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Entwurf einer zentralen Kommunikationseinheit für das Entwicklungssteuergerät FI2RE

Dipl.-Ing. (FH) Hartmut Siewert
Fachhochschule Braunschweig-Wolfenbüttel
Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Ulrich Klages

Zusammenfassung der Diplomarbeit

Für den Betrieb eines Verbrennungsmotors ist ein komplexes elektronisches Motormanagementsystem erforderlich. Soll ein entsprechendes Steuergerät in der Serienproduktion verbaut werden, wird es aus Kosteneffizienzgründen so kompakt wie möglich entworfen. Die Entwicklung neuartiger Brennverfahren und die Optimierung von Ansteuerkonzepten erfordert hingegen ein anpassungsfähiges System mit flexiblen Funktionen.

Mit ihrem Entwicklungssteuergerät FI2RE (Flexible Injection and Ignition for Rapid Engineering) stellt die IAV GmbH eine entsprechend flexible Basis bereit. Optional können Komponenten zur Regelung, Ansteuerung und Auswertung in das System integriert werden.

Die Komplexität der FI2RE-Module nimmt stetig zu. Dabei stiegen auch die Anforderungen an die Systemkommunikation und die Recheneinheit. Kernproblem ist das gleichzeitige Kommunikationsmanagement und die Ausführung der Steuergerätesoftware auf einer Recheneinheit. Die aktuellen Kommunikationskanäle sind in Geschwindigkeit und Bandbreite einschränkt.

Im Rahmen dieser Diplomarbeit entstand ein zukunftorientiertes Kommunikationskonzept für das FI2RE-Steuergerät. Es wurde in Form einer zentralen Karte umgesetzt. Ein störungsunempfindliches, serielles Kommunikationskonzept schafft zusätzlich zu den vorhandenen Kanälen Freiraum für die interne und die externe Kommunikation. Die bisher verwendete Recheneinheit wurde aus dem Verbund entkoppelt. Unter gleichzeitiger Anbindung eines separaten Arbeitsspeichers wurde die vollständige Kontrolle und die dynamische Steuerung der gesamten Systemkommunikation an eine neue, zentrale Steuereinheit abgegeben. Eine flexible Eingabe- und Ausgabeschnittstelle wurde ebenso auf der Karte integriert.

Diese leistungsstarke Kommunikationseinheit befreit die Recheneinheit weitgehend von Kommunikationsaufgaben. Dadurch entsteht neuer Freiraum für zukünftige Anwendungen. So wird die effektive Rechenleistung der aktuellen Hardware gesteigert. Der damit verbundene Systemwandel des FI2RE ist jedoch mit weiterem Arbeitsaufwand verbunden. Aus betriebswirtschaftlichen Gründen wurde deshalb ein Konzept entworfen, welches einen fließenden übergang zwischen Entwicklung und praktischem Einsatz ermöglicht. Unter Beibehaltung der bereits verwendeten Funktionalitäten kann das neue Konzept sowie zukünftige Anforderungen umgesetzt und in Betrieb genommen werden.

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