Hardwareentwicklung mit Funktionaler Sicherheit, Embedded AD / DA, Highspeed, Leistungselektronik, Thermodesign, Mess.- & Regelungstechnik³

Hinweis: Abschluss eines längerfristigen Projekts mit verschiedenen Bauabschnitten. Der Schwerpunkt dieses Projekts (Heizungstechnik) liegt aktuell nicht in meinem zentralen beruflichen Fokus sondern dokumentiert nur mein vielseitiges Interesse an Sicherheits-, Mess/Regelungstechnischen und physikalischen Herausforderungen unterschiedlichster Art.

   - TP1:2-6/2018 (Planung/Berechnung/Beschaffung),

   - TP2:10-11/2018 (Installation/Inbetriebnahme Heizkreis)

   - TP3:4-5/2019 (Fertigstellung/Übergabe Zentralheizung)

   - TP4:10-11/2019 (Fertigstellung/Inbetriebnahme Solarthermie)

Aufgabenbeschreibung:

- Entwicklung einer regenerativen Holzvergaser-Kaminheizungs-Systems mit solarthermischer Brauchwasserheizung für ein Einfamilienhaus

- Entwicklung eines speziellen Heizungskonzepts unter Verwendung eines klassischen Schwerkraft-Kreislaufs für funktionale Sicherheit bei Stromausfall und effizienzoptimierter Schichtenspeicherung für kleinerem 600l Pufferspeicher

- Hydraulische und Sicherheitstechnische Analyse des Schwerkraft-Heizkreislaufs bezüglich: robuster Sicherheitsfunktionen, Worst Case Leistung, Schichten-Speicher-Anforderungen, bautechnischer Eignung, Lebensdauer und Montagetechnik (Kupfer/Stahl-Presstechnik & ALPEX Stecksyst.)

- Anforderungsspezifikation und Abstimmung der Sonderanfertigungen des Holzvergaser-Kaminofens, des solaren Schichtenspeichers

- Effizienzsteigerung der begrenzten Anlagenressourcen durch Schichten-Optimierung über die Heizungswasservorläufe

- Integration von systemtechnischen Innovationen für robusten Betrieb ausserhalb der Nutzungsperioden (Eigensicherheit der Solarthermischen Anlage bei abgeschalteter Stromversorgung)

- Heizungshydraulische Planung einer konventionellen Zentralheizung

- Analyse von geeigneten Maßnahmen zur Lebensdaueroptimierung bzgl. Vermeidung von galvanischer Korrision

- Beschaffung, Logistik, Montage, Test und Inbetriebnahme der gesamten Anlage wie folgt: (Kaminofenheizkreis, Sicherheitseinrichtungen wie z.B. Notkühlung, Notheizung sowie der Zentralheizungs- und Solarthermischen Anlage)

- Bedarfsmessung und Analyse bzgl. der solarer Deckung, verfügbarer Batterie-Kapazität, Ressourcen, Ausrichtung und Betriebsart

- Batteriemanagement zur Batterie-Schnelladung und Batterie-Lebensdaueroptimierung von gemischten Batterie-Anordnungen

- Solar gestützte Batterie-Vollladung, Ladungserhaltung und Batterie-Symmetrierung Blei-Säure und Lithium-Zellen

- Ladungsmanagementsystem zwischen Verbrauchs- und Starterbatterie zur optimierten Nutzung begrenzt verfügbarer Modulfläche

- Anforderungsspezifikation und Konfiguration von Blei-Säure und Litium Batterie Ladealgorithmen bzgl. der spezielen Batterietechnologie, besonderen der thermischen Anforderungen in Fahrzeugen und unsicheren Solarleistung

- Anspruchsvolle Montage von Solarmodulen im Aussenbereich des Expeditionsfahrzeuges

- Berücksichtigung der funktionalen Sicherheit der Energieversorgung in aussergewöhnlichen Situationen.

