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Die Erfindung betrifft ein Testsystem und ein Verfahren zum automatisierten Testen von wenigstens zwei gleichzeitig an das Testsystem angeschlossenen Steuergeräten sowie eine Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalteinheit zur Verwendung in einem solchen Testsystem.
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Der
Artikel Jim A. Ledin: Hardware-in-the-Loop Simulation, erschienen in der Fachzeitschrift "Embedded Systems Programming" im Februar 1999 beschreibt den Hintergrund von Hardware-in-the-Loop (HIL) Simulation.
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Aus der
DE 10 2010 043 661 A1 ist eine Vorrichtung zum Testen und ein HIL-Simulator bekannt. Bei solchen bekannten Testvorrichtungen und HIL-Simulatoren ist von Nachteil, dass der Test von Steuergeräten auf deren Funktionsfähigkeit sehr zeitintensiv ist und viel Manpower erfordert.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Testsystem und ein Verfahren zum automatisierten Testen anzugeben, mit denen die Effizienz beim Testen von Steuergeräten erhöht und der Personaleinsatz für jedes zu testende Steuergerät reduziert werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Ein erfindungsgemäßes Testsystem zum automatisierten Testen von wenigstens zwei gleichzeitig an das Testsystem angeschlossenen Steuergeräten, insbesondere Kraftfahrzeugsteuergeräten, umfasst einen Steuer-Rechner, auf dem Umgebungsmodell-Daten für die zu testenden Steuergeräte und, für einen Testablauf mit mehreren Testschritten, Steuergerät-Steuerungsdaten sowie Referenzdaten für Steuergerät-Ausgangssignale gespeichert sind; einen Umgebungs-Simulations-Rechner, der mit dem Steuerrechner verbunden ist und eine Ein-/Ausgangs-Schnittstelle zum Ausgeben von Umgebungsmodell-Testsignalen und/oder von Steuerungs-Testsignalen sowie zum Empfangen von Steuergerät-Ausgangssignalen aufweist; wobei der Umgebungs-Simulations-Rechner so ausgebildet ist, dass ein Testablauf mit mehreren Testschritten durchführbar ist, indem der Umgebungs-Simulations-Rechner aus den von dem Steuer-Rechner empfangenen Umgebungsmodell-Daten und Steuergerät-Steuerungsdaten Umgebungsmodell-Testsignale und/oder Steuerungs-Testsignale erzeugt und über seine Ein-/Ausgangs-Schnittstelle ausgibt; und indem der Umgebungs-Simulations-Rechner über seine Ein-/Ausgangs-Schnittstelle empfangene Steuergerät-Ausgangssignale mit Referenzdaten für Steuergerät-Ausgangssignale vergleicht; wobei eine separate Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit vorgesehen ist, die eine Testsignal-Schnittstelle, eine Umschalt-Schnittstelle, wenigstens zwei Steuergerät-Anschluss-Schnittstellen und wenigstens einen Schalter aufweist; die Testsignal-Schnittstelle mit der Ein-/Ausgangs-Schnittstelle des Umgebungs-Simulations-Rechners verbunden ist; die Umschalt-Schnittstelle mit dem Steuer-Rechner verbunden ist; und der Steuer-Rechner und der wenigstens eine Schalter der Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit so ausgebildet sind, dass nach erfolgtem Durchführen eines Testablaufs mit mehreren Testschritten für ein angeschlossenes Steuergerät der Steuer-Rechner ein Umschaltsignal an die Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit ausgibt und wenigstens ein Schalter so umschaltet, dass die Testsignal-Schnittstelle mit der Steuergerät-Anschluss-Schnittstelle eines zweiten angeschlossenen Steuergeräts verbunden wird.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum automatisierten Testen von wenigstens zwei gleichzeitig an ein Testsystem angeschlossenen Steuergeräten, insbesondere Kraftfahrzeugsteuergeräten, aufweisend die folgenden Schritte: Anschließen einer separaten Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit mit ihrer Testsignal-Schnittstelle an eine Ein-/Ausgangs-Schnittstelle eines Umgebungs-Simulations-Rechners; Anschließen von wenigstens zwei Steuergeräten, insbesondere Kraftfahrzeugsteuergeräten, an jeweilige Steuergerät-Anschluss-Schnittstellen der Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit; Auswählen eines den Steuergeräten zugehörigen Umgebungsmodells und eines Testablaufs, der wenigstens einen Testschritt aufweist, auf einem Steuer-Rechner oder auf einem Umgebungsmodell-Rechner und auf einem Testautomatisierungs-Rechner; Durchführen eines Testablaufs mit mehreren Testschritten für das erste angeschlossene Steuergerät durch einen Umgebungs-Simulations-Rechner, indem der Umgebungs-Simulations-Rechner aus den von dem Steuer-Rechner oder aus den von dem Umgebungsmodell-Rechner und von dem Testautomatisierungs-Rechner empfangenen Umgebungsmodell-Daten und Steuergerät-Steuerungsdaten Umgebungsmodell-Testsignale und/oder Steuerungs-Testsignale erzeugt und über seine Ein-/Ausgangs-Schnittstelle sowie über die Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit an das erste Steuergerät ausgibt; und indem der Umgebungs-Simulations-Rechner über die Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit und über seine Ein-/Ausgangs-Schnittstelle empfangene Steuergerät-Ausgangssignale mit Referenzdaten für Steuergerät-Ausgangssignale vergleicht; Nach erfolgtem Durchführen des Testablaufs für das erste angeschlossene Steuergerät: Ausgeben eines Umschaltsignals an eine Umschalt-Schnittstelle der Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit durch den Steuer-Rechner oder durch den Testautomatisierungs-Rechner, und Umschalten wenigstens eines Schalters der Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit so, dass die Testsignal-Schnittstelle mit der Steuergerät-Anschluss-Schnittstelle des zweiten angeschlossenen Steuergeräts verbunden wird; und Durchführen eines Testablaufs mit mehreren Testschritten für das zweite angeschlossene Steuergerät durch einen Umgebungs-Simulations-Rechner.
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Eine erfindungsgemäße Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit zur Verwendung in einem Testsystem zum automatisierten Testen von wenigstens zwei gleichzeitig an das Testsystem angeschlossenen Steuergeräten, insbesondere Kraftfahrzeugsteuergeräten, der hier beschriebenen Art umfasst eine Testsignal-Schnittstelle, eine Umschalt-Schnittstelle, wenigstens zwei Steuergerät-Anschluss-Schnittstellen und wenigstens einen Schalter; wobei die Testsignal-Schnittstelle zum Verbinden mit einer Ein-/Ausgangs-Schnittstelle einer Umgebungs-Simulations-Rechners bestimmt ist; wobei die Umschalt-Schnittstelle zum Verbinden mit einem Steuer-Rechner oder mit einem Testautomatisierungs-Rechner bestimmt ist; und wobei wenigstens ein Schalter so ausgebildet ist, dass er nach Empfang eines Umschaltsignals von einem Steuer-Rechner oder von einem Testautomatisierungs-Rechner so umschaltet, dass die Testsignal-Schnittstelle mit der Steuergerät-Anschluss-Schnittstelle eines zweiten angeschlossenen Steuergeräts verbunden wird.
