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CMC Special Edition
CONTROLS, MEASUREMENT & CALIBRATION CONGRESS
Expo Center Norte – São Paulo 27 de março de 2014 Reprogramando o mundo para uma nova era da engenharia. NIDays é um evento que reúne inovadores, engenheiros, professores e pesquisadores do cenário brasileiro e internacional. Junte-se a nós no NIDays 2014 - Inscreva-se agora em brasil.ni.com/nidays
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William Fone Diretor editorial Wf@automaker.tv Alessandro Bassinelli Colaborador Marcos Cardoso Lima Costa Colaborador Dr. Gotthard Rainer Presidente Técnico
CONTROLS, MEASUREMENT & CALIBRATION CONGRESS
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conteÚDO CMC Congress
AGENDA - CMC Controls, Measurement & Calibration Congress - 2014 Unicamp
Thomas Fone CEO
National Instruments
Mauricio de Araujo Almeida Diretor
Cursos AEA
Doris Fone Diretor Financeiro
Apoio
Modifique seu carro com as interfaces CAN e o LabVIEW da NI
Programação anual de cursos da Associação Brasileira de Engenharia Automotiva
Ipetronik
Tecnologias móveis de medição suportam os testes embarcados em veículos elétricos e híbridos com alta tensão
FEV Brasil
Advanced Test and Calibration Methods for Modern Powertrains Contato AEA Suelen Assoni 11 5908-4043 relacionamento@aea.org.br AEA - Associação Brasileira de Engenharia Automotiva Rua Salvador Correia, 80 Aclimação - São Paulo - SP CEP: 04109-070 www.aea.org.br
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Diagnostics from a Distance
SIMEA
Call for papers SIMEA 2014
Eventos AEA
Programação anual de eventos da Associação Brasileira de Engenharia Automotiva
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Conecte seus sistemas eletrônicos – com um parceiro competente Development
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Modifique seu carro com as interfaces CAN e o LabVIEW da NI Visão geral
V
ocê está pensando em modificar o seu carro? Imagine a grande quantidade de possibilidades. Eu tenho certeza de que você está pensando em todas as coisas que você gostaria de fazer no seu carro para melhorar seu desempenho, aerodinâmica
ou somente a aparência. Mas antes de você começar a perguntar sobre a melhor maneira de equipar com os mais novos aerofólios e rodas giratórias, deixeme esclarecer as coisas: veículos possuem sistemas eletrônicos muito complexos que realizam várias tarefas para te manter seguro, confortável e feliz. Então quando
eu digo “modificar o seu carro,” eu estou falando sobre modificar as redes eletrônicas no seu veículo. Ao longo deste artigo, eu te darei uma breve introdução à história de como você pode modificar o seu carro, o tipo de informação que você pode obter e como você pode fazer isso usando os produtos da NI.
1. Uma breve história do diagnóstico on-board Graças à poluição, você pode mexer na eletrônica do seu carro. Sério. As regulamentações federais que dizem respeito às emissões veiculares têm sido uma força para tornar informações de diagnóstico dos veículos prontamente disponíveis para o público. Vamos dar uma olhada em um exemplo simples sobre
como esses padrões têm surgido. Em uma situação ideal completamente simplificada, cada carro tem um sistema de emissão de malha fechada. A ordem deste processo é que uma unidade eletrônica de controle (ECU) determina a relação arcombustível exata em um motor, e o conversor catalítico do veículo
transforma alguns dos gases de exaustão perigosos em substâncias ambientalmente amigáveis, sensores de oxigênio medem a reação e fornecem realimentação para a ECU, e esta usa esta realimentação para ajustar a relação ar-combustível para manter o melhor desempenho de exaustão do motor.
Figura 1. Um sistema de emissões de malha fechada simplificado em um veículo envolve uma ECU, um motor, um conversor catalítico e sensores de oxigênio. Isso parece ser um ótimo sistema, mas o que acontece quando algo dá errado, como uma falha do sensor de oxigênio? Infelizmente, quando isso acontece é criado um sistema emissão de malha aberta porque não há realimentação para a ECU
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sobre as emissões do seu carro. O seu carro ainda funcionará adequadamente, mas ele pode criar mais poluição. O problema é que existe atualmente poucos incentivos para que o motorista comum leve seu carro ao conserto nesta situação porque nesta
situação este sistema de malha aberta normalmente faz com que o carro tenha um desempenho “melhor”, porque conforme o motor erra no lado de estar com o tanque cheio, o torna mais potente!
Figura 2. Quando um sensor de oxigênio falha no sistema de emissão de um carro, não há alimentação fornecida para uma ECU, o que cria um sistema de emissão de malha aberta. Aqui é onde o diagnóstico on-board entra. Os órgãos do governo têm feito várias tentativas de criar regulamentações para reforçar os padrões de emissão. O mais comum e conhecido é chamado OnBoard Diagnostics II (OBD-II), que primeiramente se tornou um requisito federal em 1996. Desde 2008, todas as informações de diagnóstico necessárias no OBD-II devem ser enviadas em um barramento CAN (Controller Area Network) no veículo.
2. Quais tipos de informações você pode ler? A principal especificação (SAE J1979) para diagnóstico on-board define um número de parâmetros e de modos de teste que podem ser lidos no seu veículo. Em vez de revisar todos os serviços definidos, nós focaremos nos que são particularmente interessantes para quem gosta de mexer no seu carro, incluindo $01-04. Serviço $01 – Obtenção de dados de diagnóstico em tempo real: Este serviço é especialmente útil ao ler dados do seu carro em tempo real e pode ser usado para criar exibições em tempo real de parâmetros específicos do veículo para data-logging. Dentro deste serviço, você pode solicitar determinados IDs de parâmetros (PIDs – parameter IDs) que correspondem a um valor ou variável de uma ECU, como velocidade do motor, velocidade do veículo e mais. Existem PIDs comuns que podem ser lidos na maioria dos veículos, mas tenha em mente que pode haver alguns PIDs que são específicos de determinados veículos ou OEMs. Serviço $02 – Obtenção de dados congelados: Você já ouviu a piada sobre a misteriosa caixa preta dentro do seu carro que permite que o governo assista todos os seus movimentos? Bem, isso não é usado pelo governo para te observar de perto. Sempre que ocorre um código de falha em um carro, um pequeno histórico de dados levando a esta falha é registrado. Isso é uma ferramenta extremamente poderosa para análise de falhas.
Serviço $03 – Obtenção de códigos de problemas: Alguns de vocês podem pensar nisso como a faca e o queijo para uma loja de autopeças. Este serviço retorna códigos DTC que explicam por que a sua luz de verificação do motor está acesa.
Serviço $04 – Limpeza de códigos de problemas: Você já pagou mais de R$ 200 reais para desligar a sua luz de verificação do motor? Agora, você talvez queira parar de ler. Isso é o serviço usado para fazer isso. Mas antes de você começar a chamar este serviço por sua conta para desligar a luz de verificação do motor, lembre que o seu motor ainda armazena os DTCs por algum tempo e também registra a última vez que a luz foi desligada, então isso ainda tem que ser feito por um profissional.
