Testsysteme und Prüfstandsentwicklung für elektronische Steuergeräte
Steuergeräte prüfen, bevor das Gesamtsystem verfügbar ist
Wie lässt sich ein Steuergerät entwickeln und prüfen, wenn das Fahrzeug oder Fluggerät um es herum noch nicht zur Verfügung steht? Dafür braucht es eine Testumgebung, die dem Prüfling die benötigten Signale und Schnittstellen bereitstellt und definierte Reaktionen auslösen kann.
Silver Atena entwickelt, baut und betreibt kundenspezifische Testsysteme: von Entwicklungs- und Integrationsprüfständen über Hardware-in-the-Loop-Systeme (HiL) bis zu End-of-Line-Prüfständen (EoL) für die Produktion. Damit lassen sich Funktionen und Schnittstellen unter kontrollierten Bedingungen untersuchen und Prüfungen wiederholbar durchführen.
Welche Anforderungen muss ein Prüfstand erfüllen?
Ein Test ist nur so aussagekräftig wie seine Testumgebung. Sendet ein Prüfstand ein Signal zum falschen Zeitpunkt, bildet er eine Last falsch nach oder erfasst er Messwerte unzuverlässig, kann das Ergebnis falsch interpretiert werden. Ein Prüfstand muss deshalb zum Produkt und zu den geplanten Prüfungen passen.
Welche Teile der späteren Umgebung sind real vorhanden, welche werden simuliert? Welche Signale, Schnittstellen, Lasten und Fehlerzustände braucht der Prüfling? Bei einem Steuergerät können Sensor- und Bussignale im Vordergrund stehen. Ein Inverter benötigt zusätzlich Leistungsschnittstellen und die Nachbildung oder Anbindung einer Maschine, ein Aktuator unter Umständen mechanische Lasten.
Je nach Entwicklungsphase verschieben sich die Anforderungen. In frühen Phasen ersetzt der Prüfstand oft noch fehlende Systemteile. Bei HiL-Tests muss die Simulation die relevanten Eigenschaften ausreichend genau und in Echtzeit abbilden, mit passenden Schrittweiten sowie zeitgerechter Signalerfassung und -ausgabe. Ein EoL-Prüfstand muss wiederkehrende Prüfungen unter Produktionsbedingungen durchführen und zum Fertigungsprozess passen.
Auch der Prüfstand selbst muss beherrscht werden. Änderungen an Hardware, Software oder Konfiguration können Prüfergebnisse beeinflussen. Je nach Projekt sind daher Überprüfung, Kalibrierung und Konfigurationskontrolle der Prüfmittel erforderlich
Leistungen in der Testsystem- und Prüfstandsentwicklung
Silver Atena verbindet Kenntnisse des zu prüfenden Produkts mit der Entwicklung der dafür benötigten Testinfrastruktur. Ausgehend vom Produkt, seinen Schnittstellen und den vorgesehenen Prüfungen entsteht ein Prüfstandskonzept. Es legt fest, welche Signale, Lasten und Messgrößen benötigt werden, welche Teile des Systems simuliert werden und welche Anforderungen an Sicherheit, Bedienung und Erweiterbarkeit gelten.
Die Testumgebungen decken verschiedene Phasen des Produktlebenszyklus ab: von der frühen Untersuchung einzelner Funktionen bis zur Serienproduktion.
Entwicklungs- und Integrationsprüfstände
Entwicklungsprüfstände stellen Schnittstellen und Betriebsbedingungen bereit, damit Hardware oder Software in Betrieb genommen werden kann, auch wenn das System noch unvollständig ist. Integrationsprüfstände dienen der Untersuchung des Zusammenspiels von Komponenten, bevor das Gesamtsystem verfügbar ist.
Hardware-in-the-Loop-Prüfstände und Umgebungssimulation
Am HiL-Prüfstand ist ein reales Steuergerät über seine Schnittstellen mit einer Echtzeitsimulation seiner Umgebung verbunden. Das Testsystem erfasst die Ausgänge des Steuergeräts und stellt die simulierte Reaktion als Eingangssignale bereit. So lassen sich definierte Szenarien wiederholen, ohne das vollständige Anwendungssystem aufzubauen. Je nach Aufgabe gehören Restbus-, Signal- und Lastsimulation sowie die Darstellung spezifizierter Fehlerzustände dazu. Die Grenzen der Simulation fließen in die Bewertung der Ergebnisse ein.
