Entwicklungswerkzeuge für Hybrid- und Elektroautos - ETAS

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FUNKTIONS-ORIENTIERTE STRUKTUREN Beim ausschließlich batteriegetriebenen Elektroauto wird die Reichweite durch die hohen Kosten und die derzeit noch geringe Energiedichte der Batterie limitiert. Elektroautos müssen mit ihrem Energievorrat so sparsam wie möglich umgehen. Dadurch ist ein neues Fahrzeugkonzept gefordert. Im Bereich Elektrik und Elektronik werden neben Antrieb, Batterie und Energiemanagement neue Systeme für Fahrwerk und Karosserie von Elektroautos entwickelt. Als Beispiel seien einzeln elektrisch angetriebene Räder genannt, welche das Fahren grundlegend verändern. Das neue Fahrzeugkonzept stellt das Verhalten des Gesamtsystems in den Vordergrund. Einzelne Domänen verschmelzen entweder komplett oder werden eng miteinander verzahnt. Für die Elektronikstruktur im neuen Fahrzeugkonzept bilden die in den letzten Jahren eingeführten Konzepte und Standardisierungen wie Autosar und Flexray eine gute Basis. In der neuen Struktur, in der Softwarefunktionen und physikalische Steuereinheiten nicht mehr streng aneinander gebunden sein werden, sind anstelle der Steuergeräte die einzelnen Funktionen des Gesamtsystems die entscheidenden Größen. Vom Entwurf bis zur Integration in das Fahrzeug muss das Zusammenspiel mehrerer Funktionen über die verschiedenen Entwicklungsschritte hinweg betrachtet werden. Im Umkehrschluss müssen die Abhängigkeiten zwischen den Funktionen erkennbar und verstehbar sein. Beim Funktionsentwurf gilt es zu berücksichtigen, dass Funktionen in unterschiedlichen Systemkonfigurationen in verschiedenen Varianten eingesetzt werden. Beispielsweise können Funktionen in Steuerungen mit unterschiedlichen Sicherheitsanforderungen zum Einsatz kommen. Die Beherrschung der Vielzahl von Funktionsvarianten ist eine wesentliche Herausforderung für die Zukunft. Funktionsmodelle werden nicht jedes Mal neu erstellt, sondern aus einem Modellbaukasten zusammengesetzt. Hierfür müssen die Modelle so generisch beschrieben sein, dass Generatoren mit Hilfe von Konfigurationen in der Lage sind, das passende Modellensemble zu erzeugen und die Funktionsalgorithmen zu optimieren. Dabei ist die Generierung von Testfällen und Testabläufen für die jeweilige Konfiguration mit beinhaltet. Um Doppelarbeit und Brüche zu vermeiden, müssen die Generatoren in der Lage sein, die Modellkonfigurationen und Testabläufe im nächsten Entwicklungsschritt konsistent zu erweitern. ZENTRALSTEUERGERÄTE Die Optimierung des Gesamtsystems führt zur besseren Ausnutzung der Ressourcen und ermöglicht den Ersatz von Steuergerätenetzwerken durch leistungsfähige Zentralsteuergeräte. An die Zentralsteuergeräte werden intelligente Aktoren und Sensoren angeschlossen. Aufgrund ihres geringeren Stromverbrauchs und ihrer höheren Leistung werden sich Multicore-Prozessoren bei den Zentralsteuergeräten durchsetzen. Daraus ergeben sich Anforderungen an die Parallelisierung von Steuergerätesoftware und an die Verteilung auf die Prozessorkerne. Erste Ansätze für eine Standardisierung der Softwareplattform liegen mit den Spezifikationen des Betriebssystems (OS), der Laufzeitumgebung (RTE) und des neuen Softwaremoduls IOC (Inter-OS Application Communication) für Multicore-Steuergeräte-Architekturen durch Autosar Release 4 vor. Diese Spezifikationen werden von Etas bereits durch prototypische Implementierungen unterstützt. VIRTUELLE ENTWICKLUNG Die virtuelle Entwicklung sowohl des Gesamtsystems als auch der Einzelfunktion 01I2010 5. Jahrgang