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3. Como mexer no seu carro por conta própria com as ferramentas da NI Agora nós chegamos à parte boa. Como você pode mexer no seu próprio carro para obter essas informações? Aqui estão as ferramentas da NI que você precisa: NI LabVIEW: Este software de projeto de sistemas é para desenvolver a sua própria aplicação de diagnóstico de veículos. NI Automotive Diagnostic Command Set: Este é o principal componente de software que você pode usar com o software LabVIEW e as interfaces de hardware CAN da NI. Este conjunto de comandos possui APIs intuitivas de alto nível para criar a interface com o diagnóstico do veículo enquanto abstrai o usuário dos detalhes de baixo nível dos protocolos de diagnóstico. Interfaces CAN USB da NI: Essas interfaces CAN são portáteis e podem ser usadas para criar a interface com a rede de diagnósticos do veículo. Cabo CAN OBD-II: O cabo CAN conecta a sua interface CAN da NI diretamente à porta OBD-II do seu carro. Depois de obter todas as ferramentas, você pode desenvolver a sua aplicação desejada no LabVIEW e conectar o seu sistema diretamente no seu veículo.
Figura 3. Mexa no seu próprio carro conectando o seu laptop contendo sua aplicação, desenvolvida com o Automotive Diagnostic Command Set à sua interface CAN da NI e então conectar com o cabo diretamente à sua porta OBD-II. Aqui está um exemplo de interface de usuário de uma aplicação que eu desenvolvi para ler algumas das informações do meu carro. Você verá que eu tenho algumas das informações típicas que a maioria dos carros possuem em seus painéis, e eu também tenho acesso a várias outras coisas que eu acho interessante monitorar.
Figura 4. Aplicação de exemplo para mexer no seu carro
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CURSOS
2014 29 e 30 de Março
Motores - Módulo I
30 e 31 de Março
Lubrificantes - Módulo I Concepção, Fundamentos e Lubricantes para Motores de Combustão Interna
10 e 11 de Abril
Rede CAN - Módulo I
08 e 09 de Maio
Gerenciamento de Projetos - Módulo I
15 e 16 de Maio
Suspensão Veicular
22 e 23 de Maio
Eficiência Energética
30 e 31 de Março
Combustíveis Destilados - Módulo I Das Gasolinas aos Oxigenados: Projeto, Qualidade e Desempenho nos Motores
28 de Julho
Conhecendo o ARLA 32
07 e 08 de Agosto
Dinâmica Veicular
14 e 15 de Agosto
Motores - Módulo II
28 e 29 de Agosto
Plásticos
11 e 12 de Setembro
Gerenciamento de Projetos - Módulo II
18 e 19 de Setembro
Rede CAN - Módulo II
02 e 03 de Outubro
Eficiência Energética
16 e 17 de Outubro
Lubrificantes - Módulo II Lubrificantes para Transmissões, Análise de Óleos Lubrificantes, Manuseio, Armazenamento, Transporte e Descarte
30 e 31 de Outubro
Instrumentação e Aquisição em NVH
13 e 14 de Novembro
Combustíveis Destilados - Módulo II Do Querosene ao Biodiesel: Projeto, Desempenho nos Motores
17 e 18 de Novembro
Projeto de Produto Ambientalmente Amigável
Mais informações no site: www.aea.org.br Ou entre em contato conosco: 55 11 5908 4043 cursos@aea.org.br
Qualidade
e
Tecnologias móveis de medição suportam os testes embarcados em veículos elétricos e híbridos com alta tensão Novas tecnologias, novos requisitos de segurança
A
tendência da indústria global com relação às novas unidades de veículos elétricos e híbridos de alto desempenho criou um novo conjunto de requisitos de teste para os fabricantes e entidades de manutenção. Novos sistemas clamam para o uso de acumuladores embarcados de energia elétrica e unidades de acionamento com requisitos de energia à bateria que sejam capazes de suportar até 1000 volts, dependendo do tamanho e tipo do veículo. Tais sistemas de alta tensão são comumente conhecidos por seu uso estacionário dentro de aplicações de geração e distribuição de energia. No entanto, estes sistemas ainda não estão suficientemente adaptados para as aplicações embarcadas em veículos, embora não deixem de ser cada vez mais populares entre os fabricantes de veículos elétricos e híbridos. É importante entender que se as unidades de veículos elétricos
e híbridos fossem construídas da mesma maneira que os sistemas embarcados tradicionais 12 -, 24 ou 42-Volts (nominal), o resultado seriam requisitos excessivamente elevados no que diz respeito aos aspectos de energia, e assim, altos custos para o usuário final, afetando em última análise a capacidade de um fabricante de introduzir um novo veículo a um custo competitivo para o mercado. Dado que a energia elétrica é um subproduto da corrente e tensão, a tensão do sistema embarcado em um veículo elétrico ou híbrido deve ser aumentada consideravelmente para manter as correntes dentro dos limites “razoáveis”. Entre seus benefícios, o aumento nos valores de tensão embarcada pode diminuir a necessidade de secções nos cabos, otimizando a eficiência do sistema. Para garantir o melhor desempenho de um veículo elétrico ou híbrido, vários especialistas técnicos devem realizar inúmeros testes durante o processo de desenvolvimento do produto.
Sistemas móveis de aquisição de dados adequados são instrumentos vitais para assegurar a capacidade do sistema, a funcionalidade e a eficiência. Além disso, a incorporação adequada dessa tecnologia como uma fonte de energia embarcada viável dentro de um veículo elétrico ou híbrido requer um compromisso absoluto com rigorosos testes de segurança e a compatibilidade para suportar hardware e acessórios a fim de mitigar os riscos. Este artigo fornece uma visão geral de um sistema típico de alta tensão embarcado, ao discutir parâmetros comuns de teste de veículos elétricos e híbridos, com uma explicação detalhada de questões importantes de segurança e precauções recomendadas associadas ao uso desta tecnologia. Uma visão geral das tecnologias de medição IPETRONIK mais comumente especificados para estes tipos de aplicações serão usados para ilustrar o todo.
Entendendo um sistema embarcado típico de alta tensão Um sistema embarcado típico de alta tensão pode ser organizado em duas áreas principais: a rede de corrente contínua (tensão DC) do próprio dispositivo de armazenamento de energia; e a rede de corrente alternada trifásica da unidade regulada-RPM, (corrente alternada, 3 ~ AC). A imagem 2, à direita, fornece um diagrama em blocos típico de circuitos contínuos e alternados, que podem ser encontradas dentro destes sistemas. Por favor, note que todas as precauções universais de segurança, assim como aquelas específicas para áreas de tensão AC ou DC, devem ser seguidas em todos os momentos. Imagem 2. Diagrama em blocos de circuitos embarcados contínuos e alternados.
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Parâmetros de Medição Comuns O balanceamento de carga das unidades é um parâmetro chave na medição de sistemas para veículos elétricos e híbridos. Em particular, os estudos sobre o comportamento de carga e descarga e de eficiência dos dispositivos de armazenamento de energia embarcados, baterias de alta tensão e sistemas de refrigeração da bateria (tanto para células individuais quanto para sistemas mais genéricos)
são pontos importantes a serem considerados durante o projeto. O desempenho do motor, do gerador, o comportamento do conversor da carga e a eficiência dos componentes também podem ser testados. De modo geral, os testes de unidade são normalmente efetuados pelo fabricante numa bancada de teste mesmo. Por conseguinte, o objetivo principal do ensaio é detectar as tensões e correntes
dentro da escala de corrente contínua, e se necessário, de corrente alternada. A aquisição de dados de tensão dentro desse tipo de ambiente de teste é realizada diretamente no ponto de medição de contato mais adequado. A aquisição de dados atuais do sistema pode ser facilitada através de um resistor shunt para dividir a corrente do condutor principal, ou por meio de um alicate de corrente amperimétrico.