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Erfindungsgemäß können eine Vielzahl von Steuergeräten, insbesondere Kraftfahrzeug-Steuergeräte getestet werden. Die Kraftfahrzeug-Steuergeräte können grob untergliedert werden in die Kategorien: Antriebs-Steuergeräte, z. B. Motor-Steuergeräte oder Getriebe-Steuergeräte; Fahrwerks-Steuergeräte, z. B. ESP-Steuergeräte oder Lenkungs-Steuergeräte; Steuergeräte an der Karosserie, z. B. Scheinwerfer-Steuergeräte, Steuergeräte für Fensterheber oder Scheibenwischer; Infotainment-Steuergeräte, insbesondere Steuergeräte für Navigationsgeräte oder Steuergeräte für das Radio oder das Multimediasystem; sowie Fahrerassistenz-Steuergeräte, insbesondere Auffahrwarnungs-Steuergeräte oder Lane Assist-Steuergeräte. Diese Aufzählung ist nicht abschließend.
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Gemäß einem Grundgedanken der Erfindung ist es durch das Vorsehen einer separaten Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalteinheit, deren Testsignal-Schnittstelle mit der Ein-/Ausgangs-Schnittstelle des Umgebungs-Simulations-Rechners verbunden ist, deren Umschalt-Schnittstelle mit dem Steuer-Rechner verbunden ist, an deren wenigstens zwei Steuergerät-Anschluss-Schnittstellen entsprechende, zu testende Steuergeräte angeschlossen sind, bzw. anschließbar sind und deren wenigstens ein Schalter durch den Steuer-Rechner, wie in den Ansprüchen definiert, umschaltbar ist, möglich, vollautomatisch mehrere angeschlossene Steuergeräte nacheinander zu testen, ohne dass zwischendurch ein Testingenieur-Eingriff erforderlich ist, und ohne dass ein Testingenieur nach Beendigung eines Tests für ein Steuergerät dieses manuell ausstecken und ein nächstes Steuergerät, das danach getestet werden soll, durch Einstecken eines Anschlusskabels anschließen muss.
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Die Anzahl der automatisiert nacheinander zu testenden Steuergeräte ist durch die an der separaten Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit vorgesehenen Steuergerät-Anschluss-Schnittstellen vorgegeben.
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Ein Testingenieur kann somit zu Beginn des Tests alle zu testenden Steuergeräte an die verfügbaren Steuergeräte-Anschluss-Schnittstellen anschließen, auf dem Steuer-Rechner das jeweils passende Umgebungsmodell und den jeweils gewünschten Testablauf eingeben oder auswählen und anschließend den Test starten. Danach führt das Testsystem bzw. das Testverfahren die entsprechenden Testabläufe durch. Die Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit schaltet mittels ihres wenigstens eines Schalters nach erfolgtem Durchführen eines Testablaufs eines Steuergeräts so um, dass das jeweils nächste angeschlossene und zu testende Steuergerät über die Testsignal-Schnittstelle mit der Ein-/Ausgangs-Schnittstelle des Umgebungs-Simulations-Rechners verbunden wird und der Test durch den Umgebungs-Simulations-Rechner für das jeweils angeschlossene zu testende Steuergerät durchgeführt wird.
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Dadurch können solche Steuergeräte höchst effizient, mit reduziertem Arbeitseinsatz und auch außerhalb der regulären Arbeitszeiten, insbesondere über Nacht oder über ein Wochenende, getestet werden.
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Zudem sind das erfindungsgemäße Testsystem und das erfindungsgemäße Testverfahren nicht darauf beschränkt, dass stets Steuergeräte gleicher Art getestet werden. Zu Beginn kann der Testingenieur am Steuer-Rechner auch unterschiedliche Umgebungsmodelle und/oder unterschiedliche Testabläufe für die jeweils angeschlossenen Testgeräte auswählen. So kann eine Vielzahl von Steuergeräten gleicher oder unterschiedlicher Art automatisch getestet werden, ohne dass ein Testingenieur vor Ort sein muss, der Steuergeräte an dem Umgebungs-Simulations-Rechner manuell umstecken müsste.
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Die Leerlaufzeiten des Umgebungs-Simulations-Rechners werden deutlich reduziert, was zu einer optimierten Ausnutzung sowohl der verfügbaren Testzeit als auch des Umgebungs-Simulations-Rechners führt.
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Zudem können erfindungsgemäß Kontaktprobleme, die von dem häufigen Umstecken an der Ein-/Ausgangs-Schnittstelle des Umgebungs-Simulations-Rechners herrühren, die einen Testablauf und die sich ergebenden Testergebnisse verfälschen oder unbrauchbar machen, deutlich reduziert werden.
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Wenn man z. B. davon ausgeht, dass ein Testablauf für ein Steuergerät drei Stunden dauert und zwölf Stunden Testzeit, z. B. über Nacht, zur Verfügung stehen, kann die Leerlaufzeit – verglichen mit einer Leerlaufzeit von neun Stunden bei einem konventionellen Testsystem, bei dem ein zu testendes Steuergerät direkt an den Umgebungs-Simulations-Rechner angeschlossen wird – bei Verwendung einer erfindungsgemäßen separaten Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit, an deren Steuergerät-Anschlüssen zwei Steuergeräte angeschlossen ist, auf sechs Stunden, und bei Verwendung einer Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit, an deren Steuergerät-Anschlüssen vier Steuergeräte angeschlossen sind, sogar auf Null reduziert werden. Dies entspricht einer Verdopplung bzw. Vervierfachung der Effizienz.
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Gemäß eines weiteren Grundgedanken der Erfindung war es nicht damit getan, einfach mehrere Ein-/Ausgangs-Schnittstellen an dem Umgebungs-Simulations-Rechner vorzusehen. Vielmehr sind die vorliegenden Erfinder den Weg gegangen, eine separate Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit vorzusehen, die an den verfügbaren Steckplatz, insbesondere an die verfügbare Ein-/Ausgangs-Schnittstelle des Umgebungs-Simulations-Rechners angeschlossen wird. Dadurch können bestehende Testsysteme mit der Fähigkeit nachgerüstet werden, nacheinander ohne Umstecken automatisiert mehrere Steuergeräte zu testen, unabhängig von deren Typ, Art und Bauweise.
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Um das korrekte Umschalten zu ermöglichen, haben die Erfinder erkannt, dass diese separate Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit, die ja mit der entsprechenden gewünschten Anzahl von Steuergerät-Anschluss-Schnittstellen auszustatten ist, die jeweils identisch zu der Ein-/Ausgangs-Schnittstelle des Umgebungs-Simulations-Rechners sind, dass diese separate Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit mit einer Testsignal-Schnittstelle, die mit der Ein-/Ausgangs-Schnittstelle des Umgebungs-Simulations-Rechners zu verbinden ist, mit einer Umschalt-Schnittstelle, die mit dem Steuer-Rechner zu verbinden ist, und mit wenigstens einem entsprechend umschaltbaren Schalter ausgestattet sein muss, der durch ein Umschalt-Signal des Steuer-Rechners so umgeschaltet wird, dass die Testsignal-Schnittstelle mit der Steuergerät-Anschluss-Schnittstelle des jeweils zu testenden angeschlossenen Steuergeräts verbunden wird.
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Auf dem Umgebungs-Simulations-Rechner, der auch als Hardware-in-the-Loop-System/HIL-System bezeichnet werden kann, kann die gesamte Simulation der nicht real vorhandenen physikalischen Umgebung der Steuergeräte, insbesondere Fahrzeugmodelle, Fahrbahnmodelle, Motormodelle und dergleichen ablaufen. Dies ist dem Fachmann bekannt und braucht hier nicht weiter erläutert zu werden. Grob gesprochen ist der Umgebungs-Simulations-Rechner ein eigener Rechner, auf dem die Simulationen in einem Echtzeit-Betriebssystem ablaufen, mit möglichst geringen Verzögerungen. Auf dem Umgebungs-Simulations-Rechner sind die nötigen Schnittstellen zum Steuergerät, insbesondere Busse, Analog-/Digital-Ein- und -Ausgänge und dergleichen, vorhanden. Der Umgebungs-Simulations-Rechner ist daher bei herkömmlichen Testsystemen die einzige Komponente, die direkt mit dem zu testenden Steuergerät kommuniziert.
