Tagungsband 2. Symposium Elektronik und Systemintegration ESI 2020: "Intelligente Systeme und ihre Komponenten: Forschung und industrielle Anwendung"; ISBN 978-3-9818439-4-1
Der Anspruch der Elektronikindustrie an fehlerminimierte Produktionsabläufe, kontinuierliche Qualitätssicherung und geringe Feldausfälle unterliegt einem fortdauernden Verbesserungsprozess. Der Bedarf an zuverlässigen und aussagekräftigen Testmethoden, um diese Ansprüche zu erreichen, ist daher zwingend erforderlich. In diesem Zusammenhang gilt der ROSE-Test seit Jahrzehnten als schnelle und zuverlässige Analysemethode. Mit der Ionenchromatographie steht erstmals ein fortgeschrittenes Verfahren zur Verfügung, um ROSE-Grenzwerte festzulegen.
Elektronische Baugruppen sind heute so komplex wie nie zuvor und in fast jedem Lebensbereich anzutreffen. Ob Automotive, Unterhaltungselektronik, Medizintechnik oder Luft- und Raumfahrt – überall steigt der Bedarf an zuverlässigen und technisch einwandfreien elektronischen Baugruppen. Für jeden Hersteller stellt sich somit die Frage: Welche Möglichkeiten gibt es, um die Qualität der Fertigung kontinuierlich zu überwachen, teure Fehlproduktionen oder mögliche Feldausfälle frühzeitig zu erkennen und somit im besten Fall sogar zu vermeiden?
Der Ausfall von elektronischen Baugruppen im Feld stellt für jeden Elektronikfertiger den wohl schlimmsten Problemfall dar. Denn ein Feldausfall kostet in erster Linie Geld. Er zeigt aber auch, dass das ursächliche Problem ein kritisches gewesen ist, welches in der laufenden Produktion sowie der Qualitätssicherung nicht erkannt wurde. Eine weitverbreitete Ausfallursache bei elektronischen Baugruppen ist mangelnde Reinheit. In erster Linie sind damit ionische Verunreinigungen gemeint, welche sich auf der Oberfläche der Baugruppe befinden und dann zu den typischen Ausfallursachen wie Korrosion, elektrochemischer Migration oder Kurzschlüssen im Zusammenspiel mit Feuchte führen können. Probleme müssen aber nicht erst im Laufe eines Lebenszyklus von Baugruppen auftreten. Schon während der Fertigung kann auf der Baugruppe zurückbleibende Verunreinigung zu Problemen beim Lackieren (Coating) oder Vergießen führen.
Die stetig steigenden Anforderungen in Bezug auf die Leistungsdichte und Zuverlässigkeit von leistungselektronischen Modulen macht das Packaging zu einer immer größer werdenden Herausforderung. Durch den Einsatz von anorganischen Materialien (Zement) und das Erschließen neuer thermischer Pfade lassen sich völlig neuartige Modulkonzepte realisieren. In einer grundlegenden Untersuchung wird das leistungselektronische System und die geometrische Auslegung des Moduls diskutiert und analysiert. Das Ergebnis ist ein dreidimensionaler, flächenzentrierter Modulkörper mit implementierter Wasserkühlung. Dieses dreiseitige Modul ist so ausgelegt, dass es das thermische Potenzial des Zements optimal nutzen kann. Eine Reduzierung des Rth,ja um 25 % ist via thermischer Simulationen ermittelt worden. Das Simulationsmodell wurde anhand einer Rth-Messung verifiziert. Durch die effizientere Kühlung kann eine deutlich höhere Leistungsdichte erzielt werden, ohne die Lebensdauer und Zuverlässigkeit des Moduls zu reduzieren.
Aufgrund der immer weiter anwachsenden Vernetzung der Stromnetze wird die Kommunikation zwischen der Leitstelle des Energieversorgers und den Infrastrukturkomponenten innerhalb eines Umspannwerks immer bedeutsamer. Dabei werden sowohl Steuerbefehle als auch Daten für Überwachungsfunktionen übertragen. In den aktuellen Netzwerkarchitekturen findet diese Kommunikation ohne eine kryptografische Absicherung statt, was einen Angriffspunkt für gezielte Attacken und damit eine potenzielle Gefährdung der Energieversorgung darstellt. Um solchen Angriffen in Zukunft entgegenzuwirken, wird das ES³M-Sicherheitsmodul entwickelt. Dieses soll in das Netzwerk zwischen den beiden Kommunikationspartnern eingesetzt werden und so den Datenverkehr absichern. Mithilfe einer Bedrohungsanalyse wurden Anforderungen abgeleitet, die neben kryptografischen Maßnahmen auch Themen wie funktionale Sicherheit und Langlebigkeit umfassen. Um diese zu erfüllen, wurde eine spezielle Systemarchitektur auf Basis einer Aufgabenteilung entworfen. Diese Architektur und korrespondierende Designentscheidungen werden präsentiert.
Dieser Artikel beschreibt Erfahrungen, die bei der Integration von Ultraschall-Wasserzählern in das an der Hochschule Landshut entwickelte Energiemanagementsystem Selena gewonnen wurden. Es werden technische Details zur Integration von Siemens Ultraschall-Durchflussmessgeräten des Typs SITRANS FST020 referiert und wie diese an ein Energiemanagementsystem mittels einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) eingebunden werden können. Diese Anbindung wird mit einer alternativen Integration mittels kostengünstiger und im Internet der Dinge populärer Raspberry Pi-Einplatinencomputern verglichen. Es stellt sich heraus, dass die Anbindung durch Raspberry Pi nicht nur deutlich kostengünstiger, sondern auch einfacher und flexibler ist.
In order to increase reliability, scalability and fail safety of battery management systems (BMSs), a decentralized BMS consisting of peer nodes is proposed. To ensure complete autonomy each node is equipped with its own microcontroller. Each manages the charge and discharge processes and enables communication with other nodes in the system. The proposed system is a multi-microcomputer system. Changing requirements, software development and bug fixes require the ability to update system software of microcontrollers. In this paper, a specific boot concept is proposed to increase the testability of the system. First, the requirements for the software update process are analyzed. Subsequently, a boot concept using Controller Area Network (CAN) is introduced and its advantages and limitations are shown. Finally, the boot concept is evaluated and possible alternative boot concepts with optical data transmission via a polymer optical fiber (POF) or with dual CAN design are proposed.