Modellbasierte Analyse der Störfestigkeit von Kfz-Bussystemen

Abstract

Die Entwicklung und Integration neuer Fahr- und Sicherheitsfunktionen in ein Fahrzeug erfordern den schnellen und sicheren leitungsgebundenen Austausch von Daten zwischen Sensoren und Steuergeräten. Die Robustheit der fahrzeuginternen Datenübertragung mittels Bussystemen kann jedoch durch externe elektromagnetische Felder beeinträchtigt werden. Die modellbasierte Analyse ist ein wichtiges Werkzeug, mit dem systematische Untersuchungen der Störfestigkeit von Bussystemen gegenüber eingekoppelten elektromagnetischen Feldern bereits in einer frühen Entwicklungsphase durchgeführt werden können. Es werden dazu Modelle der Physical Layer von Automotive Ethernet und CAN FD, sowie für die Einkopplung von externen Feldern in Kommunikationsleitungen für den Einsatz in Netzwerksimulationstools vorgestellt. Auf Basis von messtechnischen Analysen können Bewertungskriterien für die Störfestigkeit von Bustransceivern formuliert werden. Die Modelle für Bussysteme, Koppelpfade und Fehlerkriterien können für den Aufbau von Simulationen verwendet werden, um Parameterstudien zur Identifikation kritischer Einflussparameter der Störeinkopplung durchzuführen. Es wird eine Methodik vorgestellt, mit der die Störfestigkeit verschiedener Topologien, Koppelstrecken und Bussysteme systematisch untersucht, bewertet und verglichen werden kann. Neben der Analyse der Störfestigkeit werden Maßnahmen zur Reduktion der Störungen in Bussystemen, wie die Wahl von Geometrieparametern potentieller Koppelpfade und der Aufbau der Terminierungsnetzwerke diskutiert. Ein neues Konzept zur Erhöhung der Übertragungssicherheit auf Basis der Synchronisation von Störquelle und Bussystem wird vorgestellt und analysiert. Während wiederkehrende Schalthandlungen von leistungselektronischen Komponenten zu einer Störeinkopplung in ein Bussystem und damit zu einer erheblichen Reduktion der Zuverlässigkeit der Übertragung führen, können mit der neuen kooperativen Betriebsstrategie störungsfreie Zeitintervalle für eine robuste und latenzarme Datenübertragung genutzt werden. Mit den neuen Simulationsmodellen können verschiedene Topologien und Bussysteme, sowie Maßnahmen zur Erhöhung der Störfestigkeit simulationsbasiert untersucht und verbessert werden.