Hardware-in-the-Loop
Hardware-in-the-Loop
Datenlogging für reproduzierbare Steuergeräte- und Systemtests
Hardware-in-the-Loop (HiL) gehört zu den etablierten Testmethoden in der Fahrzeugentwicklung. Steuergeräte werden dabei unter reproduzierbaren Laborbedingungen getestet, während Fahrzeug, Sensoren oder Aktoren ganz oder teilweise simuliert werden.
Dadurch lassen sich Softwarefunktionen bereits vor der Erprobung im Fahrzeug validieren. Fehler können frühzeitig erkannt, reproduziert und analysiert werden.
Während eines HiL-Tests entstehen Kommunikationsdaten aus mehreren Fahrzeugnetzwerken sowie Messdaten aus der Prüfstandstechnik. Die synchrone Aufzeichnung dieser Daten bildet die Grundlage für die Analyse des Systemverhaltens und die Bewertung von Testergebnissen.
Typischer Versuchsaufbau
Wie werden Steuergeräte im Hardware-in-the-Loop validiert?
Bei einem HiL-Test wird das zu prüfende Steuergerät mit einer simulierten Fahrzeugumgebung verbunden. Während das Steuergerät mit realer Hardware arbeitet, werden Fahrzeug, Sensoren oder Aktoren vollständig oder teilweise durch Simulationsmodelle ersetzt. Dadurch lassen sich Entwicklungs- und Validierungstests unabhängig von einem realen Fahrzeug durchführen. Fehler können unter identischen Randbedingungen reproduziert und unterschiedliche Softwarestände objektiv miteinander verglichen werden.
Einsatz
Steuergeräte und Funktionen realitätsnah testen
Herausforderung
Synchronisierte Datenerfassung in Echtzeit
Schnittstellen
CAN / CAN-FD, LIN, FlexRay und weitere
Bandbreite
Datendurchsatz: 2-16 Gbit/s Speicherbedarf: 2-32 TB
Prüfaufbau und Testumgebung
Der Prüfaufbau eines Hardware-in-the-Loop-Systems verbindet das reale Steuergerät mit einer simulierten Fahrzeugumgebung. Sensoren, Aktoren und weitere Fahrzeugkomponenten werden durch Modelle nachgebildet und entsprechende Signale in Echtzeit erzeugt und verarbeitet.
Die Testumgebung ermöglicht es, unterschiedliche Betriebszustände und Fahrsituationen gezielt und reproduzierbar abzubilden. Auch Grenzfälle und Fehlerszenarien können simuliert werden, wodurch sich Steuergeräte und Fahrzeugfunktionen bereits während der Entwicklung systematisch testen und validieren lassen.
Testablauf und Durchführung
Der HiL-Test beginnt mit der Vorbereitung und Konfiguration der Testumgebung. Dazu werden die benötigten Fahrzeugmodelle, Kommunikationsschnittstellen und Testparameter festgelegt sowie das Steuergerät in den Prüfaufbau eingebunden.
Während der Durchführung werden definierte Testfälle automatisiert oder manuell ausgeführt. Dabei werden verschiedene Betriebszustände, Eingangssignale und Fehlerszenarien simuliert und die Reaktionen des Steuergeräts kontinuierlich erfasst.
Datenquellen und Schnittstellen
Im HiL-Test werden unterschiedliche Datenquellen und Schnittstellen eingebunden, um das Verhalten des Steuergeräts und der simulierten Fahrzeugumgebung möglichst vollständig zu erfassen. Dabei entstehen sowohl Kommunikations- als auch Messdaten, die während des gesamten Testablaufs aufgezeichnet und synchronisiert werden.
Typische Datenquellen und Schnittstellen sind:
- CAN und CAN FD
- LIN
- FlexRay
Je nach Testaufbau auch:
- Automotive Ethernet
- Analoge und digitale Signale
- RS-232
Die Zusammenführung dieser unterschiedlichen Datenquellen ermöglicht eine ganzheitliche Betrachtung des Systemverhaltens. Eine zeitlich synchronisierte Erfassung erleichtert dabei die Zuordnung von Ereignissen und bildet die Grundlage für eine zuverlässige Analyse und Bewertung der Testergebnisse.