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In dem Fall, dass, wie in den abhängigen Ansprüchen 3, 4 und 5 definiert, der Steuer-Rechner als Kombination eines Umgebungsmodell-Rechners (auch HIL-Rechner genannt) und eines Test-Automatisierungs-Rechners (auch Testautomatisierung genannt) ausgebildet ist, hat der Umgebungs-Simulations-Rechner jeweils eine Schnittstelle zu dem Umgebungs-Modell-Rechner und zu dem Test-Automatisierungs-Rechner.
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Gemäß einem weiteren Grundgedanken der vorliegenden Erfindung werden die zu testenden Steuergeräte nicht mehr direkt mit dem Umgebungs-Simulations-Rechner, sondern vielmehr mit der separat vorzusehenden Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit verbunden.
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Gemäß einem weiteren Grundgedanken der vorliegenden Erfindung greift nun in den Signalgang zwischen Umgebungs-Simulations-Rechner und zu testendem Steuergerät eine weitere Komponente ein, nämlich der Steuer-Rechner in Form von Umschalt-Signalen an die Umschalt-Schnittstelle der Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit, die eine Umschaltung von wenigstens einem Schalter derselben bewirken. Dies ist somit ein nicht naheliegender Schritt weg von dem Prinzip, dass nur der Umgebungs-Simulations-Rechner mit dem Steuergerät kommuniziert.
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Der Steuer-Rechner ist für die Steuerung des Umgebungs-Simulations-Rechners verantwortlich. Von dem Steuer-Rechner werden die Umgebungsmodell-Daten für die Simulationsmodelle für den Umgebungs-Simulations-Rechner, die dort gespeichert sein können, an den Umgebungs-Simulations-Rechner gesendet. Der Steuer-Rechner kann zudem die Simulationen auf dem Umgebungs-Simulations-Rechner starten, stoppen, parametrieren, überwachen und dergleichen.
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Die separate Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit kann quasi wie ein Multiplexer für die vorhandenen Steuergeräte-Anschluss-Schnittstellen funktionieren.
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Die Umschalt-Logik des Steuer-Rechners kann als zusätzlich auf dem Steuer-Rechner vorzusehendes Software-Modul, ein sogenanntes Software-Plugin, ausgebildet sein.
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Die auf dem Steuer-Rechner vorgesehene Software-Komponente zum Erzeugen eines Umschaltsignals bzw. zur Ansteuerung der Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit kann als Plugin für eine bestehende Testautomatisierung, z. B. bei ECU-Test als sogenanntes Utility, als eigene exe-Datei oder als anderes Programm ausgebildet sein. Dabei ist bevorzugt, dass diese Software über Ethernet mit der Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit kommunizieren kann. Diese Software kann an den jeweiligen Testfall angepasst werden, z. B. abhängig von der Anzahl der zu testenden Steuergeräte.
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Im Fall, dass der Steuer-Rechner, wie in den Ansprüchen 3 bis 5 definiert, als Kombination eines Umgebungs-Simulations-Rechners und eines Testautomatisierungs-Rechners ausgebildet ist, ist diese Software-Komponente auf dem Testautomatisierungs-Rechner vorzusehen.
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Zum Verbinden der Ein-/Ausgangs-Schnittstelle des Umgebungs-Simulations-Rechners mit der Testsignal-Schnittstelle werden vorzugsweise die gleichen Buchsen sowie Adapterkabel mit den jeweils gleichen Steckern verwendet.
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Die Anzahl der in der separaten Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit vorzusehenden Schalter ist bedingt erstens durch die Anzahl der Pins/Leitungen der Ein-/Ausgangs-Schnittstelle des Umgebungs-Simulations-Rechners und damit auch der Testsignal-Schnittstelle der Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit, und zweitens durch die Anzahl der Steuergerät-Anschluss-Schnittstellen der Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit und der daran anschließbaren Steuergeräte, zwischen denen umgeschaltet werden muss.
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Die Anzahl der vorzusehenden Schalter kann sich daher zwischen zwei (2-Pins/Leitungen, zwei angeschlossene Steuergeräte) und 1.600 (400-Pins/Leitungen z. B. ein Motor-Steuergerät, 4 angeschlossenen Steuergeräte) bewegen.
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Die Schalter können als Signal-Relais ausgebildet sein.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist der Umgebungs-Simulations-Rechner so ausgebildet ist, dass nach erfolgtem Durchführen eines Test-Ablaufs ein Testablauf-Beendigungssignal an den Steuer-Rechner ausgebbar ist.
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Dadurch wird dem Steuerrechner zuverlässig mitgeteilt, dass der Testablauf für das betreffende, an der Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit angeschlossene Steuergerät abgeschlossen ist. Der Steuer-Rechner erzeugt daraufhin das Umschalt-Signal und gibt dieses an die Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit aus, sodass deren wenigstens ein Schalter so umschaltet, dass die Testsignal-Schnittstelle mit der Steuergerät-Anschluss-Schnittstelle des nächsten angeschlossenen Steuergeräts verbunden wird, und der Umgebungs-Simulations-Rechner mit dem Test dieses nächsten Steuergeräts fortfahren kann. Dadurch wird die Interaktion zwischen Umgebungs-Simulations-Rechner, Steuer-Rechner und Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit so optimiert, dass der vollautomatische Testablauf für alle angeschlossenen Steuergeräte noch weiter verbessert wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Steuer-Rechner als eine Kombination eines Umgebungsmodell-Rechners und eines Testautomatisierungs-Rechners ausgebildet; wobei auf dem Umgebungsmodell-Rechner Umgebungsmodell-Daten für die zu testenden Steuergeräte gespeichert sind und diese Umgebungsmodell-Daten an den Umgebungsmodell-Simulations-Rechner übertragbar sind; wobei auf dem Testautomatisierungs-Rechner die Steuergerät-Steuerungsdaten sowie Referenzdaten für Steuergerät-Ausgangssignale gespeichert sind und diese Steuergerät-Steuerungsdaten und Referenzdaten an den Umgebungsmodell-Simulations-Rechner übertragbar sind; wobei der Umgebungs-Simulations-Rechner mit dem Umgebungsmodell-Rechner und mit dem Testautomatisierungs-Rechner verbunden ist; und wobei der Umgebungs-Simulations-Rechner so ausgebildet ist, dass ein Testablauf mit mehreren Testschritten durchführbar ist, indem der Umgebungs-Simulations-Rechner aus den von dem Umgebungsmodell-Rechner empfangenen Umgebungsmodell-Daten und aus den von dem Testautomatisierungs-Rechner empfangenen Steuergerät-Steuerungsdaten Umgebungsmodell-Testsignale und/oder Steuerungs-Testsignale erzeugt und über seine Ein-/Ausgangs-Schnittstelle ausgibt, und indem der Umgebungs-Simulations-Rechner über seine Ein-/Ausgangs-Schnittstelle empfangene Steuergerät-Ausgangssignale mit Referenzdaten für Steuergerät-Ausgangssignale vergleicht.
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Der Umgebungsmodell-Rechner und der Testautomatisierungs-Rechner können beide als Desktop-Computer oder als Laptop-Computer ausgebildet sein und mit der gewünschten Benutzeroberfläche, z. B. Microsoft Windows und entsprechender Software, die dem Fachmann bekannt ist und hier nicht weiter erläutert zu werden braucht, ausgestattet sein. Zu der Funktionalität des Umgebungsmodell-Rechners (HiL-Systems) wird auf die oben getätigten Erläuterungen verwiesen.
