beispielsweise ein Fahrzeug oder eine Produktionsmaschine, austauscht. Je nach Testanforderung kann es für einen Test ausreichend sein, nur Teile der Kommunikation der zu testenden elektrischen Komponente mit deren technischer Umgebung zu überprüfen. In diesem Fall kann folglich ein für den Test verwendeter HIL-Simulator nicht sämtliche Simulationssignale der späteren Echtumgebung bereitstellen. Die für den Test erforderlichen Signale hingegen sollen in der Praxis vielfach vom HIL-Simulator unverfälscht bzw. in realitätsnaher Weise bereitgestellt werden.
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Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung kann die Genauigkeit einer HIL-Simulation verbessert werden, da die parasitären Eigenschaften der Verbindungseinrichtungen minimiert werden können.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung weiter im Detail erläutert.
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In der Zeichnung zeigt:
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1 eine Vorrichtung zum Testen einer elektrischen Komponente gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Darstellung.
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Aus 1 ist eine Vorrichtung zum Testen einer elektrischen Komponente, wie beispielsweise eines Steuerungssystems für ein Kraftfahrzeug oder eine Automatisierungseinrichtung, gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Darstellung ersichtlich. Die Vorrichtung weist eine Simulationseinrichtung 1, eine Testeinrichtung 2 und drei Verbindungseinrichtungen 3, 4, 5 auf.
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Mit der Simulationseinrichtung 1 ist ein Simulationssignal erzeugbar, mit dem ein fehlerfreier und/oder ein fehlerbehafteter Betriebszustand der elektrischen Komponente simulierbar ist. Das Simulationssignal kann einen Strom und/oder einer Spannung aufweisen, wobei zusätzlich ein resistiver Anteil, ein kapazitiver Anteil, ein induktiver Anteil und/oder ein Frequenzanteil in dem Strom und/oder in der Spannung enthalten sein können. Vorliegend umfasst die Simulationseinrichtung 1 eine Fehlereinbringungseinheit, auch als Failure Insertion Unit, kurz FIU, bezeichnet. Ferner kann das Simulationssignal ein Kurzschluss sein, wie mit Linie 6 angedeutet.
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Die Testeinrichtung 2 dient zum Anschließen der elektrischen Komponente, nicht dargestellt. Dabei kann die Testeinrichtung 2 einen Sensor, ein Sensorsystem, einen Aktor und/oder ein Aktorsystem aufweisen. Im vorliegenden Beispiel ist die Testeinrichtung 2 als Aktorsystem ausgeführt, und mit einem elektrischen Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, nicht dargestellt, verbunden.
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Wie weiterhin aus 1 ersichtlich, sind die Simulationseinrichtung 1 und die Testeinrichtung 2 mit wenigstens einer der Verbindungseinrichtungen 3, 4, 5 elektrisch leitend verbindbar. Die elektrisch leitende Verbindung der Simulationseinrichtung 1 und der Testeinrichtung 2 mit der ersten Verbindungseinrichtungen 3 ist durch Linie 7 angedeutet. Ferner ist die elektrisch leitende Verbindung der Simulationseinrichtung 1 mit der zweiten Verbindungseinrichtung 4 durch die gestrichelte Linie 8 angedeutet.
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In diesem Zusammenhang ist bevorzugt, dass die Simulationseinrichtung 1 und die Testeinrichtung 2 mit der gleichen Verbindungseinrichtung 3 elektrisch leitend verbunden sind, wie in 1 dargestellt. Zur elektrisch leitenden Verbindung der Simulationseinrichtung 1 und der Testeinrichtung 2 mit wenigstens einer der Verbindungseinrichtungen 3, 4, 5 können eine Auswahleinrichtung vorgesehen sein, nicht dargestellt, welche als Relais ausführbar ist.
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Die Verbindungseinrichtungen 3, 4, 5 sind vorliegend jeweils als Sammelschiene mit zwei elektrischen Leitern 9 ausgeführt. Dabei sind die elektrischen Eigenschaften der einzelnen Verbindungseinrichtungen 3, 4, 5 derart ausgestaltet, dass diese voneinander verschieden sind.
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Vorliegend ist die erste Verbindungseinrichtung 3 mit einem Strom bis zu 100 A beaufschlagbar, die zweite Verbindungseinrichtung ist mit einem Strom bis 1 A beaufschlagbar und die dritte Verbindungseinrichtung 5 ist mit einer Spannung bis 250 V beaufschlagbar. Entsprechend sind die elektrischen Eigenschaft, also beispielsweise die Leitungsbeläge wie Widerstandsbelag, Ableitungsbelag, Kapazitätsbelag und/oder Induktivitätsbelag, der einzelnen Verbindungseinrichtungen 3, 4, 5 derart gewählt, dass die Signalverfälschung aufgrund der parasitären Eigenschaft bei Beaufschlagung eines hohen Stroms als Simulationssignal auf die erste Verbindungseinrichtung 1 minimiert ist, die Signalverfälschung aufgrund der parasitären Eigenschaft bei Beaufschlagung eines geringen Stroms auf die zweite Verbindungseinrichtung 4 minimiert ist und die Signalverfälschung aufgrund der parasitären Eigenschaft bei Beaufschlagung einer hohen Spannung auf die dritte Verbindungseinrichtung 5 minimiert ist.