Requisitos Rigorosos de Instrumentação em Estrada Testes de veículos elétricos e híbridos em estrada podem demandar quantidades consideravelmente maiores de aquisição de dados e requisitos de fiação do que as normalmente encontradas dentro de aplicações estacionárias. Requisitos de aplicações embarcadas podem representar desafios adicionais por várias razões. Em primeiro lugar, os dados coletados durante um teste de estrada típico, ou a bordo do veículo em um ambiente típico de pista de teste requerem instrumentação de alto nível para que se obtenham dados confiáveis após terem sido submetidos a choque e vibração mais elevados do que o usual. Estas variáveis colocam maiores exigências mecânicas, ou de “desgaste”, mediante sistemas de aquisição de dados e seus componentes de apoio.
Em segundo lugar, ambientes de teste a bordo de um veículo tendem a ter um espaço mais confinado no que se refere a garantir um local apropriado para a fiação e para a instalação dos dispositivos de aquisição de dados. Estas limitações de espaço, combinadas com o risco adicional do atrito de vibração, podem atrapalhar as pessoas envolvidas nas medições se os equipamentos não forem instalados corretamente. Fiações também podem ser danificadas ou cortadas durante o teste ao entrarem em contato com partes afiadas do veículo. Os cabos também podem ser inadvertidamente esmagados ou arrancados durante o teste, afetando a integridade da medição e comprometendo a segurança. Finalmente, o risco de danos aos componentes montados
após o teste é consideravelmente maior nas aplicações embarcadas, porque eles simplesmente não foram projetados com cabos de bitolas grossas o suficiente ou com proteção mecânica adicional (por exemplo, tubo de proteção para os cabos ou fios à prova de esmagamento). Se o dano a um sistema embarcado de alta tensão não for detectado a tempo, pode resultar em conseqüências indesejáveis, que vão desde a perda da funcionalidade do sistema até danos pessoais graves. Assim, as maiores demandas de testes em veículo apelam para o uso de um sistema de aquisição de dados altamente resistente, e especialmente, um que possa ser facilmente instalado com cabos em áreas de díficil acesso no veículo.
Considerações Adicionais de Segurança Humana Os requisitos de alta tensão para veículos elétricos com sistemas embarcados, em combinação com o seu uso móvel, exigem uma atenção maior à segurança humana. Os engenheiros de teste, técnicos e pessoal de manutenção que estão envolvidos devem estar cientes dos riscos consideravelmente mais altos de perigo associados aos testes com essas correntes elétricas, particularmente, os erros acidentais que podem resultar em correntes que fluem acidentalmente através do corpo humano, causando ferimentos graves ou mortes.
A corrente contínua encontrada dentro dos componentes de um veículo elétrico é exteriorizada em níveis muito mais elevados do que a corrente alternada típica. A exposição humana prolongada a esta corrente pode causar danos térmicos ao corpo, incluindo queimaduras e alterações em tecidos celulares. Além disso, o efeito do arco voltaico ao interromper circuitos de corrente contínua com alta indutância requer uma atenção especial, pois a manipulação indevida de corrente alternada pode causar convulsões (causadas ao ficar
segurando a fonte de corrente), arritmias cardíacas e respiratórias ou parada cardíaca. Isto é devido à sobreposição de sinais elétricos no sistema nervoso central humano para aqueles que ficam dentro do sistema de acionamento elétrico sob teste, com consequências potencialmente negativas encontradas mesmo em correntes de cerca de 20 a 50 mA. Como uma precaução de segurança adicional, é altamente recomendado como a melhor prática que os testes nestes sistemas sejam realizados exclusivamente por especialistas
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com extensa formação na especialidade de “eletricistas de alta tensão.” Somente os profissionais de teste que estão totalmente informados sobre os riscos associados à manipulação destes sistemas elétricos podem avaliar adequadamente e, assim, assegurar a proteção contra os potenciais riscos elétricos. Além disso, as seguintes diretrizes regulatórias são recomendadas pela VDE - Associação Européia para Elétrica, Eletrônica e Tecnologias de Informação para a segurança adicional de especialistas de medição que trabalham com veículos elétricos e híbridos: Desconexão
Desconexão em aberto da bateria de alta tensão (imagem 3)
Proteção contra conexão
Remoção do link fusível
Verificação da Desconexão
Garantir um detector de tensão apropriado, pré-verificação
Aterramento e curto-circuito (incluindo em sistemas multi-embarcados)
Verificação do uso de um conjunto de cabos adequado
Cobertura de partes vivas adjacentes (incluindo em sistemas multi-embarcados)
Uso sugerido de um tapete de borracha apropriado ou similar para propósitos de aterramento
A IEC 61010-1 também estabelece normas sobre o tipo de instrumentação necessária para este tipo de teste. No mercado norte-americano existem as especificações de segurança adicionais, conforme estabelecido pelo orgão administrativo que cuida da segurança de trafego nacional (NHTSA), incluindo testes realizados para a FMVSS 305: A norma de veículos elétricos deve ser seguida a risco, bem como critérios de desempenho estabelecidos pela SAE J1798, Práticas Recomendadas para Avaliação de Desempenho de Módulos de Bateria para Veículos Elétricos, além das diretrizes rigorosas “Underwriters Laboratory (UL)” e outras normas. Como um novo mercado dentro do segmento de transporte global, vários novos padrões de testes de veículos elétricos e híbridos ainda estão em desenvolvimento atualmente, com revisões em curso e novos lançamentos programados para este ano. Imagem 3.
Compreendendo os riscos para garantir a segurança
Um sistema típico de alta tensão embarcado é projetado de forma semelhante a uma rede de TI. Em outras palavras, o sistema embarcado não tem uma baixa ligação ôhmica com as peças condutoras, tal como uma carroceria de veículo ou um chassis. Para evitar os riscos e danos associados com a descarga eletrostática indesejada, existe uma alta resistência entre os pinos e a massa do veículo por meio de um elemento RC. A segurança dessa conexão deve ser sempre verificada antes do trabalho no veículo. A Figura 4 mostra um diagrama esquemático que descreve a relação típica utilizada pelo circuito de corrente contínua de uma bateria de alta tensão. Após a revisão do esquemático, várias conclusões podem ser tiradas. Em primeiro lugar, um erro de isolamento
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simples no sistema (ligação única para a massa do veículo) não é um perigo potencial, desde que não ocorram outros erros de isolamento ao mesmo tempo. Assim, para garantir a segurança, o primeiro erro de isolamento deve ser detectado e corrigido imediatamente. A melhor prática da indústria sugerida para reduzir os riscos associados com erros de isolamento é garantir o bom controle
Figura 4. Circuito de corrente contínua de uma bateria de alta tensão.
de isolamento de ambos os condutores de alta tensão contra a massa do veículo. Assim que o isolamento fica abaixo do valor mínimo, o sistema precisa ser verificado e reparado imediatamente. Um desligamento imediato, no entanto, ainda não é necessário. No que se refere a um sistema elétrico embarcado de alta tensão, a massa do veículo está em meia tensão do sistema, ou normalmente, 500V e 250V. Isto significa que todos os dispositivos de medição a bordo, incluindo os sistemas de aquisição de dados, absolutamente requerem isolamento galvânico separado para evitar possíveis erros e riscos de danos pessoais.
