Prüfstandsanbindung in der Automobilfertigung – EtherCAT zu CAN FD: Effiziente Gateway-Kommunikation

Tier1-Hersteller setzt auf Automotive Gateway Mobilizer für End-of-Line-Tests

Einer der weltweit größten Hersteller von Elektromotoren, E-Achsen und Getrieben setzt in seinen Fertigungslinien auf die leistungsfähigen Gateway-Lösungen von HMS Networks. Die in den Prüflinien integrierten End-of-Line-Tests müssen zahlreiche Testanwendungen für Prüflinge abbilden, die im Auftrag namhafter OEMs durchgeführt werden. Zur bestmöglichen Ansteuerung aller Lösungen hat der Hersteller EtherCAT als Automatisierungsprotokoll vorgegeben. Um bei unterschiedlichen DUTs möglichst unabhängig zu bleiben, müssen die jeweiligen Testszenarien im Gateway dynamisch adaptiert werden. Somit bleiben Hardware und Steuerungsanbindung konstant, während die Anpassung auf neue Prüflinge und Applikationen per intuitiver Software-Konfiguration eingespielt wird. Ein Blick hinter die Kulissen verrät, wie die Mobilizer-Serie den hohen Anforderungen gerecht wurde und den Kunden vollständig überzeugte.

Die Herausforderung: Maximale Leistung bei maximaler Flexibilität

Die Hauptaufgabe von End-of-Line-Prüfverfahren in der Automobilindustrie liegt darin, die Qualität und Funktionalität einer Vielzahl von Automobilkomponenten wie Motoren, E-Achsen oder Getrieben effizient sicherzustellen. Dazu zählen komplexe und vielfältige Aufgaben wie ECU-Firmware-Aktualisierung und Funktionsüberprüfungen, die hochpräzise, schnell und vor allem voll automatisiert ablaufen müssen. Die Herausforderung besteht darin, diese Prozesse auf nur einer Produktionslinie für verschiedene Fahrzeugmodelle und Komponenten unterschiedlicher Hersteller (OEMs) flexibel zu lösen – ohne lange Rüst- und Wechselzeiten und im besten Fall zentral über eine Hard- und Softwarelösung. Jedes Modell hat dabei spezifische Anforderungen an die Testverfahren und -parameter, die schnell und zuverlässig angepasst werden müssen, ohne die Produktionseffizienz zu beeinträchtigen. Während für ein Getriebe beispielsweise Schaltvorgänge und Lastverteilungen erfasst werden müssen, ist nur kurze Zeit später auf derselben Linie eine Prüfung von Drehzahlen, Beschleunigungswerten und Stromverbräuchen einer E-Achse erforderlich. Weiterhin ist es von großer Bedeutung, dass die Tests in nur wenigen Minuten durchgeführt und bei Bedarf parallel bewerkstelligt werden müssen. Und das für alle Produkte, die in der Linie hergestellt werden. Um verschiedene OEM zu unterstützen, können mehrere Konfigurationen im Mobilizer gespeichert werden, die von außen über die Automatisierungsebene aufgerufen und schnell umgeschaltet werden. Damit sind sogar Produktionen mit Losgröße 1 möglich.

Da der Kunde beim Flashen von Steuergeräten bislang auf DPDU (Diagnostic Protocol Data Unit) setzte, mussten dazu viele kleine CAN-Datenpakete kontinuierlich an das Gateway gesendet werden. Dieser Prozess war aufwendig und benötigte viel Zeit. Auf der Suche nach einer passenden Lösung mit umfangreichen Performancewerten, stieß der Kunde auf die Automotive Gateways der Mobilizer-Serie, die mit einer integrierten DoIP-Schnittstelle eine performantere Alternative bietet.

Die Lösung: Die All-in-one-Plattform für alle In-vehicle-Netzwerke

Der Mobilizer bietet eine Anbindung an die Steuerungsebene mittels EtherCAT, wodurch unterschiedliche Testszenarien dynamisch auf das Gateway abgebildet werden können. Dies ermöglicht, dass die Steuerungsanbindung unverändert bleibt, während die Anpassungen für verschiedene Tests direkt in der Gateway-Konfiguration vorgenommen werden. Die notwendige Flexibilität wird durch die Engineering-Software ACT unterstützt, welches eine einfache und individuelle Anpassung der Gateway-Konfiguration für jeden Prüflingstyp erlaubt – einfach per Drag-and-drop ohne Programmierkenntnisse.

Zudem bietet der Mobilizer eine DoIP-Funktionalität (Diagnose über IP). Durch ihre Nutzung in Verbindung mit einem integrierten Transport-Provider können nun größere Datenpakete zum Gateway effizient übertragen werden. In Kombination mit dem leistungsstarken Quadcore-Prozessor und dem modernen Linux-System führt diese Umstellung zu einer erheblichen Zeitersparnis und einer optimalen Auslastung der verfügbaren Rechenressourcen.

Anpassungsfähigkeit von Alive-Counter und CRC sichert Flexibilität bei unterschiedlichen OEMS

Für die Absicherung verwendete Parameter und Berechnungsvorschriften sind für jeden OEM unterschiedlich und unterliegen strengster Geheimhaltung. Daher müssen sie über entsprechende Mechanismen geschützt sein. Hierzu bietet der Mobilizer die Alive-Counter- und CRC-Funktionalität (Cyclic Redundancy Check) als Bestandteil der Restbussimulation. Damit kann auch mit abgesicherten ECUs kommuniziert werden. Die Verschlüsselungsvorschrift der Alive-Counter- und CRC-Werte kommt aus der Entwicklungsabteilung der OEMs. Der Nutzer im Konfigurationstool ACT wählt anschließend das entsprechende Plugin aus und weist es der Konfiguration zu. Darin werden die zu sichernden Kommunikationsdaten der Hersteller automatisch erkannt und die Absicherung angewandt. Für jede Verschlüsselungsgeneration werden dazu ACT-Plugins entwickelt, die eine projektspezifische Sicherheit nach dem jeweiligen SecOC-Standard implementieren. Innerhalb des Mobilizers wird jede ausgehende, SecOC-gesicherte Protokolldateneinheit (PDU) mit den erforderlichen Sicherheitsdaten ausgestattet, was die Integrität und Sicherheit der Kommunikation während der Tests gewährleistet.

Der Mobilizer: Die Profilösung für alle End-of-Line-Tests

Ausgestattet mit allen gängigen In-Vehicle-Netzwerken wie CAN FD, Automotive Ethernet (100/1000-Base-T1), LIN, FlexRay oder EtherCAT löst die Mobilizer-Serie eine Vielzahl von Anwendungen wie Datenlogging, Gateway-Funktionalitäten, Restbussimulation, ECU-Firmware-Flashing oder End-of-Line-Tests. Sie wurde speziell für Prüfstände im Automobilbereich sowie für End-of-Line-Testanwendungen entwickelt. Mit bis zu 8 CAN/FD-Kanälen, zwei LIN-Kanälen, FlexRay- und EtherCAT-Schnittstellen sowie digitalen und analogen I/Os steht der Mobilizer für größtmögliche Flexibilität. Der leistungsstarke i.MX 8M Plus, 1.8 GHz Quad Core Cortex-A53-Prozessor bietet in Kombination mit einem Linux-Betriebssystem die nötige Rechenpower.