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Auf dem Testautomatisierungs-Rechner sind Steuergerät-Steuerungsdaten sowie Referenzdaten für Steuergerät-Ausgangssignale gespeichert, was es dem Umgebungs-Simulations-Rechner ermöglicht, die von dem jeweils getesteten Steuergerät enthaltenen Steuergerät-Ausgangssignale mit den Referenzdaten-Steuergerät-Ausgangs-Signale zu vergleichen. Mit anderen Worten werden die aufgrund der von dem Umgebungs-Simulations-Rechner an das zu testende Steuergerät ausgegebenen Umgebungsmodell-Testsignalen und Steuerungs-Testsignale zurück erhaltenen Steuergerät-Ausgangs-Signale gegen Referenzdaten für Steuergeräte-Ausgangssignale und somit gegen einen Soll-Verlauf verglichen. Als Ergebnis eines solchen Vergleichs ergibt sich, ob das zu testende Steuergerät den Testablauf bzw. die einzelnen Testschritte desselben erfolgreich absolviert hat oder ob Fehler aufgetreten sind, sodass eine Aussage: ”Steuergerät funktionsfähig” oder ”Steuergerät fehlerhaft” getroffen werden kann.
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Auf dem Testautomatisierungs-Rechner können Testabläufe gespeichert oder durch einen Testingenieur definiert werden, die durch den Umgebungs-Simulations-Rechner automatisiert durchgeführt werden. Diese können insbesondere sequentiell, also nacheinander, ablaufen und können die Schritte Laden der Umgebungsmodell-Daten vom Umgebungsmodell-Rechner, Starten von Simulationen und Beeinflussen von Simulationen umfassen.
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Der Testautomatisierungs-Rechner ist mit dem Umgebungsmodell-Rechner und mit dem Umgebungs-Simulations-Rechner verbunden. Diese Datenverbindung kann in Form von Ethernet ausgestaltet sein. Der Testautomatisierungs-Rechner kann auch mit zusätzlichen Geräten, z. B. einem oder mehreren Diagnose-Interfaces verbunden sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind der Testautomatisierungs-Rechner und der wenigstens eine Schalter der Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit so ausgebildet, dass nach erfolgtem Durchführen eines Testablaufs mit mehreren Testschritten für ein angeschlossenes Steuergerät der Testautomatisierungs-Rechner ein Umschaltsignal an die Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit ausgibt und wenigstens ein Schalter so umschaltet, dass seine Testsignal-Schnittstelle mit der Steuergerät-Anschluss-Schnittstelle eines zweiten angeschlossen Steuergeräts verbunden wird.
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Gemäß dieser Ausführungsform ist der Testautomatisierungs-Rechner mit der Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit verbunden und veranlasst eine Umschaltung von wenigstens einem Schalter derselben durch Ausgabe eines Umschalt-Signals an die Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Umgebungs-Simulations-Rechner so ausgebildet ist, dass nach erfolgtem Durchführen eines Testablaufs ein Testablauf-Beendigungssignal an den Testautomatisierungs-Rechner ausgebbar ist.
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Somit meldet der Umgebungs-Simulations-Rechner nach Durchführen eines Test-Ablaufs für das jeweils angeschlossenen Steuergerät dem Testautomatisierungs-Rechner, dass der Testablauf beendet ist, woraufhin dieser die Umschaltung der Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit auf das nächste zu testende Steuergerät veranlasst.
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Auch bei diesen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Testsystems kann ein bestehendes Testsystem mit einem Umgebungs-Simulations-Rechner (HIL), mit einem Umgebungsmodell-Rechner (HIL-Rechner) und mit einem Testautomatisierungs-Rechner (Testautomatisierung) auf einfache Weise nachgerüstet werden, um erfindungsgemäß mehrere Steuergeräte automatisiert nacheinander testen zu können.
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Hierfür ist lediglich die erfindungsgemäße separate Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit vorzusehen, mit ihrer Testsignal-Schnittstelle mit der Ein-/Ausgangs-Schnittstelle des Umgebungs-Simulations-Rechners zu verbinden und mit ihrer Umschalt-Schnittstelle mit dem Testautomatisierungs-Rechner zu verbinden. Der Testautomatisierungs-Rechner muss mit einer entsprechenden Software, bzw. einem Computerprogramm versehen werden, der ein Umschaltsignal erzeugt und an die Umschalt-Schnittstelle ausgibt, wenn der Testablauf für ein getestetes Steuergerät beendet ist. Ggf. muss der Umgebungs-Simulations-Rechner zusätzlich so ausgebildet werden, dass ein Testablauf-Beendigungs-Signal an den Testautomatisierungs-Rechner ausgegeben wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Datenverbindung zwischen dem Steuer-Rechner bzw. zwischen dem Umgebungsmodell-Rechner und dem Testautomatisierungs-Rechner, dem Umgebungs-Simulations-Rechner und der Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit, insbesondere von deren Umschalt-Schnittstelle, einen Ethernet-Switch auf.
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Ethernet ist ein sehr weitverbreiteter Bus, der auch schnell nachgerüstet werden kann. Insbesondere beim Nachrüsten von bereits bestehenden Testsystemen ist Ethernet am Testautomatisierungs-Rechner zumeist ohnehin schon vorhanden. Die Steuerung des Umschaltens zwischen Testautomatisierungs-Rechner und Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit kann dabei insbesondere über Ethernet erfolgen, was besonders zuverlässig ist.
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Zudem kann über einen Schalter an der Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit auch manuell ein Steuergerät ausgewählt werden. Ein automatisches Umschalten jedoch ist nur in der Automatik-Stellung des Schalters an der Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit möglich, um ein versehentliches Umschalten bei kritischen Aufgaben, z. B. bei erforderlichen Software-Updates zu vermeiden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Ansteuer-Einheit weiterhin eine SPS-Steuereinheit, insbesondere einen BUS-Koppler, auf, die aus dem von dem Steuer-Rechner bzw. von dem Testautomatisierungs-Rechner empfangenen Umschaltsignal ein insbesondere analoges Schaltsignal erzeugt und an wenigstens einen Schalter der Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Ansteuer-Einheit ausgibt, um diesen umzuschalten.
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Dies stellt eine besonders einfach realisierbare und gleichzeitig zuverlässige Art und Weise dar, die Umschaltung auf Seiten der Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit umzusetzen.
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Die Steuerung der Schalter bzw. des Signal-Relais kann durch den Buskoppler über Ethernet erfolgen. Die SPS-Steuerung kann somit das Umschaltsignal des Testautomatisierungs-Rechners umsetzen und kann diesem Testautomatisierungs-Rechner auch den aktuellen Status der Schalter/Relais zurückmelden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Ansteuer-Einheit weiterhin eine Steuergerät-Signal-Abgreif-Schnittstelle, insbesondere ein Breakout-Modul, auf, an der die Steuergerät-Ausgangssignale und/oder die Umgebungsmodell-Testsignale und/oder die Steuerungs-Testsignale abgreifbar sind.
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Durch diese Steuergerät-Signal-Abgreif-Schnittstelle können die Steuergerät-Ausgangssignale, die Umgebungsmodell-Testsignale und die Steuerungs-Testsignale durch ein zusätzliches Analysegerät, z. B. einen separaten Analyse-Rechner direkt abgegriffen werden. Die Steuergerät-Signal-Abgreif-Schnittstelle kann dabei z. B. Bananenbuchsen aufweisen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weisen die Testsignal-Schnittstelle und die wenigstens zwei Steuergerät-Anschluss-Schnittstellen der Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit sowie die Ein-/Ausgangs-Schnittstelle des Umgebungs-Simulations-Rechners jeweils die gleiche Anzahl von Anschluss-Pins auf.