Aquisição de Dados - Dicas de instalação Para garantir a segurança e o desempenho dos sistemas embarcados de aquisição de dados dentro dos circuitos de alta tensão dos veículos híbridos e elétricos, devem ser montados cabos de medição adequados e também mantidos de uma forma segura. Cabos e fixações comuns não são suficientes para este tipo de teste. Todos os cabos condutores de alta tensão IPETRONIK são isolados duplamente com um núcleo de isolamento branco sob o fino isolamento externo preto ou vermelho. Portanto, mesmo os danos leves podem ser facilmente detectados antes de um potencial risco de segurança ocorrer (Imagem 5) e o cabo correspondente pode ser trocado imediatamente. Uma medida de proteção adicional é a utilização de um “pré-escalador” juntamente com o cabo de alta tensão. Este acessório é posicionado diretamente no ponto de contato de medição e é normalmente integrado no plug terminal ou em um invólucro separado, tal como o limitador de corrente de alta tensão (Imagem 6). O limitador mantém a corrente do sistema num valor máximo de 2 mA, um nível considerado muito inferior aos limites ditos como prejudiciais ao corpo humano. O uso do limitador de corrente evita um potencial curto-circuito do sistema ou condições de arco que poderiam surgir de um erro no sistema de medição subsequente.
Imagem 5.
Imagem 6.
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Hardware IPETRONIK atende às exigências de segurança Devido às normas de segurança rigorosas, tais como aquelas estabelecidas pela IEC 61010-1, categorias I a IV, instrumentos de teste e medição podem ser especificados para suportar os testes de unidades de veículos elétricos e híbridos de alta tensão. O divisor Iso de alta tensão IPETRONIK certificado pelo TÜV, bem como o sistema de aquisição de dados Iso de alta tensão de quatro canais, são autorizados para aplicações conforme estabelecido na categoria I, para até 1000 VDC,
e categoria II para até 600 VAC . Portanto, eles podem ser usados para atender todos os requisitos de aquisição de dados de voltagem na faixa de alta tensão DC até 1000V. Observe também que quando a medição for feita com alicate amperimétrico que este, bem como o sistema de medição subsequente (por exemplo, o multímetro) deve corresponder à categoria de medição adequada. O Iso divisor de alta tensão pode ser usado para aplicar com segurança
um alicate amperimétrico em sistemas de alta tensão, para o uso com qualquer sistema de medição IPETRONIK ou aplicações estabelecidos nas categorias IEC I e II. Outra alternativa é a utilização do sistema iso de alta tensão de aquisição de dados, que pode ser usado como um sistema compacto de quatro canais com saída direta CAN. Este hardware permite o balanço de potências seguro e eficaz na área de corrente contínua.
Imagem 7. High Voltage Iso Divider
Imagem 8. High Voltage Iso DAQ
Imagem 9. WT 3000
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Circuito Conversor para Aquisições de Dados Como mencionado anteriormente, as aquisições de dados AC no circuito entre o conversor de freqüência e o drive (motor / gerador) são requisitadas com menos frequência, pois pontos de dados-chave são geralmente detectados em cela de teste. Ensaios do lado AC requerem o uso de dispositivos de medição que correspondem no mínimo com a categoria IEC III, uma vez que devem estar aptos ao manuseio com segurança de surtos de tensões de até 6000 V com uma tensão nominal de 600
V CA. Um exemplo de um sistema adequado é o analisador de precisão de potência Yokogawa WT 3000M. O sistema oferece uma detecção rápida e precisa do balanceamento completo de potência nas três fases da rede AC com uma precisão básica de ± 0,02% - também com os sinais PWM comuns de 10 - 20 kHz de motores elétricos e híbridos. O software de aquisição de dados IPETRONIK IPEmotion™ oferece um plug-in de hardware Yokogawa para analisadores de potência da série WT que configura
e aquisita confortavelmente os dados, com a habilidade de calcular os balanços de energia e potência on-line em formato de tempo real. Todas as configurações de escalonamento de sinal e taxa de aquisição de dados são definidos dentro da interface de usuário do software. Os dados adquiridos podem ser avaliados com a função de análise IPEmotion™ ou diretamente convertidos em formatos de dados comuns e guardados para análises posteriores online.
tecnologia de medição modular IPETRONIK oferece um meio de aquisição de dados embarcados rápido, preciso e seguro dentro dos sistemas elétricos de alta tensão, com hardware que atende aos padrões regulatórios globais. A equipe da IPETRONIK é bem versada em novas exigências para testes de veículos elétricos e híbridos e está disponível para ajudar o cliente a escolher as técnicas mais adequadas, bem como hardware, software aplicável, cabos e acessórios para equipar veículos
novos ou testar os seus respectivos componentes. Cada membro da equipe de suporte técnico da IPETRONIK também concluiu com êxito a formação de “Eletricista de alta tensão para células a combustível e veículos híbridos”, com um compromisso contínuo de permanecer na vanguarda da evolução das normas internacionais de segurança. Para mais informações sobre a gama de produtos IPETRONIK, por favor visite www.ipetronik.com .
Conclusão Os testes embarcados nos sistemas de alta tensão de veículos elétricos e híbridos criam um número crescente de novas e mais rigorosas exigências regulatórias de segurança. Os erros cometidos durante este tipo de teste podem ter consequências graves, incluindo danos pessoais. Para evitar riscos potenciais e reduzir o tempo de parada, todas as operações devem ser planejadas e executadas com total consideração de todos os aspectos de segurança necessários. A
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Advanced Test and Calibration Methods for Modern Powertrains
PAPER
Oliver RĂźtten, Rainer Thiele FEV Brasil
ABSTRACT
M
odern powertrains have a growing number of advanced features. Naturally aspirated port fuel injected gasoline engines are now equipped with variable camshafts and variable intake systems as well as thermal management. The new generation of turbo direct injection engines
of the embedded system is being investigated in Hardware-in-theLoop test benches, but still not state-of-the-art in the current development process. In order to reduce development time and find a balanced optimum, a mixed approach is proposed using full mathematical test planning and regression modeling in base engine
the system characteristic itself can be used to find the optimum. Additionally the methodology integrates the developing engineer’s experience especially in areas of non-linearity. The calibration engineer in the vehicle faces even more complex system behavior. Drive ability tools are proposed to give objective drive maneuver
uses variable camshafts for scavenging to increase the low end torque and has complex injection split strategies for knock reduction and catalyst heating. The growing number of labels and the engine complexity require a control unit parameter calibration with advanced methods and tools. Real time simulation of powertrain and vehicle together with automatized parameterization
map areas, where the system behavior is known and often linear or can be expressed by a polynomial approach. Procal, a Design-of-Experiment calibration tool is presented. The tool is based on the software platform TopExpert and allows different types of model approaches. The TopExpert-WarmUp-calibration tool uses the effect that small deviations from the setpoint can be linearized. Thus
evaluations using an acceleration sensor at the driver’s seat. For OBD sensor and actuator failure simulation a direct integration of manipulating hardware in the wiring harness devices is required. This method avoids the necessity of aged components. For this purpose a flexible control unit has been developed as well as a specific lambda sensor aging simulation tool.
