magazine - Das Virtuelle Fahrzeug

Hybridsteuerung - Serienentwicklung
Die wachsende Marktdurchdringung von Hybridfahrzeugen erhöht die Anforderungen an serientaugliche
Steuerungsplattformen. Unterschiedliche Fahrzeugkonfigurationen und Funktionsanforderungen stellen dabei
eine besondere Herausforderung dar. Das Forschungsprojekt HYBCONS befasst sich in Kooperation mit AVL
mit dem Design und der Implementierung einer generischen Steuerungssoftware für Hybridfahrzeuge.
Die Automobilhersteller verfolgen bei der
Elektrifizierung von Antriebssträngen unterschiedlichste
Strategien. Bei Hybridfahrzeugen
ergeben sich dabei zum einen verschiedene
Elektrifizierungslevels (Micro-, Mild-, Vollhybrid)
und zum anderen variieren die Topologien
von Hybridantriebssträngen mitunter stark.
Daraus ergeben sich unterschiedliche Randbedingungen
für die Betriebsstrategie und somit
auch an die Steuerungsalgorithmen. Zusätzlich
gehen marktspezifische Einflüsse in den Spezifikationsprozess
ein.
Die steigende Marktdurchdringung von serienreifen
Hybridfahrzeugen am Automobilsektor
führt zu besonderen, serienspezifischen Anforderungen
an die Steuerungssoftware. Hier
müssen einerseits relevante Monitoring - und
Diagnosekonzepte realisiert werden. Andererseits
muss speziell auf die eingesetzte
Steuergeräteplattform eingegangen werden.
Nur durch Berücksichtigung aller relevanten
Aspekte wird die Qualität der Hybridfahrzeugsteuerung
auf ein leistungs- und wettbewerbsfähiges
Niveau angehoben.
Strukturierte Entwicklungsmethodik
Eine systematische Beschreibung der grundlegenden
Hybridfunktionalitäten dient als Basis
zur Entwicklung einer generischen Plattform.
Mit deren Hilfe können Steuerungen für verschiedenste
Varianten von Hybridfahrzeugen
verwirklicht werden. Der Fokus liegt dabei auf
der Wiederverwendbarkeit von Software-Komponenten
und Funktionen.
HYBCONS befasst sich mit dem Design und
der Implementierung einer generischen Steuerungssoftware
für Hybridfahrzeuge für unterschiedlichen
Elektrifizierungslevels und
Antriebsstrangtopologien. Um die Wettbewerbsfähigkeit
des Produkts sicherzustellen,
bedient man sich modernster Methodiken zur
Erstellung von serientauglicher Software.
Entwicklungsprozess
In der Automobilindustrie wird für die Entwicklung
von Seriensoftware sehr oft das V-Modell
24 magazine Nr. 11, I-2012
verwendet. Spezifische Anforderungen an einen
modernen Entwicklungsprozess erfordern
den Einsatz einer modifizierten Variante des
Modells im Rahmen des HYBCONS Projekts.
Durch eine Auftrennung in Konzept- (Prototypenphase)
und Serienentwicklungsphase
wird einerseits zwischen Fließkomma- und
Festkommaarithmetik unterschieden. Andererseits
wird als Abschluß der Konzeptphase
die Zielerreichungsdemonstration (Concept
Verifciation / Validation) durchgeführt. Daraus
ergibt sich ein W-Modell welches in Abbildung
1 dargestellt ist. Dieser maßgeschneiderte Prozess
bietet auf intuitive Art und Weise die Möglichkeit
serienspezifische Aspekte wie z.B. eine
Analyse der Prototypensoftware für Speicherabschätzung
oder Laufzeitanalyse durchzuführen
und das Resultat in das System einfließen
zu lassen.
Anforderungsdefinition und
Konzeptimplementierung
Basierend auf den, von den Stakeholdern definierten,
Randbedingungen werden zuerst Systemanforderungen
definiert. Aus diesem Schritt
geht die Systemarchitektur hervor welche unter
Abbildung 1: Entwicklungsprozess im HYBCONS Projekt – W-Modell zur Abbildung
von Konzept- und Serienentwicklungsphase innerhalb eines Projekts.
Quelle: Area Vehicle E/E & SW, ViF
anderem die Aufteilung von Software und Hardware
beschreibt. Basierend auf den Anforderungen
an die Software wird im zweiten Schritt
das Softwaresystem spezifiziert. Mit diesen
kann eine Softwarearchitektur gebildet werden.
Im Unterschied zu einem gewöhnlichen Serienentwicklungsprozess
sind im HYBCONS
Projekt auch generische Systemeigenschaften
eingeflossen, womit die Softwarearchitektur
universell einsetzbar wird. Besonderes Augenmerk
wurde auf Skalierbarkeit und Erweiterbarkeit
gelegt. Im Wesentlichen bedeutet dies,
dass mit der vorliegenden Architektur neben
Micro-, Mild-, Voll- und Plugin-Hybrid auch unterschiedliche
Antriebsstrangkonfigurationen
berücksichtigt werden. Bei der Auslegung der
Architektur wird auf eine einfache Parametrierbarkeit
der Regelalgorithmen geachtet. Weiters
fließen Aspekte zur effizienteren Integration
der Steuerungssoftware in den Hardware/
Software-Verbund der Steuerungsarchitektur
ein. Nach Definition der Architektur werden
Anforderungen an die einzelnen Softwarekomponenten
spezifiziert. In dieser Phase werden
die Steuerungsalgorithmen auf bereits sehr detailliertem
Niveau beschrieben. Abschließend