Wie lässt sich die Robustheit von Datennetzen in Kraftfahrzeugen messen und optimieren?
Netz-Bits unter der Lupe
Fortsetzung des Artikels von Teil 4
Gängige Methoden und Werkzeuge zum Test von Kfz-Datennetzen
Untersuchungen von McKinsey [1] haben ergeben, dass Netzwerkfehler letztlich für den Löwenanteil der Kfz-Reparaturkosten verantwortlich sind und dass die Kommunikation im Kfz-Netzwerk nicht dauernd zuverlässig sei und – über das ganze Autoleben hinweg betrachtet – eigentlich nicht störungsfrei funktioniert. Qualität und Zuverlässigkeit dieser Kfz-Netzwerke müssen daher besser überwacht werden. Ein wichtiger Baustein dazu ist der Netzwerktest.
Jobangebote+ passend zum Thema
Jeder Autohersteller und -zulieferer hat seine eigenen Richtlinien für den Komponenten- und Netzwerkverbund-Test im Rahmen der Qualitätssicherung. Dennoch können einige gängige Testmethoden zur Messung der Systemqualität und -verlässlichkeit solcher Netze eingesetzt werden (Bild 1). Das bewirkt letztlich stabilere und weniger fehleranfällige Fahrzeug-Netzwerke. Der Weg zu robusteren und damit zuverlässigeren Netzwerken führt über die Messung verschiedener Qualitätsparameter:
- Der Parameter „Qualität der physikalischen Schicht“ beschreibt die Güte der Verkabelung, die Impedanz an den Steckverbindungen, Stichleitungen, Terminierungen und der Sender- und Empfänger-Elektronik in den Steuergeräten. Die Robustheit der physikalischen Schicht lässt sich durch die Übereinstimmung der tatsächlichen ermittelten Messdaten mit den definierten Entwurfsdaten beschreiben.
- Der Parameter „Protokollqualität“ beschreibt Aspekte der höheren Protokollebenen, etwa Semantik, Übertragungsfehler, falsche oder fehlende Kommunikationsdaten. Die geeignete Messung dieses Parameters hängt vom Protokoll ab, sie ist also unterschiedlich für FlexRay, CAN und LIN zu ermitteln und wird häufig in der einfachen Form einer Busstatistik ermittelt.
- Der Parameter „Qualität des System-Timings“ beschreibt die zeitlichen Abhängigkeiten, die für ein korrektes Verhalten des Gesamtsystems erforderlich sind. Er liefert Informationen über die Robustheit der verteilten Funktionen, zeigt beispielsweise an, ob Update-Intervalle von Signalen oder Ereignissequenzen unter allen Bedingungen eingehalten werden. Zeitfehler oder „race conditions“ führen zu Fehlfunktionen, die nur sehr schwer zu reproduzieren sind. Aus elektrischer Sicht arbeitet das System einwandfrei, und doch kommen immer wieder Funktionsfehler vor und das System verhält sich nicht wie erwartet.
Warum ist es wichtig, diese Qualitätsparameter zu ermitteln?
Ein modernes Fahrzeug hat Tausende von Funktionen, die vom zeitlichen Zusammenspiel mehrerer Komponenten abhängig sind. Ein elektronisches Steuergerät erfasst über einen Sensor zum Beispiel die Lichtstärke und macht diese normalisierte Information als einen Signalwert über eine Netzwerkkommunikation anderen Steuergeräten bekannt.
Das für die Lichtsteuerung verantwortliche Body-Control-Steuergerät verwendet dieses Signal, um unter Verwendung weiterer Informationen selbstständig zum Beispiel das Fahrzeuglicht ein- bzw. abzuschalten und das Innenlicht zu dimmen.
Ein Beispiel für eine solche Steuergeräte-Kommunikation zeigt Bild 2. Was muss nun getan werden, um solche verteilte Funktionen robust und zuverlässig zu realisieren?
- Netz-Bits unter der Lupe
- Netz-Bits unter der Lupe
- Definition der „Test Timing“-Parameter
- Netz-Bits unter der Lupe
- Gängige Methoden und Werkzeuge zum Test von Kfz-Datennetzen