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Dadurch ist gewährleistet, dass dieselben Steuergeräte, die konventionell dadurch getestet werden können, indem sie direkt an dem Umgebungs-Simulations-Rechner angeschlossen werden, nun auch erfindungsgemäß unter Verwendung der separaten Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit getestet werden können.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Anzahl der Schalter in der Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit so, dass alle benötigten Leitungen für die Testsignale und für die Steuergerät-Ausgangssignale auf das jeweils zu testende und an einer Steuergerät-Anschluss-Schnittstelle der Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit angeschlossene Steuergerät umschaltbar sind und/oder dass alle benötigten Leitungen für die Testsignale und für die Steuergerät-Ausgangssignale nacheinander auf alle jeweils zu testenden und an den Steuergerät-Anschluss-Schnittstellen der Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit angeschlossenen Steuergerät umschaltbar sind.
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Die Anzahl der Schalter, die in der Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit vorgesehen, bzw. in dem Fall, dass ausreichend viele Schalter vorhanden sind, verwendet werden, ist je nach angeschlossenem Steuergerät unterschiedlich und liegt üblicherweise zwischen 2 und 1.500 Schaltern. Eine obere Grenze besteht hier theoretisch nicht.
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Zudem können die Schalter so ausgebildet sein, dass sie sich untereinander unterscheiden, um so bspw. für einzelne Leistungen besonders hohe Ströme oder hohe Frequenzen durchschalten zu können. Die Schalter der Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit und deren EPS-Steuerung kann so immer an den jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden. Die Schalteinheit mit den Schaltern kann aus modular zusammenstellbaren Komponenten aufgebaut sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Testsystem weiterhin wenigstens zwei Steuergeräte auf, die jeweils über ein Adapterkabel mit den Steuergeräte-Anschluss-Schnittstellen der Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit verbunden sind.
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Bei dieser Ausführungsform sind die zu testenden Steuergeräte Teil des Testsystems selbst. Die Anzahl der an den Steuergerät-Anschluss-Schnittstellen der Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit angeschlossenen Steuergeräten ist dabei nur durch die Anzahl der vorhandenen Steuergerät-Anschluss-Schnittstellen begrenzt.
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Für die erfindungemäße Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit gemäß Anspruch 12 gelten die vorstehend mit Bezug auf das Testsystem beschriebenen Vorteile und Ausführungsformen, die hier, um Wiederholungen zu vermeiden, nicht noch einmal wiedergegeben werden.
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Die Testsignal-Schnittstelle der Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit kann mittels eines Adapterkabels mit der Ein-/Ausgangs-Schnittstelle des Umgebungs-Simulations-Rechners verbunden werden. Die Anschlussbuchsen der Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit sind die gleichen wie die Anschlussbuchse der Ein-/Ausgangs-Schnittstelle des Umgebungs-Simulations-Rechners, wodurch Änderungen an diesem vermieden werden können. Wenn die erfindungsgemäße Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit zusammen mit unterschiedlichen Umgebungs-Simulations-Rechnern betrieben werden soll, kann dies durch verschiedene, zu den jeweiligen Umgebungs-Simulations-Rechnern passenden Adapterkabeln realisiert werden.
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Die Spannungsversorgung der erfindungsgemäßen Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit kann entweder über ein internes oder externes Netzgerät erfolgen. Die maximale Leistung des Netzgerätes wird entsprechend der vorhandenen Anzahl und Typen der in der Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit verbauten Schaltern bzw. Relais gewählt. Vorteilhafterweise kann bei einem internen Netzgerät oder bei hoher Leistung zudem eine Not-Aus-Schaltung oder eine eigene Sicherung vorgesehen werden.
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Die vorstehend mit Bezug auf das erfindungsgemäße Testsystem beschriebenen Vorteile und Ausführungsformen treffen in gleicher Weise auf das erfindungsgemäße Verfahren zum automatisierten Testen von wenigstens zwei gleichzeitig an ein Testsystem angeschlossenen Steuergeräten zu. Diese werden, um Wiederholungen zu vermeiden, nicht noch einmal wiedergegeben. Das Recht, hierauf abhängige Verfahrensansprüche zu richten, behält sich die Anmelderin vor.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Testsystems mit einem Steuer-Rechner, mit einem Umgebungs-Simulations-Rechner und mit einer Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit, an die zwei zu testende Steuergeräte angeschlossen sind.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten erfindungsgemäßen Testsystems mit einem Umgebungsmodell-Rechner, mit einem Testautomatisierungs-Rechner, mit einem Umgebungs-Simulations-Rechner, und mit einer Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit, an die wiederum zwei zu testende Steuergeräte angeschlossen sind; und
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines dritten erfindungsgemäßen Testsystems, das dem ersten Testsystem aus 1 entspricht, wobei die Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit noch zusätzlich über eine Steuergeräte-Signal-Abgreif-Schnittstelle verfügt.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Testsystems 2 mit einem Steuer-Rechner 4, mit einem Umgebungs-Simulations-Rechner 12 und mit einer Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit 20, an die zwei zu testende Steuergeräte 40 und 44 angeschlossen sind.
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Der Steuer-Rechner 4, der die Funktionalität eines Umgebungsmodell-Rechners, der auch als HIL-Steuerrechner bezeichnet wird, und eines Testautomatisierungs-Rechners, der auch als Testautomatisierung bezeichnet wird, kombiniert, hat eine Umschalt-Anschluss-Schnittstelle 6 und eine Schnittstelle 8 zum Umgebungs-Simulations-Rechner 12. Auf dem Steuer-Rechner 4 sind Umgebungsmodell-Daten für die zu testenden Steuergeräte 40 und 44 und, für einen Testablauf mit mehreren Testschritten, Steuergerät-Steuerungsdaten sowie Referenzdaten für Steuergerät-Ausgangssignale gespeichert.
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Der Umgebungs-Simulations-Rechner 12, der auch als HIL bezeichnet wird, hat eine Schnittstelle 14 zum Steuer-Rechner 4, über die er Umgebungsmodell-Daten und Steuergerät-Steuerungsdaten von diesem empfängt und ggf. Ausgangsdaten, wie bspw. ein Ergebnis ”getestetes Steuergerät funktionsfähig” oder ”getestetes Steuergerät defekt” sowie ein Testablauf-Beendigungs-Signal, das dem Steuer-Rechner 4 signalisiert, dass der für das jeweils getestete Steuergerät durchgeführte Testablauf beendet wird, ausgibt.
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Der Umgebungs-Simulations-Rechner 12 verfügt des Weiteren über eine Ein-/Ausgangs-Schnittstelle 16, über die Umgebungsmodell-Testsignale und Steuerungs-Testsignale an die Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit 20 ausgibt und über die er Steuergerät-Ausgangssignale von der Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit 20 empfängt.
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Im Betrieb erzeugt der Umgebungs-Simulations-Rechner 12 aus den von dem Steuer-Rechner 4 empfangenen Umgebungsmodell-Daten und Steuergerät-Steuerungsdaten Umgebungsmodell-Testsignale und Steuerungs-Testsignale und gibt diese über seine Ein-/Ausgangs-Schnittstelle 16 aus. Des Weiteren empfängt der Umgebungs-Simulations-Rechner 12 über seine Ein-/Ausgangs-Schnittstelle 16 Steuergeräte-Ausgangssignale und vergleicht diese mit Referenzdaten für Steuergerät-Ausgangssignale, die er von dem Steuer-Rechner 4 erhält und die dort insbesondere den Steuergerät-Steuerungsdaten für den jeweiligen Testablauf mit mehreren Testschritten zugeordnet sind. Des Weiteren detektiert der Umgebungs-Simulations-Rechner 12, wenn ein Testablauf für ein getestetes Steuergerät beendet ist und gibt in diesem Fall ein Testablauf-Beendigungssignal an den Steuer-Rechner 4 aus.