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NEW CHALLENGES FOR THE ENGINE CONTROL Brazilian automotive industry has seen an impressively strong increase of new vehicles in the commercial and in the passenger car segment. New legislation requirements came along as antibreak systems and airbags, fuel consumption fleet regulation and more stringent emission limits as well as OBD legislation constraints. Along with this the Brazilian customer demands are increasing towards higher amount of performance, comfort and drive ability as well as safety level. Major driving force for the future will be the need for CO2 reduction to reduce the
greenhouse emissions. Powertrain technical approaches have to include new advanced features in order to give the appropriate answers. The share of automatic transmission will rise in the future. The new turbo direct injection technology is introduced and in general the powertrains show a high degree of new controllable components, which results in a higher complexity and variability for the control. The vehicle mass and installed propulsion power has
been increasing in the last years and will do so in the future. Therefore the engine operation moved to a lower load point distribution on an average. In order to reach the tighter fuel consumption targets powertrain engineers rated the part load efficiency as decisive. The technologies developed to production tried to reduce losses of the engine, when driven in part load. Consequently the solutions for spark ignition engines were lean burn or high residual gas or early intake closing to avoid pumping losses and enhance the lower load combustion efficiency.
The latest development trend in combustion engine design is still driven by the part load efficiency requirements. But modern transmissions and more accurate noise-vibration-harshness (NVH) vehicle layout allow lower engine speeds and can to a certain extent rise the statistical average engine load up again. The downsizing of the engine moving to a lower number of cylinders and reduced displacement is the current overall trend not only in gasoline but
also to a lesser extent in Diesel engine design. The downsizing approach also shifts the operation points to higher loads. The way to realize this is an enhanced full load performance by a new turbo engine technology with relatively high compression ratio feasible due to new direct injection techniques, which reduces knocking. Low end torque performance is increased by several means. One very effective measure is the scavenging of the combustion chamber with air. A variable camshaft on intake and exhaust is required to realize large overlapping opening periods of intake and exhaust valves. Due to the fact that the powertrain layout is now done in a way that the engine is operated closer to the optimum efficiency area, the actual development activities try to include the optimum engine efficiency load and speed area for improvement strategies. In this range the throttle losses of the engine are minimal and the combustion phasing and combustion speed also closer to the desired optimum thermodynamic process with heat release in top dead centre. The major influencing factor remaining is the compression ratio allowing an efficiency increase following the equation:
The variable compression ratio is a technology to work on the main influencing parameter. Fig 1 shows a solution with a variable conrod that is controlled via oil pressure. The conrod is extended or compressed and allows a switching between a lower and a higher compression ratio value. A fuel consumption reduction of approx. 5% was demonstrated in the emission cycles FTP and NEDC.
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The challenge for the control unit development and the parameter finding in the engine control maps will be increased by the new technological solutions. Every new variability step in the engine control leads to an exponential increase in required measurement and ECU calibration data: A classical port fuel injection naturally aspirated engine with fixed camshaft timing required a base mapping operation point number of e.g. 12 x 10 = 120 points, assuming 12 speed breakpoints and 10 load break points. Assuming you vary your only adjustable parameter, the ignition advance, in 5 steps you result in 600 measurement points, easily to be done on an engine test bench within some days. In case there is not only the ignition advance as adjustable parameter the effort increases: E.g. an engine with turbo direct injection and variable camshafts has as additional adjustable parameters: Number of injections (often up to 3) Injection timing of every single one of these injections Injection pressure Intake cam timing Exhaust cam timing Intake system variability
Figure 1: Variable compression ratio conrod
In a full factorial measurement plan with 5 levels this results in 120*57 = 9 millions and 375.000 points. The Brazilian flex fuel capability (assuming also 5 levels, i.e. 5 ethanol quantities) will give it one degree more and result in 46 millions and 875.000 points! The same applies to the complexity of the vehicle calibration. In order to cope with the new challenges the ECU development work is not feasible without intelligent and more efficient methods. FEV developed a number of calibration support tools using a uniform platform TopExpert with a graphical user interface designed for easy handling.
CALIBRATION METHODOLOGY APPROACHES Engine test bench automatic mapping of the engine requires sophisticated control and survey methods. Different systems are on the market and serve as overall test cell manager. These systems are in communication with combustion surveillance or indication systems, emission analyzers and test bench operating systems as well as the engine control unit and automatically scan the complete map and can reduce the number of measurement points by intelligent automatically run preselection algorithms. Design of Experiment, a test planning method based on regression modeling and involving statistical analysis is another way to reduce the measurement load significantly. The success in modeling depends very much on the experience of the calibrating group and incorrect planning can lead to wrong or deficient regression modeling. The best practical approach is a combination of both realized in the TopExpert Procal tool for statistical methodology, see fig. 2: In a multiple model approach run automatically on test bench the error can be minimized. The idea is to do regression modeling only within a sub space of the total multidimensional space. This sub space should have a known functional property that can be described by polynomial approach. Uncontrolled influencing factors can be analyzed to improve the accuracy of the model. To give a simple example: Base calibration of a gasoline engine tries to define torque and air charge as a function of intake pressure, spark advance and engine speed. A gasoline engine mapping can be limited to operation areas around defined engine speeds, but extended over a larger load range. Splitting up the overall model in such submodels uses the engineer’s expertise: air charge has an almost linear dependency upon intake pressure, is independent from spark advance and the internal torque is linear to the air charge and has an exponential function upon spark advance. Upon speed different intake and exhaust wave dynamics will lead to a non-linear and unknown behavior and would increase the error in the regression model. The described metho-dology can also be used effectively in emission optimization. Multiple injection strategy with a direct injection engine is especially useful after cold start and during catalyst heating. The catalyst heating period is characterized by an operation aiming at supplying maximum exhaust enthalpy with lowest hydrocarbon emission. Fig 3 shows a variation at a defined engine speed for ethanol E100 operation for Brazilian market. Fuel quantity of injections and injection timing were varied to find optimum parameters. The figure shows hydrocarbon emission and standard deviation of the combustion. The parameters end of injection 2 and start of injection 1 are shown as an extract of the total regression model. As expected the start of the first injection had little influence as long as it was not reaching 320°CA before TDC in order to avoid collision of the spray with the
