Verkehr / traffic

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

Florian Protze

TU Dresden

Florian.protze@tu-dresden.de

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