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Die Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit 20 hat eine Testsignal-Schnittstelle 22, die über eine Datenverbindungsleitung 18 mit der Ein-/Ausgangs-Schnittstelle 16 des Umgebungs-Simulations-Rechners 12 verbunden ist. Des Weiteren hat die Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit 20 eine Umschalt-Schnittstelle 24, die mittels einer Datenverbindungsleitung 26 mit der Umschalt-Anschluss-Schnittstelle 6 des Steuer-Rechners 4 verbunden ist.
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Ferner hat die Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit 20 erste und zweite Steuergeräte-Anschluss-Schnittstellen 36 und 38, an die mittels Anschlussleitungen 42 und 46 jeweils ein erstes zu testendes Steuergerät 40 und ein zweites zu testendes Steuergerät 44 angeschlossen sind. Weiter verfügt die Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit 20 über eine SPS-Steuer-Einheit 28, die eingangsseitig mit der Umschalt-Schnittstelle 24 verbunden ist und die ausgangsseitig mittels einer Schaltsignal-Steuerleitung 30 mit der Schalter-Einheit 32 verbunden ist. Die Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit 20 weist des Weiteren eine Schalter-Einheit 32 auf, deren Eingangsseite mit der Testsignal-Schnittstelle 22 und deren Ausgangsseite mit der ersten und der zweiten Steuergerät-Anschluss-Schnittstelle 36 und 38 verbunden ist.
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Im vorliegenden, beispielhaft angegebenen Ausführungsbeispiel haben die Datenverbindungsleitungen 18 sowie 42 und 46 jeweils zwei Verbindungsleitungen, und die Schalter-Einheit 32 umfasst zwei insbesondere getrennt voneinander über die Schaltsignal-Steuerleitung 30 umschaltbare Schalter, die so ausgebildet sind, dass sie zwischen jeweils zwei Schalterstellungen umgeschaltet werden können. In der ersten Schalterstellung, die in 1 nicht gezeigt ist, verbinden die Schalter der Schalter-Einheit 32 die Testsignal-Schnittstelle 22 mit der ersten Steuergerät-Anschluss-Schnittstelle 36, sodass die von dem Umgebungs-Simulations-Rechner 12 erzeugten Umgebungsmodell-Testsignale und Steuerungs-Testsignale über die Ein-/Ausgangs-Schnittstelle 16, über die Datenverbindungsleitung 18, über die Testsignal-Schnittstelle 22, über die Schalter der Schalter-Einheit 32, über die erste Steuergeräte-Anschluss-Schnittstelle 36 und über die Anschlussleitung 42 an das erste Steuergerät 40 ausgegeben, und sodass die von dem ersten Steuergerät 40 erzeugten Steuergerät-Ausgangssignale in umgekehrter Richtung an den Umgebungs-Simulations-Rechner 12 zurückgesendet werden. Dies kann man sich gut vorstellen, wenn man annimmt, dass die obere Datenverbindungsleitung 18 und die rechte Anschlussleitung 42 Eingangsleitungen sowie die untere Datenverbindungsleitung 18 und die linke Anschlussleitung 42 Datenausgangsleitungen sind, jeweils bezogen auf die Datenflussrichtung zu dem ersten Steuergerät 40 und von diesem weg.
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In der in 1 gezeigten oberen Schalterstellung ist die Testsignal-Schnittstelle 22 mit der zweiten Steuergerät-Anschluss-Schnittstelle 38 verbunden, sodass die Umgebungsmodell-Testsignale und Steuerungs-Testsignale von dem Umgebungs-Simulations-Rechner 12 über die Ein-/Ausgangs-Schnittstelle 16, über die Datenverbindungsleitung 18, über die Schalter der Schalter-Einheit 32, über die zweite Steuergerät-Anschluss-Schnittstelle 38 und über die Anschlussleitung 46 an das zweite zu testende Steuergerät 44 ausgegeben werden, und sodass Steuergerät-Ausgangssignale in umgekehrter Richtung zu dem Umgebungs-Simulations-Rechner 12 zurückgesendet werden.
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Im Betrieb des erfindungsgemäßen ersten Testsystems 2 schließt zunächst ein Testingenieur die zu testenden Steuergeräte, hier die Steuergeräte 40 und 44, an die Steuergerät-Anschluss-Schnittstellen 36 und 38 an und wählt auf dem Steuer-Rechner 4 ein den Steuergeräten zugehöriges Umgebungsmodell und einen gewünschten Testablauf aus, der wenigstens einen Testschritt aufweist. Anschließend wird der eigentliche Testablauf mit mehreren Testschritten durchgeführt. Dabei erzeugt der Umgebungs-Simulations-Rechner 12 aus den von den von dem Steuer-Rechner 4 empfangenen Umgebungsmodell-Daten und Steuergerät-Steuerungsdaten Umgebungsmodell-Testsignale und Steuerungs-Testsignale und gibt diese über seine Ein-/Ausgangs-Schnittstelle 16 sowie über die Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit 20, genauer gesagt über die Datenverbindung 18, über die Testsignal-Schnittstelle 22, über die Schalter-Einheit 32, über die erste Steuergerät-Anschluss-Schnittstelle 36 und über die Anschlussleitung 42 an das erste zu testende Steuergerät 40 aus. Das Steuergerät 40 erzeugt aus diesen Testsignalen Steuerungs-Ausgangssignale, die in umgekehrter Richtung an den Umgebungs-Simulations-Rechner 12 ausgegeben werden. Dort werden diese Steuergerät-Ausgangssignale mit Referenzdaten für Steuergerät-Ausgangssignale verglichen, welche der Umgebungs-Simulations-Rechner 12 von dem Steuer-Rechner 4 zusammen mit den Umgebungsmodell-Daten und Steuergerät-Steuerungsdaten erhält. Aus diesem Vergleich kann der Umgebungs-Simulations-Rechner 12 oder der Steuer-Rechner 4 eine Ausgabe erzeugen, anhand derer feststellbar ist, dass das getestete Steuergerät 40, 44 den Testablauf korrekt durchgeführt hat bzw. korrekte Steuergerät-Ausgangssignale ausgegeben hat oder ob Fehler aufgetreten sind. Aus dieser Ausgabe kann eine Entscheidung ”Steuergerät funktionsfähig” oder ”Steuergerät defekt” getroffen werden.
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Nach erfolgter Durchführung des Testablaufs kann der Umgebungs-Simulations-Rechner 12 über seine Schnittstelle 14, über die Datenverbindungsleitung 10 und über die Schnittstelle 8 ein Testablauf-Beendigungssignal an den Steuer-Rechner 4 abgeben. Der Steuer-Rechner 4 gibt daraufhin ein Umschaltsignal über seine Umschalt-Anschluss-Schnittstelle 6, über die Datenverbindungsleitung 26 und über die Umschalt-Schnittstelle 24 an die Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit 20, insbesondere an deren SPS-Steuer-Einheit 28.
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Diese SPS-Steuer-Einheit 28, die insbesondere als Bus-Koppler ausgebildet sein kann, erzeugt aus diesem Umschaltsignal ein insbesondere analoges Schaltsignal und gibt dieses an die Schalter-Einheit 32, sodass die Schalter der Schalter-Einheit 32 derart umgeschaltet werden, dass die Testsignal-Schnittstelle 22 mit der nächsten Steuergerät-Anschluss-Schnittstelle, vorliegend mit der zweiten Steuergerät-Anschluss-Schnittstelle 38 des zweiten angeschlossenen Steuergeräts 44 verbunden wird.