End-of-Line-Prüfstände für die Serienproduktion
Ein EoL-Prüfstand prüft Produkte am Ende des Fertigungsablaufs und soll relevante Fertigungs- und Montagefehler sowie Abweichungen ausgewählter Produktmerkmale erkennen. Eine vollständige Entwicklungsverifikation oder Produktqualifikation ersetzt er nicht. Silver Atena entwickelt und betreibt EoL-Prüfstände für eigene Anwendungen und Kundenprojekte und stimmt dabei Prüfumfang, Kontaktierung, Prüfablauf und Ergebniserfassung aufeinander ab. Je nach Fertigungskonzept berücksichtigen wir außerdem Taktzeit, die eindeutige Zuordnung der Prüfergebnisse zum Produkt und den Umgang mit fehlerhaften oder erneut zu prüfenden Produkten.
Elektrik, Elektronik und Mechanik
Silver Atena entwickelt die elektrischen und elektronischen Bestandteile des Prüfstands und integriert mechanische Komponenten und Testadapter passend zu Produkt und Einsatzort.
Prüfstandssoftware und Testautomatisierung
Die Software steuert und überwacht die Testabläufe und verbindet simulierte Signale, Prüfsequenzen und Messdatenerfassung. Automatisierte Abläufe machen Tests unter vergleichbaren Bedingungen wiederholbar.
Inbetriebnahme, Betrieb und Erweiterung
Nach Aufbau und Integration wird der Prüfstand in Betrieb genommen und anhand seiner Anforderungen überprüft. Abnahme und Freigabe folgen den Projektvorgaben. Silver Atena begleitet Prüfstände zudem mit Betrieb, Wartung und Erweiterungen, wenn sich Produkt oder Prüfanforderungen ändern.
Von der Prüfstandsanforderung bis zur betriebsbereiten Testumgebung
Die Entwicklung beginnt mit der Abstimmung zwischen Produktentwicklung, Test und Prüfstandsentwicklung. Festgelegt wird, welche Eigenschaften des Prüflings untersucht werden sollen und welche Umgebung dafür erforderlich ist. Daraus ergeben sich die Anforderungen an Schnittstellen, Signale, Lasten, Simulation und Messung.
Anschließend werden Elektrik, Elektronik, Mechanik und Software entwickelt und integriert. Bei der Inbetriebnahme wird geprüft, ob die Testumgebung die vorgesehenen Zustände korrekt bereitstellt und Ergebnisse wie geplant erfasst.
Im späteren Einsatz bleibt die Konfiguration wichtig: Ein verändertes Produkt oder ein neuer Testfall kann Anpassungen am Prüfstand erforderlich machen. Wartung, Überprüfung und dokumentierte Änderungen helfen, die Aussagekraft der Prüfungen über die Nutzungsdauer zu erhalten.
Methoden und projektrelevante Vorgaben für Prüfmittel
Für Testsysteme sind unter anderem Schnittstellen- und Signalspezifikation, Simulation, Messdatenerfassung, Testautomatisierung sowie die Überprüfung der Prüfmittel relevant. Welche Maßnahmen zur Kalibrierung und Konfigurationskontrolle erforderlich sind, ergibt sich aus dem Einsatz des Prüfstands und den jeweiligen Projektvorgaben. Messbereiche, Genauigkeit und gegebenenfalls Messunsicherheit stimmen wir auf die nachzuweisenden Produktmerkmale und ihre Grenzwerte ab. Die relevanten Produkt-, Prüfstands- und Softwarestände dokumentieren wir zusammen mit den Prüfergebnissen.
ISO 26262 kann bei sicherheitsrelevanten Automotive-Produkten Anforderungen an die eingesetzten Softwarewerkzeuge und deren Vertrauenswürdigkeit stellen. Automotive SPICE dient der Bewertung von Entwicklungsprozessen.
