Untersuchung des Einflusses von Parametervariationen auf die Störfestigkeit differentieller Kfz-Bussysteme

Abstract

Differentielle Kfz-Datenbusse wie CAN oder FlexRay zeichnen sich durch eine hohe Festigkeit gegen elektromagnetische Störungen aus. Um negative Einflüsse auf die Störsicherheit durch ungünstige Netzwerkkonstellationen oder Terminierungen zu identifizieren, können in einer Rechnersimulation vorab viele relevante Parameter eines Bussystems analysiert werden. Für die Störfestigkeitssimulation sind auf Systemebene geeignete Impedanz- und Verhaltensmodelle aller beteiligten Komponenten erforderlich. In [U. Hilger, S. Miropolsky, S. Frei: Modeling of Automotive Bus Transceivers and ESD Protection Circuits for Immunity Simulations of Extended Networks, EMC Europe, Wroclaw 2010] wurde ein Verfahren vorgestellt, mit dem sich das Verhalten der ICs im kritischen Ausfallpunkt messtechnisch bestimmen und in Form frequenzabhängiger Impedanz- und Ausfallspannungen in die Modelle implementieren lässt. Mit VHDL-AMS können simulationsbasierte BCI-Störfestigkeitsuntersuchungen an CANund FlexRay-Bussystemen im Frequenzbereich bis 100 MHz durchgeführt werden. Die Methodik von BCI-Simulationen wurde bereits in [U. Hilger, S. Miropolsky, S. Frei: Analyse der Störfestigkeit von ausgedehnten Flex-Ray-Netzwerken durch BCI-Simulationen, Internationale Fachmesse und Kongress für Elektromagnetische Verträglichkeit, EMV 2012, Düsseldorf, Tagungsband Seiten 79 - 84, VDE Verlag, 2012] an einem ausgedehnten FlexRay-Netzwerk vorgestellt und die Anwendbarkeit des Verfahrens mit Modellen des gesamten Systemaufbaus nachgewiesen. Weiterführende Analysen in unterschiedlichen Netzwerkkonfigurationen wurden damit jedoch noch nicht durchgeführt. Daher werden in der vorliegenden Arbeit simulationsbasierte Untersuchungen an CANund FlexRay-Bussystemen mit der BCI-Methode angestellt. Die Busterminierungsparameter, die Leitungslängen und die Speiseposition der BCI-Koppelzange werden variiert und die problematischen Konfigurationen herausgearbeitet. Die vorgestellten Simulationsmodelle von Kfz-Bussystemen können auch in anderen Anwendungsbereichen eingesetzt werden. Beispielsweise wird in [C. R. Paul: Analysis of Multiconductor Transmission Line, John Wiley & Sons, Inc, 1994] auf der Basis eines einfachen Leitungsmodells die Einkopplung einer ebenen Welle in eine einzelne Leitung analytisch beschrieben, die sich 5 cm über einer Metallplatte befindet. Sind die Impedanzen an den Leitungsabschlüssen bekannt, kann beispielsweise das Erreichen der Störschwelle eines Bustransceivers in Abhängigkeit von der Feldstärke in der Umgebung der Leitung berechnet werden. Die Anwendung des Verfahrens auf ein FlexRay-Bussystem wird in Kapitel 3 näher beschrieben.