Anforderungen an das Datenlogging
Ein HiL-System verbindet reale Steuergeräte mit einer simulierten Fahrzeugumgebung. Dabei entstehen Kommunikationsdaten aus mehreren Fahrzeugnetzwerken sowie Messdaten der Prüfstandstechnik.
Damit Testergebnisse reproduzierbar ausgewertet werden können, müssen sämtliche relevanten Daten synchron aufgezeichnet werden.
Herausforderungen im Testbetrieb
Der Betrieb von Hardware-in-the-Loop-Testsystemen stellt hohe Anforderungen an die Erfassung, Synchronisation und Analyse von Mess- und Kommunikationsdaten.
Typische Herausforderungen sind:
- Gleichzeitige Aufzeichnung mehrerer Kommunikationsnetze
- Synchronisation von Kommunikations- und Messdaten
- Reproduzierbare Testbedingungen
- Flexible Anpassung an unterschiedliche HiL-Systeme
- Analyse komplexer Steuergerätekommunikation
Datenanalyse und Weiterverarbeitung
Die im HiL-Test aufgezeichneten Mess- und Kommunikationsdaten bilden die Grundlage für eine detaillierte Analyse des Systemverhaltens. Durch die zeitlich synchronisierte Auswertung verschiedener Datenquellen können Zusammenhänge erkannt, Fehler gezielt untersucht und Testergebnisse bewertet werden. Anschließend lassen sich die Daten für weitere Analysen, automatisierte Auswertungen, Berichte oder die Dokumentation und Absicherung von Fahrzeugfunktionen weiterverwenden.
Produkt-Highlight
XORAYA N16000
Präzise Datenerfassung und Analyse für Hardware-in-the-Loop-Prüfungen
Der XORAYA N16000 ist eine Datensenke, die unter anderem in komplexen Hardware-in-the-Loop-Prüfsystemen (HiL) zum Einsatz kommt. Sie ermöglicht die zentrale Erfassung großer Datenmengen mit bis zu 15 Gbit/s. Durch die Kaskadierung mit weiteren XORAYA Datenloggern und Tastköpfen lässt sich das System flexibel um benötigte Schnittstellen und Fahrzeugbusse erweitern. Die präzise Zeitstempelauflösung von 100 ns sowie wechselbare Speichereinheiten (RSU) mit bis zu 32 TB ermöglichen eine zuverlässige Aufzeichnung umfangreicher Messdaten in anspruchsvollen Prüfstandsumgebungen.
Highlights
- Zentraler Hub zur Erfassung von Fahrzeugdaten
- Bis zu 15 Gbit/s Aufzeichnungsgeschwindigkeit
- Wechseldatenträger mit bis zu 32 TB
- Schnittstellenerweiterung über Tastköpfe und Datenlogger
Systembeispiele
Welche Produkte empfehlen wir für HiL-Tests?
Die Auswahl der passenden XORAYA Produkte für HiL-Tests richtet sich nach den individuellen Anforderungen des Prüfstands. Entscheidend sind dabei unter anderem die benötigten Schnittstellen, Datenraten, die Anzahl der Messstellen, die Prüfdauer sowie die vorhandene Infrastruktur. Dank ihrer aufeinander abgestimmten Funktionen lassen sich die XORAYA Produkte nahtlos miteinander kombinieren und zu maßgeschneiderten Data-Logging-Lösungen zusammenstellen.
Einzelner Datenlogger
Einzelne Steuergeräte oder Komponenten
- Datenlogger: z. B. N4000
- Speicher: z. B. ESU
- Software: z. B. Suite
Erweitertes System
Erweiterte Signalerfassung am Fahrzeug oder Prüfstand
- Tastköpfe: z. B. MultiProbe X1
- Datenlogger: z. B. N4000
- Datensenke: z. B. ASU
- Software: z. B. Suite + App
Datenloggerverbund
Integriertes Messsystem für umfangreiche Testprozesse
- Tastköpfe: z. B. MultiProbe X1 + Probe B12
- Datenlogger: z. B. 2x N4000+
- Datensenke: z. B. 1x N16000
- Software: z. B. Suite + App
- SDK
Persönliche Beratung
Haben Sie Fragen zu diesem Produkt oder einer speziellen Anwendung? Unsere Experten beraten Sie gerne persönlich und unverbindlich.