In zivilen Luftfahrtprojekten können sich aus RTCA DO-178C beziehungsweise DO-254 Anforderungen an die eingesetzten Entwicklungs- und Verifikationswerkzeuge ergeben. Ob eine Werkzeugqualifikation oder weitere Nachweise erforderlich sind, hängt von der Verwendung des Werkzeugs und der Überprüfung seiner Ergebnisse ab. Im Kontext von DO-178C kann RTCA DO-330 für die Qualifikation von Softwarewerkzeugen relevant sein.
Testsysteme für Automotive, Aerospace und Defence
Silver Atena entwickelt Testsysteme unter anderem für Inverter, Aktuatoren, DC/DC-Wandler, Wasserstoffsteuergeräte, Triebwerksregler und Fahrwerkskomponenten. Das Testsystem wird jeweils auf die technische Aufgabe ausgelegt.
Automotive
Im Automotive-Bereich können HiL-, Steuergeräte-, Inverter- und EoL-Prüfstände erforderlich sein. Buskommunikation, elektrische Lasten und die Einbindung in Entwicklungs- oder Produktionsabläufe bestimmen hier den jeweiligen Aufbau.
Aerospace
In Aerospace-Projekten spielen die Eigenschaften der Testumgebung und die Nachvollziehbarkeit der Prüfung eine wichtige Rolle.
Defence
Für Defence-Anwendungen können flexible Testsysteme gefragt sein, die projektspezifische Schnittstellen und Anforderungen über einen langen Produktlebenszyklus unterstützen.
Vorteile kundenspezifischer Prüfstände
Eine passende Testumgebung macht Entwicklungsprüfungen möglich, bevor das vollständige Anwendungssystem verfügbar ist. Definierte Signale und reproduzierbare Abläufe helfen, Funktionen und Schnittstellen unter vergleichbaren Bedingungen zu untersuchen. Automatisierung kann wiederkehrende Prüfungen erleichtern und den möglichen Testumfang erweitern.
Es entsteht eine Testinfrastruktur, die auf das Produkt und seinen Entwicklungsstand zugeschnitten ist. Bei späteren Anpassungen können bestehende Prüfaufbauten weiter genutzt werden, sofern die technischen Anforderungen dies zulassen. Welche Zeit- oder Kostenvorteile daraus entstehen, hängt vom konkreten Projekt ab.
Zusammenarbeit mit Entwicklung, Test und Produktion
Die Anforderungen an einen Prüfstand entstehen aus dem Produkt und den geplanten Prüfungen. Deshalb arbeitet die Prüfstandsentwicklung mit Systemarchitektur und Systemintegration, Hardwareentwicklung, Embedded Software sowie Regelungs- und Funktionsentwicklung zusammen. Diese Fachbereiche liefern das Wissen über Schnittstellen, Funktionen und relevantes Systemverhalten.
Die Prüfstandsentwicklung stellt die technische Testumgebung bereit. Test und Validierung legt die produktbezogenen Testfälle und Bewertungskriterien fest und meldet zurück, welche Zustände und Messungen dafür erforderlich sind. Bei EoL-Prüfständen kommen Industrialisierung und Serienüberführung sowie Produktion hinzu. So wird der Prüfstand nicht isoliert entwickelt, sondern an seine spätere Verwendung angebunden.
Warum Silver Atena für die Prüfstandsentwicklung?
Silver Atena entwickelt sowohl elektronische Produkte als auch die Infrastruktur zu ihrer Prüfung. Das erleichtert den Austausch über Produktverhalten, Schnittstellen und mögliche Fehlerzustände. Erfahrungen aus Hardware, Software, Regelung, Test und Produktion können in das Prüfstandskonzept einfließen. Je nach Projekt übernimmt Silver Atena Konzeption, Entwicklung, Aufbau, Inbetriebnahme, Betrieb und Erweiterung der Testumgebung, von Entwicklungs- und Systemprüfständen bis zu EoL-Lösungen.
Prüfstand für Ihr Entwicklungs- oder Produktionsprojekt besprechen
Sie benötigen eine Testumgebung für ein neues Steuergerät, möchten Funktionen vor der Systemintegration prüfen oder einen EoL-Prüfstand entwickeln? Silver Atena unterstützt Sie dabei, die Anforderungen an den Prüfstand zu definieren und eine passende Lösung umzusetzen.