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piston surface. The end of the second injection had a second optimum operation point for high quantities of fuel in the second pulse and very late injection close to the ignition. At a comparable level of exhaust temperature the fuel loss by oil dilution was minimal for latest 2nd injection. Therefore the decision went for this strategy. Figure 2: Multiple models in Design-of-Experiments Also after catalyst heating 340 THC [ppm] THC [ppm] THC [ppm] the emission as 320 1200 well as drive ability 300 1300 quality depend on 280 1400 the combustion 260 1500 properties. For a 240 1600 gasoline engine 220 1700 the mixture during 200 warm up operation 180 340 should be kept in standard deviation IMEP [bar] standard deviation IMEP [bar] standard deviation IMEP [bar] 0.025 320 an optimum range 0.05 300 as lean as possible 0.1 280 but avoiding misfire 0.15 260 and minimizing NOx. 0.2 240 The experienced 0.25 220 calibrator will include 0.3 200 his knowledge and try 180 to calibrate a mixture 50 40 30 20 10 0 50 40 30 20 10 0 50 40 30 0 EOI 2 [°CA before ignition] EOI 2 [°CA before ignition] EOI 2 [°CA before ignition] air to fuel ratio close to stoichiometric air Figure 3: Regression analysis in catalyst heating operation point 1250rpm, 2.5 bar fuel ratio on the rich BMEP, 30°C coolant side and increasing this enrichment towards very low lambda values for extremely cold temperature. The control unit measures or simulates a characteristic temperature for combustion chamber wall film and ignition delay effects, normally out of the coolant temperature in the engine block. TopExpert gives a variety of tools to support this calibration directly in the vehicle: 50:50
25:75
SOI 1 [°CA BTDC]
SOI 1 [°CA BTDC]
75:25
TopExpert-Warm-up-Analysis can simulate the injection correction function and thus simulate offline on desktop an improved air to fuel ratio result out of a new calibration approach. The calculation uses a linearized dependency of fueling and lambda deviation around the setpoint and avoids complex time consuming system modeling. A graphical use interface allows the engineer to do the optimization easily. TopExpert-Speed-Analyser will serve as driver’s guidance and allows running test drives on road. The tool can be used as add on to any vehicle calibration interface or even using direct vehicle speed signal inputs. The tool was developed in collaboration with calibration engineers. The calibrator’s laptop serves as driver’s guidance to run standard or any other programmable speed profiles. It supplies the calibrator with tolerance bands and drive error statistics. Together with experience based pre calibration it allows to do a good part of the job on simple chassis dyno’s or on the road. TopExpert-Dwell-Time-Analyzer supplies histograms and map distribution profiles to evaluate the quality of the analyzed operation map area in the vehicle. Top-Expert-Maximum-CM gives the opportunity to use the measured lambda deviation and fill calibration maps automatically.
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Figure 4: TopExpert drive ability analyzer
Subjective driver’s impression is always a final step in vehicle development and the first step for a potential buyer of the car. But the subjective evaluation does not guarantee a successful and efficient development process. FEV developed a number of evaluation tools in TopExpert to find objective performance and driveability assessment and criteria. TopExpert Shift Analyzer can evaluate shifting of automatic transmissions using different jerk and torque lag criteria. TopExpert Drive Ability Analyzer can evaluate accelerations and decelerations, tip-in- and tip-out-response behavior of the vehicle. The system works as add on to calibration interfaces and requires only an acceleration measurement on the driver’s seat. The tool automaticall detects characteristic driving situations and gives objective assessment, see figure 4. Another TopExpert based software tool with specific hardware is the high resolution ECU I/O signal recording system that is used for start and stop signal analysis and calibration as well as all other crank angle based signal evaluation as injection timing for direct injection engines. The device gives a time and crank angle based analysis of all signals, see figure 5. The crank angle and camshaft phase signals are used as base for the calculation and can also be made visible on the analysis sheet. The tool has a graphical user interface for engine parameter information input as e.g. valve timing input for intake and exhaust opening and closing or valve opening duration. The tool is very useful in situations, where the typical calibration interfaces do not give direct insight to signal accuracy. Examples for applications are injection and ignition pattern analysis during cold start and start-stop-optimization. Also the synchronization process can be evaluated in high resolution. The OBD calibration for European and US compliant projects is often consuming most of the calibrator’s resources. On Board Diagnostics (OBD) legislation requirements are also being tightened in Brazil with the new PROCONVE6 regulation. The requirements are now broader compared to the beginning of OBD legislation. Only to give examples of global trends: US legislation included comprehensive components failure diagnostics. A comprehensive component does not belong to the aftertreatment system in any way, but is defined as a system, where a malfunction could interfere with emissions and therefore it has to be monitored. US and European legislation oblige the manufacturer to monitor the activity of the monitoring function. A statistical minimum of successful OBD diagnostic function runs per trip has to be carried out, stored in the control unit and documented to the authority, the rate based monitoring. TopExpert has tools for automated calibration of all main diagnostic functions.
Figure 5: High Precision Signal Analysis Device
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Figure 5: FEV actuator and sensor manipulation control unit
A flexible manipulation control unit is also available to simulate a wide variety of signal errors on all current types of sensors or actuators, see figure 5. A Matlab-Simulink-Interface allows different project specific signal manipulation transfer functions. The main OBD intention is the diagnostic of the catalyst or catalyst system itself. The diagnostic procedure based on oxygen storage capacity degradation is used for a long time efficiently. The oxygen storage capacity is monitored with two lambda sensors, one upstream catalyst and the other one downstream. The monitoring uses single rich lean jumps or oscillations rich lean forced by the ECU control. The downstream lambda sensor will react delayed or in a damped characteristic. The delay or damping effect correlates to the oxygen storage and therefore the ageing state of the catalyst. Aged or poisoned lambda sensors can also show a delayed signal. Therefore also Brazilian legislation requires a diagnostic of the lambda sensor upstream catalyst. TopExpert supplies a Diagnostic Figure 6: Diagnostic Failure Simulation Failure Simulation electronic device (DFS) that is connected to (DFS) for lambda sensor failure simulation the lambda probe wiring loop and is able to disturb the lambda sensor signal in order to simulate the failure. Different malfunction patterns as delay or slow signal or offset voltage can be defined, see fig. 6. The parameter setting is easily done via a graphical user interface. The DFS device can be used for all types of current lambda sensors as binary types or wide range sensors. The next step to automated ECU parameter calibration is the use of Hardware-in-the-Loop (HiL) benches, see figure 7. The ECU can be connected with the wiring harness to a simulation environment. A computer is basically simulating the engine and vehicle reactions to the ECU output signals and generates input signals corresponding to the engine sensor readings. The current mainstream calibration depth is signal input and output check, OBD signal Figure 7: Hardware-in-the-Loop bench for control unit calibration in a checks as well as plausibility monitor simulated environment calibration. Also synchronization and state machine routine calibration is effectively done as well as any CAN or control interface calibration. In principle the complexity of the models used in the HiL computer is not limited. FEV has not only mean-value models available but also a large number of real time plant models describing the engine combustion process. Software testing is also done effectively via automated scripts and function specific test cases.