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Nun wird der Testablauf mit mehreren Testschritten, wie oben beschrieben, für das zweite Steuergerät 44 durchgeführt.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten erfindungsgemäßen Testsystems 52 mit einem Umgebungsmodell-Rechner 54, mit einem Testautomatisierungs-Rechner 62, mit einem Umgebungs-Simulations-Rechner 12, und mit einer Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit 20, an die wiederum zwei zu testende Steuergeräte 40 und 44 angeschlossen sind.
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Das zweite Testsystem 52 entspricht weitgehend dem ersten Testsystem 2 aus 1, wobei der Steuer-Rechner 4 in Form einer Kombination eines Umgebungsmodell-Rechners 54 und eines Testautomatisierungs-Rechners 62 ausgebildet ist, die getrennt voneinander vorliegen, und wobei die Datenverbindung zwischen dem Umgebungsmodell-Rechner 54, dem Testautomatisierungs-Rechner 62, dem Umgebungs-Simulations-Rechner 12 und der Umschalt-Schnittstelle 24 der Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit 20 durch Ethernet und durch eine Signalverteiler-Einheit, die als Ethernet-Switch 58 ausgebildet sein kann, verwirklicht ist.
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Gleiche Elemente wie in 1 sind mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und werden zur Vermeidung von Wiederholungen nicht noch einmal erläutert.
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Auf dem Umgebungsmodell-Rechner 54 sind Umgebungsmodell-Daten für die zu testenden Steuergeräte gespeichert. Diese werden über die Schnittstelle 56 und den Ethernet-Switch 58 sowie die Ethernet-Datenverbindung 60 an den Umgebungs-Simulations-Rechner 12 übertragen.
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Auf dem Testautomatisierungs-Rechner 62 sind die Steuergerät-Steuerungsdaten sowie Referenzdaten für Steuergerät-Ausgangssignale gespeichert und diese werden über die Schnittstelle 64, über den Ethernet-Switch 58 und über die Datenverbindungsleitungen 60 an den Umgebungs-Simulations-Rechner 12 übertragen.
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Der Umgebungs-Simulations-Rechner 12 führt daraufhin einen Testablauf mit mehreren Testschritten durch, indem er aus den empfangenen Umgebungsmodell-Daten und aus den empfangenen Steuergerät-Steuerungsdaten Umgebungsmodell-Testsignale und Steuerungs-Testsignale erzeugt und über seine Ein-/Ausgangs-Schnittstelle 16 ausgibt, die – wie mit Bezug auf 1 im Einzelnen beschrieben – zu dem jeweils angeschlossenen Steuergerät 40 oder 44 übertragen werden, das daraufhin Steuergerät-Ausgangssignale erzeugt, die wiederum – wie mit Bezug auf 1 oben im Einzelnen beschrieben – zu dem Umgebungs-Simulations-Rechner 12 zurückgeleitet werden, der diese mit den Referenzdaten für Steuergerät-Ausgangssignale vergleicht, um so – wiederum wie oben mit Bezug auf 1 im Einzelnen beschrieben – eine Ausgabe zu erzeugen, ob die empfangenen Steuergerät-Ausgangssignale mit den Referenzdaten übereinstimmen und ob das Steuergerät somit als funktionsfähig oder als defekt klassifiziert werden kann.
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Nach erfolgtem Durchführen eines Testablaufs mit mehreren Testschritten für das jeweils angeschlossene Steuergerät kann der Umgebungs-Simulations-Rechner 12 ein Testablauf-Beendigungs-Signal an den Testautomatisierungs-Rechner 62 ausgeben, und zwar über die Schnittstelle 14, über den Ethernet-Switch 58 und über die entsprechenden Datenverbindungen 60. Der Testautomatisierungs-Rechner 62 gibt daraufhin ein Umschalt-Signal an die Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit 20, insbesondere an deren Umschalt-Schnittstelle 24 aus und deren SPS-Steuer-Einheit 28 erzeugt daraus ein Schaltsignal, das die Schalter-Einheit 32 über die Schaltsignal-Steuerleitung 30 so umschaltet, dass die Testsignal-Schnittstelle 22 mit der zweiten Steuergerät-Anschluss-Schnittstelle 38 verbunden wird. Nun erfolgt der Testablauf für das zweite angeschlossene Steuergerät 44.
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines dritten erfindungsgemäßen Testsystems 70, das dem ersten Testsystem 2 aus 1 entspricht, wobei die Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit 20 noch zusätzlich über eine Steuergeräte-Signal-Abgreif-Schnittstelle 72 verfügt.
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Gleiche Elemente wie in 1 sind mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und werden zur Vermeidung von Wiederholungen nicht noch einmal erläutert.
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Im Unterschied zu dem ersten Testsystem 2 verfügt die Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit 20 des dritten Testsystems 70 zusätzlich noch über eine Steuergerät-Signal-Abgreif-Schnittstelle 72, die auch als Breakout-Modul bezeichnet wird, an der die Steuergerät-Ausgangssignale, die Umgebungsmodell-Testsignale und die Steuerungs-Testsignale abgegriffen werden können. Diese Schnittstelle 72 ist mit den Datenverbindungsleitungen 18 unmittelbar benachbart zu der Testsignal-Schnittstelle 22 verbunden.
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In einem nachfolgend angegebenen, konkreten Ausführungsbeispiel werden zwei Motorsteuergeräte für sogenannte Kombi-Instrumente, also Instrumentenblöcke von Kraftfahrzeugen getestet, die exemplarisch einen Tachometer/eine Geschwindigkeitsanzeige und eine Drehzahlanzeige umfassen.
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Bei dem ersten zu testenden Steuergerät 40 handelt es sich um ein Kombi-Instrument, bei dem der Tachometer die Geschwindigkeit in der Einheit km/h anzeigt, und bei dem zweiten zu testenden Steuergerät 44 handelt es sich um ein Kombi-Instrument, bei dem die Geschwindigkeit vom Tachometer in der Einheit miles/hour angezeigt wird.
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Ein Testingenieur schließt das erste Kombi-Instrument an der ersten Steuergerät-Anschluss-Schnittstelle 36 und das zweite Steuergerät 44 an der zweiten Steuergerät-Anschluss-Schnittstelle 38 an. Des Weiteren wählt ein Testingenieur auf dem Steuer-Rechner 4 das entsprechende Umgebungsmodell bzw. die entsprechende Umgebungsmodell-Daten für das erste Kombigerät 40 und für das zweite Kombigerät 44 aus. Ferner wählt ein Testingenieur den durchzuführenden Testablauf auf dem Steuer-Rechner 4 aus, der darauf gespeichert ist, oder er gibt diesen Testablauf in den Steuer-Rechner 4 oder den Testautomatisierungs-Rechner 62 ein.
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Dann wird der Testablauf gestartet. Der Umgebungs-Simulations-Rechner 12 erzeugt nun aus den von dem Steuer-Rechner 4 bzw. von dem Umgebungsmodell-Rechner 54 und dem Testautomatisierungs-Rechner 62 erhaltenen Umgebungsmodell-Daten und Steuergerät-Steuerungsdaten ein Testsignal, vorliegend einem simulierten Ausgangswert eines Motorsteuergeräts (hier nicht gezeigt) entspricht und eine Größe von 100 km/h hat. Dieses Testsignal wird nun vom Umgebungs-Simulations-Rechner 12 über die Ein-/Ausgangs-Schnittstelle 16, über die Datenverbindungsleitung 18, über die Testsignal-Schnittstelle 22, über die Schalter-Einheit 32, über die erste Steuergerät-Anschluss-Schnittstelle 36 und über die Anschluss-Verbindung 42 an das erste Steuergerät 40 ausgegeben, das daraufhin ein Steuergerät-Ausgangssignal erzeugt, das in umgekehrter Richtung wieder zu dem Umgebungs-Simulations-Rechner 12 gelangt. Dort wird dieses Steuergerät-Ausgangssignal mit dem Referenzsignal, also dem Soll-Wert verglichen, das dem erwarteten Steuergerät-Ausgangssignal für die Eingangsgröße 100 km/h des Motorsteuergeräts entspricht. Dieser Referenzwert ist in dem Steuer-Rechner zusammen mit dem Testsignal abgelegt.