- Recherche, Installation, Inbetriebnahme und Test einer  in Form einer Direktmethanol Brennstoffzelle als hochverfügbares Backupsystem.

Functional Safety ASIL-B(D) HW FUSI/FUSA Audit/Assessment, Neu-Konzeption, Architekur, Safety-Redesign und Kundenabnahme einer Hochleistungs-Recheneinheit für Autonomes Fahren

• Safety kritische Pfade, Konzeptanalyse des ECU-B/C-Muster
• HW-Inspektion, HW-Safety Assessment und Machbarkeitsanalyse (pos/neg Nachweisführung)
• FUSA-Anforderungsanalyse, Designreview und Redesign FUSA-Konzept
• Konzeptvergleich, Machbarkeitsanalyse altes/neues Safety-Konzept durch Nutzwertanalyse bzgl. Risiken, Ressourcen, Terminplan und Aufwandsabschätzungen
• Review, Validierung und Detaillierung der Safety-Anforderung
• Redundanzanalyse, Verfügbarkeitsanalyse, Robustheitsanalyse und Minimalisierung systematischer und statistischer Fehlereinflussfaktoren
• Redesign des positiver Nachweis des Safety-Konzepts auf Basis eines geeigneten System Basis Chips von NXP (FS8430/FS8530)
• Absicherung der Diagnosabdeckung kritischer Diagnosen und Spannungsmonitore (DC / Diagnostic Coverage)
• Durchführung von Reviews und Abstimmung mit den Safety-Verantwortlichen, System- und SW-Disziplinen
• Kundenabstimmung und Safety-Reviews mit termingerechter Einführung des neu entwickelten Safety-Konzepts in die Serienentwicklung
• Systemdesign einer FUSA relevanten Fahrzeugschnittstelle zwischen Sensor- und Rechner Modul für robust Funktion und Erkennung sicherheitsrelevanter Fehler (ECU-Reset). 

Entwicklung eines Geotrackers basierend auf Wifi/GSM Feldstärken Triangulation zur Fahrzeug-Lokatierung ohne GPS

Hinweis: Dieses Projekts (Systemprogrammierung / Embedded Linux / alternative Ortung) dokumentiert mein langjähriges Interesse für Embedded Linux und diente persönlichem Forschungsinteresse und der Weiterbildung

• basiert auf der Offline Verarbeitung weltweiter WiFi Positionsdatenbanken und Feldstärkentriangulation

• Low Power Linux Architektur auf Basis eines MIPS/Atheros Embedded Systems zur Stellplatzsuche für Camper/Wohnmobile
• Visualisierung der Route auf Basis gescannter Wifi-Accesspoints
• Pseudo-Kalman-Bucy-Filter Ansatz zur
• Fehlerbeseitigung veralteter und/oder veränderter Positionsdaten
• Erstellung eines Geschwindigkeits-Profils auf Basis statistischer Häufigkeiten
• Validierung der sehr ungenauen Wifi-Positionsdaten auf Basis des Bewegungsprofils
• Unbeherschbare Probleme in ländlichen Gebieten: Zu viele mobile oder veränderte Hotspots in der Datenbank erlauben keine verlässliche Standortbestimmung allein auf der Basis von Wifi-Accesspoints
• GSM-Lokatierung auf Basis von Funkzellen-Triangulation Identification der CellID, Ermittlung der Standortposition auf Basis erkannter Funkzellen einer Datenbank
• Visualisierung und Dokumentation des Fahrzeug-Bewegungsprofils
• Finale Implementierung der Positionsbestimmung über GPS wegen mangelnder Aktualität und Unzuverlässigkeit aktueller WiFi-Positionsdaten

