synchro

Echtzeitsynchronisation

Koordinator

Frank Ellinger/Martin Kreißig
TU Dresden

Projektpartner

TU Dresden
TU Dresden
Analoge ICs für Datenkommunikation, IC-Demonstrator, Koordination
MAZ Brandenburg GmbH
MAZ Brandenburg GmbH
Mixed-Signal-ASIC Design, industrielle Motoransteuerung, Feldbuskommunikation, Synchronisations-IC-Demonstrator
eonas GmbH
eonas GmbH
Design und Entwicklung für automobile Elektromotoranwendungen
MeDes Industrial Design
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.

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Problemstellung & Stand der Technik

synchro1Problemraum 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)
    1. Anspruchsvolle Demo-Plattform
    2. Eigenständiges Produkt

Innovationen & Ergebnisse

synchro2

  • 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

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