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Im vorliegenden Beispiel ist vorgesehen, dass die Spannungsfestigkeit derart ausgelegt ist, dass beim Vorliegen folgender maximaler Signalspannungsbeträge in normaler Büroumgebung (normale Luftfeuchtigkeit, Temperatur etc. in Büroräumen) die isolierende Wirkung der elektrischen Isolation der Verbindungseinrichtung aufrecht erhalten bleibt. Mit anderen Worten sind die jeweiligen Verbindungseinrichtungen für auswählbare Verwendungen derart ausgelegt, dass die Durchschlagspannung bei der ausgewählten Verwendung der Verbindungseinrichtung nicht erreicht wird. Unter Durchschlagspannung ist im Rahmen der Erfindung diejenige elektrische Spannung zu verstehen, die notwendig ist, um einen Strom durch einen Isolator (bspw. Kunststoffe, Porzellan oder Luft) fließen zu lassen. Wird die Durchschlagspannung erreicht oder überschritten, dann kommt es zum elektrischen Durchschlag, wobei bekanntlicherweise ein elektrischer Durchschlag zwischen beabstandeten, durch einen Luftspalt getrennten elektrischen Leitern mit Funkenbildung einhergeht. Ein elektrischer Durchschlag in einem Halbleiter an einem in Sperrrichtung gepolten p-n-Übergang geht in der Regel nicht mit einer Funkenbildung im Halbleiter einher, sondern es kommt beim Überschreiten der Durchbruchspannung beispielsweise zu einem sogenannten „Lawinendurchbruch” oder zu einem „Zener-Durchbruch”.
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Bei einer vorab beschriebenen Ausgestaltung mit drei Verbindungseinrichtungen ist demnach bevorzugt,
- – dass der Betrag der Durchbruchspannung der ersten und zweiten Verbindungseinrichtung über 30 V,
vorzugsweise über 60 V und
ganz besonders bevorzugt über 120 Volt beträgt;
- – dass der Betrag der Durchbruchspannung der dritten Verbindungseinrichtung über 200 V,
vorzugsweise über 400 V und
ganz besonders bevorzugt über 4000 Volt beträgt.
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Die elektrischen Eigenschaft der ersten Verbindungseinrichtung 3 und die elektrische Eigenschaft der zweiten Verbindungseinrichtung 4 sind derart gewählt, dass bei einem hohen Strom die Signalverfälschung aufgrund der parasitären Eigenschaft der ersten Verbindungseinrichtung 3 kleiner ist als die Signalverfälschung aufgrund der parasitären Eigenschaft der zweiten Verbindungseinrichtung 4. Ebenso ist bei einem geringen Strom die Signalverfälschung aufgrund der parasitären Eigenschaft der ersten Verbindungseinrichtung 3 größer als die Signalverfälschung aufgrund der parasitären Eigenschaft der zweiten Verbindungseinrichtung 4. Eine ebensolche Analogie gilt für die dritte Verbindungseinrichtung 5, die beispielsweise für eine hohe Spannung optimiert ist und hinsichtlich einer anderen Verbindungseinrichtung, beispielsweise einer vierten, nicht dargestellten Verbindungseinrichtung, welche in Bezug auf die elektrischen Eigenschaft für eine geringe Spannung optimiert ist.
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Grundsätzlich gilt, dass die Simulationssignale, welche zum Testen der elektrischen Komponente auf die Verbindungseinrichtung 3, 4, 5 durch die Simulationseinrichtung 1 aufschaltbar sind, aufgrund der parasitären Eigenschaft der Verbindungseinrichtungen 3, 4, 5 gestört oder verändert werden. Durch Auswahl einer „simulationsspezifischen” Verbindungseinrichtung 3, 4, 5 können ungewollte Störungen, Signalveränderungen und/oder Signalverfälschungen aufgrund derartiger parasitärer Eigenschaften reduziert werden. Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Signalverfälschung aufgrund der parasitären Eigenschaft der Verbindungseinrichtung 3, 4, 5 bei einem geringen Strom als Simulationssignal durch Verwendung der zweiten Verbindungseinrichtung 4 minimiert werden.
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Im Ergebnis wird eine Vorrichtung zum Testen einer elektrischen Komponente bereitgestellt, mit der auf einfache Weise die Testgenauigkeit durch Minimierung der Signalverfälschung aufgrund der parasitären Eigenschaft der Verbindungseinrichtungen 3, 4, 5 erhöhbar ist.