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Der Umgebungs-Simulations-Rechner 12 kann nun feststellen, ob das Steuergerät-Ausgangssignal dem Referenzwert entspricht und wenn ja, einen entsprechenden Ausgangswert erzeugen, der signalisiert, ob der Test bestanden worden ist oder nicht.
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Anschließend können weitere solcher Testschritte erfolgen. Z. B. kann eine Rampe von ansteigenden simulierten Motorsteuergerät-Ausgangswerten im Hinblick darauf abgeprüft werden, ob das Steuergerät-Ausgangssignal die hierzu entsprechende korrekte Geschwindigkeitsanzeige auf dem Tachometer bewirken würde.
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Nach Durchführung des Testablaufs kann der Umgebungs-Simulations-Rechner 12 eine Ausgabe erzeugen und an den Steuer-Rechner 4 bzw. den Testautomatisierungs-Rechner 62 zurückgeben, aus dem das Testergebnis ersichtlich ist.
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Des Weiteren erzeugt der Umgebungs-Simulations-Rechner 12 nach Durchführung des Testablaufs ein Testablauf-Beendigungs-Signal und gibt dieses an den Steuer-Rechner 4 bzw. an den Testautomatisierungs-Rechner 62 aus, der daraufhin ein entsprechendes Umschaltsignal an die Umschalt-Schnittstelle 24 sendet. Die SPS-Steuer-Einheit 28 erzeugt aus diesem Umschaltsignal ein analoges Schaltsignal und schaltet die Schalter-Einheit 32 mit Hilfe der Schaltsignal-Steuerleitung 30 so um, dass nun das zweite zu testende Steuergerät 44, insbesondere die zweite Steuergerät-Anschluss-Schnittstelle 38 desselben mit dem Umgebungs-Simulations-Rechner 12 verbunden wird.
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Nun greift der Umgebungs-Simulations-Rechner 12 auf die Umgebungsmodell-Daten des zweiten Steuergeräts 44 und auf den für dieses zweite Steuergerät 44 ausgewählten Testablauf, insbesondere die Steuergerät-Steuerungsdaten und die Referenzdaten für Steuergerät-Ausgangssignale zu, die auf dem Steuer-Rechner 4 bzw. auf dem Umgebungsmodell-Rechner 54 und dem Testautomatisierungs-Rechner 62 abgelegt sind bzw. zuvor von dem Testingenieur ausgewählt worden sind.
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Nun erfolgt der Testablauf für das zweite Steuergerät 44 analog dem oben beschriebenen Testablauf, wobei hier die Steuergerät-Ausgangssignale Signalen für einen miles/hour-Tachometer entsprechen.
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Mit einem erfindungsgemäßen Testsystem und Testverfahren sowie mit einer erfindungsgemäßen Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit 20 können somit Steuergeräte gleicher oder verschiedener Art automatisch nacheinander getestet werden, ohne dass zwischendurch eingegriffen, insbesondere umgesteckt werden muss.
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Die sich daraus ergebenden Vorteile sind vorstehend im Einzelnen erläutert worden und werden hier zur Vermeidung von Wiederholungen nicht noch einmal angegeben.
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Aus Gründen der besseren Veranschaulichung haben die Datenverbindungsleitungen 18 und die Anschlussleitungen 42 und 46 jeweils nur zwei Verbindungsleitungen. Es versteht sich von selbst, dass hier eine beliebige andere Anzahl von Leitungen vorgesehen werden kann, z. B. 8 bis 400 Leitungen. Die Anzahl der Schalter der Schalter-Einheit 32 ist durch die Anzahl der Leitungen und durch die Anzahl der Steuergerät-Anschluss-Schnittstellen bestimmt.
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Die Schnittstellen 16, 22, 36 und 38 können als sogenannte Sub-D-Anschlüsse ausgebildet sein, und ebenso können die entsprechenden Stecker der Adapterkabel als Sub-D-Stecker ausgebildet sein.
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Ein zusätzlicher, manuell betätigbarer Schalter, der am Gehäuse der Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit 20 angeordnet ist, kann als Drei-Positionen-Schalter ausgebildet sein, mit dem entweder die Automatikstellung, die insbesondere in der Mitte angeordnet sein kann, oder eines der angeschlossenen Steuergeräte ausgewählt werden kann. Die SPS-Steuer-Einheit 28 kann als Bus-Koppler mit zwei Steuerausgängen ausgebildet sein, der Zwei-Vierfach-Wechsler-Relais steuern und den Umgebungs-Simulations-Rechner 12 somit mit dem entsprechenden, zu testenden Steuergerät verbinden kann.
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Bei dem Steuer-Rechner 4 bzw. dem Testautomatisierungs-Rechner 62 kann ein gängiges Testautomatisierungsprogramm verwendet werden, wie zum Beispiel ECU-TEST oder EXAM. Daher ist für die Ansteuerung ein Testautomatisierungsprogramm-Utility vorhanden, das die Steuerung der Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit 20 erlaubt. In dem Testautomatisierungsprogramm-Utility kann die IP-Adresse der Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit 20 und die gewünschte Position eingestellt werden. Zudem kann das Utility dem Steuer-Rechner bzw. dem Testautomatisierungs-Rechner 62 zurückmelden, ob die SPS-Steuereinheit 28 den Umschaltbefehl korrekt ausgeführt hat. Das Umschalten kann beliebig wiederholt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- erstes Testsystem
- 4
- Steuer-Rechner
- 6
- Umschaltanschluss-Schnittstelle
- 8
- Schnittstelle zum Umgebungs-Simulations-Rechner
- 10
- Datenverbindungs-Leitung
- 12
- Umgebungs-Simulations-Rechner
- 14
- Schnittstelle
- 16
- Ein-/Ausgangs-Schnittstelle
- 18
- Datenverbindungs-Leitung
- 20
- Steuergeräte-Anschluss- und Steuergeräte-Umschalt-Einheit
- 22
- Testsignal-Schnittstelle
- 24
- Umschalt-Schnittstelle
- 26
- Datenverbindungs-Leitung
- 28
- SPS-Steuer-Einheit
- 30
- Schaltsignal-Steuerleitung
- 32
- Schalter-Einheit
- 34
- Datenverbindungs-Leitung
- 36
- erste Steuergerät-Anschluss-Schnittstelle
- 38
- zweite Steuergerät-Anschluss-Schnittstelle
- 40
- erstes Steuergerät
- 42
- Anschlussleitung
- 44
- zweites Steuergerät
- 46
- Anschlussleitung
- 52
- zweites Testsystem
- 54
- Umgebungsmodell-Rechner
- 56
- Schnittstelle
- 58
- Signalverteiler-Einheit/Ethernet Switch
- 60
- Datenverbindungen
- 62
- Testautomatisierungs-Rechner
- 64
- Schnittstelle
- 70
- drittes Testsystem
- 72
- Steuergerät-Signal-Abgreif-Schnittstelle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010043661 A1 [0003]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Artikel Jim A. Ledin: Hardware-in-the-Loop Simulation, erschienen in der Fachzeitschrift ”Embedded Systems Programming” im Februar 1999 [0002]