CONCLUSION
The new engine generations of turbocharged direct injection gasoline engines as also modern diesel engines have seen an exponential increase of base map parameters. This is due to the fact that new variability increased the parameter amount. The testing and programming of the ECU parameters and maps did not only increase for base testing, but also for emission optimization and drive ability development. New methods and tools have to be used in order to keep the time schedule. The ideal approach is a balanced methodology with simulation in engine map areas with more linear characteristics and well known system reaction combined with the calibrator’s expertise and understanding. FEV’s TopExpert toolbox supplies a number of desktop calibration tools. Procal is an dedicated Design-of-Experiment tool optimized for stationary engine calibration purposes. Drive ability tools give an objective evaluation of drive manoevers. With high resolution measurement the dynamics in engine start and stop can be analyzed. The vehicle speed tracer can serve as driver’s guidance. OBD tools simulate the malfunction of any component, sensor or actuator. A flexible additional OBD control unit was developed with interfaces to the calibration system and to a rapid prototyping environment. The device allows any type of modification of the transfer path of the investigated component and avoids the necessity of specific aged or broken components. The Diagnostic Failure Simulation box is a specific device for lambda sensor manipulation allowing a number of different malfunction patterns. One further step of advanced calibration tool is the Hardware-in-the-Loop test bench. Input and output signal processing, OBD functions as well as synchronization routines and state machines are already calibrated here. Current research tries to move over more calibration work from the vehicle to the HiL using real time plant models simulating the combustion process.
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Diagnostics from a Distance
Diagnostics from a Distance
Interactive Diagnostics for Vehicles Worldwide
Interactive Diagnostics for Vehicles Worldwide
Vehicle diagnostics is an important tool for quickly and efficiently localizing and correcting faulty behavior of individual vehicle components. In certain rare cases, however, it may not be possible to find the cause of the error locally without the support of an expert. This expert can now access the vehicle directly and interactively – even without having to be on site locally – using remote diagnostics, and can then examine the vehicle and systematically determine the cause of a problem.
S
weden, -20°C, snowfall. A test driver conducts a test drive on a frozen lake covered with snow.
During braking in a curve, he faulty notices some unusual vehicle behavior. He suspects Vehicle diagnostics is an importantatool for quicklymaneuver and efficiently localizing and correcting behavior of individual vehicle components. Inthat certainthe rare cases, however, not be possiblesystem. to find the cause error locally without cause liesitinmaythe brake Afterof the additional trials,the the experienced test driver quickly support of an expert. This expert can now access the vehicle directly and interactively – even without having to be on site recognizes that the behavior only occurs under very special conditions. locally – using remote diagnostics, and can then examine the vehicle and systematically determine the cause of a problem.
Although the test driver is very familiar with the vehicle, a precise analysis by a system developer is necessary. Only the system developer has the necessary background knowledge needed to Sweden, -20°C, snowfall. A test driver conducts a test drive on a Use Cases quickly andwithcomprehensively findin the cause of this behavior. However, it is very rare for this engineer to be frozen lake covered snow. During a braking maneuver a curve, he notices some unusual to vehicle behavior. He key suspectsvehicle that Easy remote accessdrive to a vehicle or its components expertspurposes is not available locally read out data and actuators forbytest using vehicle diagnostics. the the brakeremote system. Afterdiagnostics, additional trials, the expeonly helpful during test drives. OEMs andthe suppliers can also benefit cause lies inWith the expert can now access vehicle despite the long distance from it, rienced test driver quickly recognizes that the behavior only occurs from remote diagnostics to diagnose their systems at later producwithout having to quickly travel to Sweden. under very special conditions. tion startup.
Use Cases
Although the test driver is very familiar with the vehicle, a preAnd even in the service shop situations sometimes occur, in cise analysis by a system developer is necessary. Only the system which it is essential to get the advice of an expert. In some cases, remote access to needed a vehicle or components by experts is not repair only helpful during test drives. OEMs developer has Easy the necessary background knowledge to thisits is the only way to accomplish a quick and cost-efficient quickly comprehensively findalso the cause of this from behavior.remote whendiagnostics an unpredictable andto complex problem exists. andand suppliers can benefit diagnose their systems at later production startup. However, it is very rare even for this engineer to be available locally to situations sometimes occur, in which it is essential to get the advice of an And in the service shop read out key vehicle data and drive actuators for test purposes Diagnostics with Different Focal Points expert. In some cases, this is the only way to accomplish a quick and cost-efficient repair when an unpredictable using vehicle diagnostics. and complex problem With remote diagnostics, the expert canexists. now access the vehicle Effective vehicle diagnostics is a key factor for achieving a high despite the long distance from it, without having to quickly travel level of customer satisfaction with regard to the duration, cost and to Sweden. success of repairs.
Diagnostics with Different Focal Points
Effective vehicle diagnostics is a key factor for achieving a high level of customer satisfaction with regard to the duration, cost and success of repairs. It is an indispensable tool, which accompanies the vehicle over its entire life cycle – from development to production and finally customer service. Very different requirements are set in the various life phases, which 1 November 2013 must be considered in the development of diagnostics. During vehicle development, a deeper look into the ECU and more extensive interventions are needed. In production, diagnostics is used for the “OK / Not OK” test. In customer service, guided troubleshooting helps to localize errors without requiring very special knowledge, and it can be used later to easily verify the success of a service repair. As consequence the diagnostics testers -differ considerably based on these very different requirements – with regard to their user control concepts, level of detail and access capabilities. Accordingly, a service shop tester only makes a part of the diagnostics implemented in the ECU available, while other parts are reserved for development or production. However, if an unexpected problem now occurs in the field, the experts may sometimes require access to precisely these development-specific information or functions.
Data Protection However, the general distribution of all diagnostic data with the customer service tester is not a solution either, because this would also make undesirable and very wide-ranging system interventions possible, interventions that should actually be reserved for just a small group of experts. Therefore, the data and functions are handled confidentially and are only accessible to a small group of users. This also makes it more difficult for unauthorized third parties to gain access to information on how functions of individual systems are implemented or to manipulate them. Therefore, precisely those parts of diagnostics are selected for the customer service tester that are needed for use cases in the service shop – user operation is made as simple as possible, and unintentional operating errors are prevented.