MIB3 Advanced Power Amplifier

• Entwicklung eines 1860W Highend Verstärkers für neue Audi Q7 und Andere Fahrzeuggenerationen des VW-Konzern
• Anforderungsanalyse (Hardware & System)
• Entwicklung und Validierung des Sicherheitskonzepts für den Hochstromverbraucher
• Gefährdungsanalyse
• Schaltplan-Review des Angebots, -Quellen-Beschaffung und Aktualisierung
• Hardware-Architektur: Validierung und Optimierung der HW-Architektur, Leistungsberechnungen
• Kundenabstimmung: Intern/Extern
• Entwicklung eines strömungsdynamischen Kühlkonzepts (Airflow-Design)
• Validierung, Optimierung und Bewertung der thermischen Konzepte

BR205/BR213 Touchpad und Haptik

• Ursachenanalyse und Bewertung von Temperaturmessabweichungen
• Entwicklung eines Präzisionsmessalgorithmus zur Temperaturmessung auf Basis des Steinhart-Hart-Gleichungssystems
• SW-Integration und Test des neuen Algorithmus durch Erweiterung der CAN-Diagnosesoftware
• Spezifikation / Erweiterung der HW-SW-Schnittstelle

HW-Architektur und Seriendesign Touchpad Systemleiterplatte

• HW-Feindesign und Schaltplan, Layoutbetreuung Highspeed-Design
• Dokumentation, HW-SW-Schnittstelle
• Inbetriebnahme und Validierung

On Top Writing Compute Modul Erweiterung

• CPU-Auswahl und Systemkonzeption eines Embedded Linux-Systems mit Automotive zertifizierbarem CAN-Knoten
• Entwicklung und Abstimmung der geeigneten Systemarchitektur
• Schaltplanentwicklung, Stücklistenerstellung, Layoutbetreung Highspeed-Design

Automotive Kapazitives Touch Controller Messfrontend

• Vergleich und Simulation möglicher Messverfahren für winzigste Kapazitäten bzw. Änderungen im Bereich von 0,05 - 0,2 Piko-Farad
• Nutzwertanalyse zur Priorisierung geeigneter Messverfahren für das automotive Umfeld
• Entwicklung/Feindesign mehrerer Prototypen auf Basis eines Automotive-Controller EVA-Boards
• Betreuung der Test-SW-Implementierung zur Vermessung/Vergleich der Messverfahren Erfolgreiche Validierung mehrerer Messverfahren und Vergleich

    Ursachenanalyse der Write/Device-Protection in der Fahrzeugproduktion
    von Kombinstrumenten unter Temperatureinfluss
    Ursachenforschung und Entwicklung einer geeigneten Testumgebung zur Fehlerreproduktion
    Erarbeitung eines Maßnahmenkataloges zur Fehlerminimierung
    Entwicklung eines Algorithmus als mögliche Gegenmaßnahme
    Ausfallratenanalyse in Abhängigkeit von produzierten Fahrzeugen und Klima wahrscheinlicher Einsatzorte
    Abstimmung entdeckter Gegenmaßnahmen mit Chiphersteller und Kunde
    Planung und Umsetzung der Gegenmaßnahme in neuem Bootloader, Validierung und Auslieferung

Embedded HW-SW Entwicklung
Systemspezifikation und Abstimmung des drahtlos angebundenen Ultraschall Entfernungs-Messsensors, Quarz.Frequenz basierte Laufzeitmessung

System-, HW-Architektur und Auswahl eines geeigneten EVA-Boards für den Prototyp
Entwicklung, Schaltplan und Aufbau
SW-Implementierung und Validierung der Abstands und Materialmessungen

Touchpad Serienentwicklung

    EMV-Messung, Design Analyse, Maßnahmenkatalog
    Prototypische Optimierung, Validierung und Vorqualifizierung

Touchpad Redesign / Prototyp
    HW-Spezifikation, -Architektur (Systemleiterplatte)
    EMV- und Highspeed-Redesign für neuem Atmel Touch-Controller
    Schaltplaneingabe, Layoutbetreuung (Highspeed-Design)
    Inbetriebnahme, SW-Validierung, EMV-Tests
    Bewertung, Vergleich, Inbetriebnahme