Services & Engineering
Wir liefern die passende Messlösung für Ihren HiL-Prüfstand
Wir realisieren kundenindividuelle Systemlösungen auf Basis unseres modularen Produktportfolios – passgenau für Ihre Anforderungen. Durch die intelligente Kombination und Anpassung einzelner Komponenten entstehen leistungsstarke, skalierbare Gesamtsysteme aus einer Hand – von der Planung bis zur Umsetzung.
Auslegung des Messsystems
Für Ihre Messaufgabe legen wir skalierbare Loggersysteme mit passenden Schnittstellen, Datenraten und Speicherkapazitäten aus.
Fahrzeug- & Prüfstandsintegration
Mit passenden Einbaulösungen integrieren wir Ihre Messtechnik in Testfahrzeuge und Prüfstände und validieren ihre Funktion.
Kabel & Kabelbäume
Passgenaue Kabelsätze und Kabelbäume sichern Signalqualität, Stromversorgung und EMV-Sicherheit in Ihrer Einbausituation.
Performance & Funktionalität
Gezielte Hardware- und Software-Anpassungen erweitern unsere Datenlogger um zusätzliche Leistung, Schnittstellen und Funktionen.
Software-Anpassung
Kundenspezifische Softwarefunktionen erweitern unsere Anwendungen und unterstützen Ihre individuellen Messabläufe.
Konfiguration & Support
Von Inbetriebnahme und Anwenderschulung bis zu Wartung und Reparatur begleiten wir den gesamten Lebenszyklus Ihrer Messtechnik.
FAQ
Die folgenden Fragen beantworten zentrale Aspekte rund um die Datenerfassung und geeignete Logging-Systeme für Hardware-in-the-Loop für Fahrzeuge.
Warum wird Hardware-in-the-Loop eingesetzt?
HiL ermöglicht reproduzierbare Tests von Steuergeräten und Systemfunktionen, bevor diese in einem Fahrzeug eingesetzt werden.
Welche Daten werden während eines HiL-Tests aufgezeichnet?
Typischerweise Kommunikationsdaten aus Fahrzeugnetzwerken sowie Messdaten der Prüfstandstechnik und Simulationssysteme.
Welche Herausforderungen entstehen beim Datenlogging?
Die synchrone Erfassung mehrerer Kommunikationsnetze sowie die Reproduzierbarkeit der Messdaten zählen zu den wichtigsten Anforderungen.
Welche X2E-Systemlösung eignet sich für Hardware-in-the-Loop?
Als zentrale Systemkomponente für komplexe Messaufbauten kommt die XORAYA N16000 zum Einsatz. Je nach Prüfaufbau lässt sich die Datensenke durch Komponenten wie den XORAYA N4000+, die Probe B12 oder die MultiProbe X1 um die erforderlichen Schnittstellen erweitern.
Für kleinere Messsysteme bietet sich alternativ die XORAYA ASU an, die sich ebenfalls flexibel mit passenden Tastköpfen und Datenloggern kombinieren lässt.
Welche Schnittstellen unterstützen X2E-Systeme für HiL-Anwendungen?
Je nach Gerätekonfiguration unterstützen X2E-Systeme CAN, CAN FD, CAN FD SIC, LIN, FlexRay, Automotive Ethernet (100BASE-T1 und 1000BASE-T1), Gigabit-Ethernet sowie analoge und digitale Eingänge und RS-232. Weitere Schnittstellen auf Anfrage.
Lassen sich X2E-Systeme an bestehende HiL-Prüfstände anbinden?
Ja. Die modularen Systeme können dazu je nach Prüfstandsarchitektur um zusätzliche Schnittstellen, Tastköpfe oder Speicherlösungen erweitert werden.
Welche Softwarefunktionen unterstützen HiL-Tests?
Je nach System stehen Funktionen wie Trigger, Filter, Live-Monitoring, Datenexport sowie Analyse- und Automatisierungsfunktionen zur Verfügung.