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user control concepts, level of detail and access capabilities. ment values and precisely observes the behavior of relevant vehicle Accordingly, a service shop tester only makes a part of the diagnoscomponents. If vehicle conditions permit, it is even possible for the tics implemented in the ECU available, while other parts are expert to have access to actuators from a distance. The expert can Interactive Remote Diagnostics reserved for development or production. use further actions to confirm initial suspicions of a reason that However,Using interactive remote diagnostics, the difficulty of explain physical of the expert from vehicle if an unexpected problem now occurs in the field, the could the separation observed behavior, or else exclude it asthe a cause, is circumvented. Experts can access the vehicle as though they were present locally, and they can contribute experts may sometimes require access to precisely these developand can thereby effectively determine the cause of a problem. their expert knowledge in this process. The service shop employee can execute supportive actions – such ment-specific information or functions. For our test driver in Sweden mentioned above, this means that as activating the brake pedal – while the expert reads out measurement values and precisely observes the the expert neither has to quickly travel to Sweden nor is it necesbehavior of relevant vehicle components. If vehicle conditions permit, it is even possible for the expert to have sary to send the development diagnostic data to the test driver for Data Protection access to actuators from a distance. The expert can use further actions to confirm initial suspicions of a reason attempting to resolveand the problem on his owneffectively – under the guidance that could explain the observed behavior, or else exclude it as a cause, can thereby determine of the expert. It is also unnecessary to reproduce the problem after However, the general distribution of all diagnostic data with the the cause of a problem. returning from Sweden, if it is possible to has studytothe matter travel right to customer service tester is not a solution either, because this would For our test driver in Sweden mentioned above, this means that the expert neither quickly away locally. Thisto is the especially important the specific environalso make undesirable very wide-ranging interventions Sweden nor is it and necessary to sendsystem the development diagnostic data test driver forifattempting to resolve the problem on his under be the guidance It is alsohave unnecessary to observed reproduce the problem mental conditions an effect on the behavior. possible, interventions thatown should– actually reserved for just of a the expert. after returning from Sweden, if itand is possible to hanstudy the matter right awayoflocally. This is especially if A primary advantage remote diagnostics, however, isimportant that the small group of experts. Therefore, the data functions are theconfidentially specific environmental conditions havegroup an effect onexpert the observed behavior.to measurement results, conduct can react immediately dled and are only accessible to a small of This also A primary advantage remote third diagnostics, however, is that the modify expertparameters can react immediately additional measurements, and address actua- to users. makes it more difficult for of unauthorized parmeasurement results, conduct additional measurements, modify parameters and address actuators. tors. This interactive access capability also illustrates the signifi- This ties to gain access to information on how functions of individual interactive access capability also illustrates the significant difference between remote diagnostics and the cant difference between remote diagnostics and the approach of systems are implemented or to manipulate them. Therefore, preapproach of using a logger or onboard tester. using a logger or onboard tester. cisely those parts of diagnostics are selected for the customer
Remote Diagnostics with High Levels of Performance and Data Protection
Technical Article
Remote Diagnostics with High Levels of Performance and Data Protection The benefits of interactive remote diagnostics succeed or fail with the ability to process diagnostic inquiries at a high rate of speed and with low latency. The new Version 4.0 of the Indigo diagnostic tester from Vector (Figure 1) supports the interactive remote diagnostics described above. By comparison, a classic diagnostic tester is connected directly to the vehicle via a network interface (Figure 2). In this case, all necessary diagnostic data and the required diagnostic and module knowledge must be available locally. When using remote diagnostics in Indigo, the classic diagnostic tester is replaced by an access point. Together with the communication server on the Internet, it serves as a routing hub and routes diagnostic requests and responses between the vehicle and the actual diagnostic tester (Figure 3). The actual diagnostic tester is located remotely at the location of the expert. Neither the diagnostic data nor the expert needs to be sent on a trip – and yet it is November 2013 possible to access the vehicle directly. environment – all control, interpretation and evaluation actions To use remote diagnostics, it is sufficient to download the are performed on the expert’s computer. A high level of data secu-access point on the vehicle side and invite the experts to a diagnostic session with an ID and password. It is especially noteworthy rity is achieved in conjunction with end-to-end encoding. In order to efficiently use full diagnostic capabilities efficiently,that no changes need to be made to the vehicle for the test system to be immediately ready for use. a number of technical measures are implemented to assure high With the implemented solution, the diagnostic data, test bandwidth and low latency. This makes it possible to access vehisequences and security algorithms remain within a protected
Figure 1: Diagnostic tester Indigo: Fault Memory and Measurement
The benefits of interactive remote diagnostics succeed or fail with the ability to process diagnostic inquiries at a high rate of speed and with low latency. The new Version 4.0 of the Indigo diagnostic tester from Vector (Figure 1) supports the interactive remote diagnostics described environment – all control, interpretation and evaluation actions above. are performed on the expert’s computer. A high level of data secu in conjunction By comparison, rity is achieved with end-to-end encoding.a classic In order to efficiently use full diagnostic capabilities efficiently, diagnostic tester is connected a number of technical measures are implemented to assure high directly theit possible vehicle via a bandwidth and low latency.to This makes to access vehicles withnetwork very short response times worldwide –(Figure even when transinterface 2). In mitting large amounts of data. Figure 1: all necessary diagnostic this case, data andtester the required diagnostic Diagnostic Indigo: Fault and module knowledge must be Memory and Measurement available locally.
When using remote diagnostics in Indigo, the classic diagnostic tester is replaced by an access point. Together with the communication server on the Internet, it serves as a routing hub and routes diagnostic requests and responses between the vehicle and the actual diagnostic tester (Figure 3). The actual diagnostic tester is located remotely at the location of the expert. Neither the diagnostic data nor the expert needs to be sent on a trip – 2 and yet it is possible to access the vehicle directly. To use remote diagnostics, it is sufficient to download the access point on the vehicle side and invite the experts to a diagnostic session with an ID and password. It is especially noteworthy that no changes need to be made to the vehicle for the test system to be immediately ready for use. With the implemented solution, the diagnostic data, test sequences and security algorithms remain Figure 2: Classic Diagnostic Tester within a protected environment – all control, interpretation and evaluation actions are performed on the cles with very short response times worldwide – even when transexpert’s computer. A high level of data security is achieved in conjunction with end-to-end encoding. mitting large amounts of data. In order to efficiently use full diagnostic capabilities efficiently, a number of technical measures are implemented Figure 3: to assure high Figure 2: Concept of bandwidth and low Classic interactive emote latency. This makes Diagnostic diagnostics with it possible to access Tester Indigo vehicles with very short response times worldwide – even when transmitting large amounts of data. Figure 2: Classic Diagnostic Tester
Figure 3: Concept of interactive remote diagnostics with Indigo
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SIMEA recebe: SIMEA recebe:
E T A D E H T E SAV
CALL FOR PAPERS
Data limite para submissão dos resumos: 09/04/2014 Aprovação dos resumos: 24/04/2014 Envio do trabalho final: 23/05/2014 Divulgação da aprovação do trabalho: 14/07/2014
Apresente sei trabalhos em uma sessão técnica do SIMEA. Serão aceitas propostas de artigos técnicos sobre todos os assuntos relacionados a engenharia automotiva, agrupados nos seguintes grandes temas: COMBUSTÍVEIS, BIOCOMBUSTÍVEIS, LUBRIFICANTES E ADITIVOS
21 E 22 DE AGOSTO WTC EVENTS CENTER
EMISSÕES E INSPEÇÃO TÉCNICA VEICULAR
ENSAIOS E SIMULAÇÕES (CONFIABILIDADE, SIMULAÇÕES, FADIGA) MATERIAIS E RECICLAGEM MOTORES E TRANSMISSÕES
MANUFATURA E PROCESSOS (PRODUÇÃO, QUALIDADE) PROJETO E TECNOLOGIA DO VEÍCULO Programe sua agenda para estar presente no maior evento de (CHASSIS E CARROCERIA, CONFORTO / NVH, DESIGN E ERGONOMIA, ELETROELETRONICA, GESTÃO DE PROJETOS, SUSPENSÃO Edo PNEUS, engenharia automotiva país.TELEMATICA) SEGURANÇA VEICULAR
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EVENTOS
2014 23 de Abril
Seminário de Emissões
15 de Maio
XVI
02 de Junho
VIII Prêmio AEA de Meio Ambiente
27 de Junho
VII Simpósio Internacional de Combustíveis
Agosto
Seminário de Eletroeletrônica
XXII Simpósio Internacional de Engenharia Automotiva - SIMEA 2014
25 de Setembro
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23 de Outubro
VII Simpósio Internacional de Lubrificantes, Aditivos e Fluidos
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