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synchro
Echtzeitsynchronisation
Koordinator
Frank Ellinger/Martin Kreißig
TU Dresden
Projektpartner
MAZ Brandenburg GmbH
Mixed-Signal-ASIC Design, industrielle Motoransteuerung, Feldbuskommunikation, Synchronisations-IC-Demonstrator
MeDes Industrial Design
Entwicklung von Elektrofahrzeugen, Prototypenbau, Erprobungen, publikumswirksamer Fahrzeugdemonstrator
Kontakt
Entwicklung eines universell einsetzbaren Chips für die Echtzeitsynchronisation mit
Genauigkeit bis 1 ns, Echtzeitsynchronisierung von Elektromotoren, sowie ein elektrischer, mehrradangetriebener Fahrzeugdemonstrator.
Problemstellung & Stand der Technik
Problemraum Elektrofahrzeuge
- Synchronisation Radnabenmotoren bisher nicht zufriedenstellend
- Führt zu unsicheren Fahrverhalten bei Fahrzeugen mit kleinen Radständen
- Präzise Antriebssynchronisation und darauf abgestimmte neuartige Motoransteuerkonzepte zur Stabilisierung erforderlich 4/11
- Als Grundlage wird echtzeitfähige Datenübertragung mit Hardwareunterstützung zur Erhöhung der Synchronisationsgenauigkeit benötigt
Problemraum Synchronisierung
- Fahrzeugnetze: LIN, CAN oder Flexray:
- Datenraten mit 1 – 10Mbit zu gering für fortschrittliche Steuerungen
- GBit-Ethernet: zu hohe Latenz wegen aufwendiger Signalverarbeitung
- Konzepte für Synchronisations-ICs in Elektromotoren existieren, aber
- Lediglich Kompensation Latenzen Kommunikation
- Latenzen z.B. von Ansteuerung & Auswertung nicht kompensiert
→ Genauigkeit limitiert
- Sehr hohe Synchronisationsgenauigkeit von etwa 1 ns für gekoppelten Motoren benötigt, um
- Effizienz zu steigern, da langsamerer Motor als Last wirkt
- z.B. Durchsatz in Druckmaschinen zu steigern, sonst reißt Papier
Technische Ziele & Lösungen
Entwicklung von
- Universell einsetzbarem CMOS-IC für Synchronisierung mit sehr hoher Genauigkeit von 1 ns
- Betrachtung Zeitunterschied, Latenzoffsets werden eliminiert
- Echtzeitfähige Motorensteuerung
- Leichtbaufahrzeug mit elektrischen Radnabenmotoren (Einzelradantrieb, klassischer Antriebstrang fällt weg)
- Anspruchsvolle Demo-Plattform
- Eigenständiges Produkt
Innovationen & Ergebnisse
- CMOS IC auf Basis eines Phaseninterpolationsansatzes
- Bekannt von PLL/CDR aber neu für Zeitsynchronisation
- Plausibilitätsstudie PHY-IC, Dissertation Richter, Paper IMOC 11/2015
Markt und sozialer Einfluss
fast synchro hat ein hohes Marktpotential im Verhältnis zum Förderbetrag.
- ökologisch: z.B. Senkung Energieverbrauch, leisere Städte
- sozial: z.B. erhöhte Seniorenmobilität
Projektübergreifende Kooperation
- Erkenntnisse Synchronisations-ICs an fast carnet
- Synchronisations-IC Erkenntnisse an fast access
- fast traffic kann Forschungsergebnisse am Demonstrator testen
- Unterstützung von fast access beim ASIC Entwurf
- Erkenntnisse über drahtgebundene lokale Netzwerke von fast carnet
- Erkenntnisse zum Auslesen von Car-to-X-Daten von fast traffic