INDUSTRIE SOFTWARE ❸ Hardware-in-the-Loop-Test eines Invertersteuergeräts für den elektrischen Antrieb: Zwischen der Invertersteuerung und der Umgebungssimulation am Echtzeit-PC (RTPC) werden logische Signale per XCP-on-Ethernet-Protokoll an der I/O des Steuergeräts vorbei ausgetauscht („Function-in-the-Loop“/ FiL); dazu wird das Steuergerät mit einer Ethernet- Schnittstelle (XETK) ausgerüstet und direkt an den RTPC angeschlossen. Mit dem einfachen und schnellen Zugriff auf die Variablen und Parameter von Steuergerätefunktionen ist FiL flexibel einsetzbar und kann die Kopplung von Steuergerät und Umgebungssimulation mittels Signalkonditionierung am HiL-Testsystem sinnvoll ergänzen und zum Teil ersetzen gewinnt in hohem Maße an Bedeutung. Durch virtuelle Systemtests auf leistungsstarken HostRechnern lässt sich die Entwicklung von Hardware und Software be schleunigen und das CoDesign verbessern. Ein Schlüssel hierfür ist die Verfügbarkeit und Kombinierbarkeit von Modellen des Steuergeräts, dass heißt des Prozessors und der Peripherie, der Umgebung, der Sensoren und Aktuatoren. Voraussetzung für die Darstellung von virtuellen Steuergeräten sind gemeinsame Standards der Hersteller von Prozessoren und Steuergeräten. Auf der Basis solcher Standards werden zukünftige Entwicklungswerkzeuge in der Lage sein, Modellintegrationen durchzuführen, zu simulieren, frühzeitig zu testen und zu optimieren. Mit dem Werkzeug „Intecrio“ bietet Etas eine Plattform zur Validierung von Autosar oder proprietären Matlab/Simulink und ASCETFunktionsmodellen oder auch Softwaresystemen am PC an. Als Vorstufe zum virtuellen Steuergerät ist das Steuergerätebetriebssystem bereits in die Plattform integriert. 46 moDEllBaSIERTE ENTWIcKlUNg Der Aufwand für die Anpassung von elekt ro nischen Systemen an das Fahrzeug nimmt mit der wachsenden Anzahl von Systemen, Funktionen und Abhängigkeiten stark zu. Um Kosten, Zeit und Qualitätsziele zu erreichen, muss die Effizienz der Applikation ständig verbessert werden. Durch den Einsatz fortschrittlicher Simulationstechniken ist die Durchführung von Kalibrierungen in virtuellen Umgebungen am Computer oder an HiLSystemen möglich. Etas arbeitet derzeit intensiv an modellbasierten Kalibrationsmethoden. Dabei wird auf Basis von wenigen Messungen am realen System mit Hilfe moderner statistischer Verfahren ein hoch genaues Modell erstellt, mit dem das Verhalten von komplexen Steuerungen und Regelungen mit vielen Parametern am Rechner optimiert werden kann. ZUSammENfaSSUNg Im Elektroauto der Zukunft bilden Elektrik und Elektronik ein Gesamtsystem. Zur Entwicklung von Funktionen für Hybridund Elektrofahrzeuge verwenden Ingenieure heute die bewährten am Markt verfügbaren Lösungen. Tools für die Entwicklung von Elektrofahrzeugen der Zukunft sind funktionsorientiert und unterstützen die Optimierung des Gesamtsystems. Bewährte Lösungen, aktuelle Standards und neue Technologien bilden die Basis für die künftige Werkzeuglandschaft. DoWNloaD DES BEITRagS www.ATZonline.de REaD ThE ENglISh E-magaZINE order your test issue now: SpringerAutomotive@abo-service.info
Seite 1 und 2: INDUSTRIE SOFTWARE Entwicklungswerk
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