ETAS Werkzeuge für die Entwicklung anspruchsvoller Fahrzeugfunktionen

Friedhelm Pickhard, Vorsitzender der Geschäftsführung der ETAS GmbH.
Friedhelm Pickhard, Vorsitzender der Geschäftsführung der ETAS GmbH.

Neue Fahrzeugmodelle werden in immer kürzeren Intervallen entwickelt und in den Markt eingeführt. Gleichzeitig steigen die Anforderungen an die Umweltverträglichkeit, Energieeffizienz, Sicherheit und die Vernetzung von Fahrzeugen. Durch den Einsatz von elektronisch gesteuerten Systemen und Software werden anspruchsvolle Fahrzeugfunktionen kosteneffizient realisiert.

Die einzelnen elektronischen Systeme werden in verschiedenen Varianten als Module mit definierten Schnittstellen in unterschiedliche Fahrzeuge integriert. Um die technischen Herausforderungen zu meistern und die anspruchsvollen Ziele in Bezug auf Qualität, Zuverlässigkeit, Produktlebenszyklen, Kosten und Entwicklungszeit zu erreichen, werden einheitliche Standards sowie effiziente Entwicklungsprozesse, Methoden und Werkzeuge eingesetzt.

ETAS stellt seit vielen Jahren Werkzeuge zur Verfügung, mit denen die Software von komplexen elek-tronischen Fahrzeugfunktionen entwickelt, getestet und in das Fahrzeug integriert werden kann. Bei der Entwicklung unserer Werkzeuglösungen orientieren wir uns an den relevanten Standards und den gegenwärtigen aktuellen technologischen, methodischen und geschäftlichen Trends. Im Folgenden stelle ich konkrete Beispiele dafür vor.

Elektrifizierung des Antriebsstrangs

Durch die Elektrifizierung des Antriebsstrangs werden der Treibstoffverbrauch wesentlich gesenkt und ganz neue Fahrfunktionen ermöglicht. Die Integration von elektrischen Aggregaten, der Traktionsbatterie und des Hochvoltbordnetzes erfordert zahlreiche neue elektronische Funktionen und zusätzliche Steuergeräte. Für das gefahrlose Erfassen von Spannungen im Hochvoltbordnetz synchron zu Signalen aus dem Steuergerät haben wir einfach zu verwendende isolierende Mess-Sonden entwickelt. Für den Test von Inverter-Steuergeräten, Batterie-Management-Systemen und Hybridsteuerungen bieten wir skalierbare Hardware-in-the-Loop-Testsysteme und leistungsfähige Umgebungsmodelle an, die wir anforderungsgerecht anpassen können.

Modellbasierte Applikation

Die Applikation des Antriebsstrangs ist aufgrund der Komplexität des Systems mit hohen Kosten- und Zeitaufwänden verbunden. Durch Simulationsmethoden, bei denen das Verhalten des Antriebsstrangs durch Modelle genau nachgebildet wird, kann die optimale Ansteuerung des Systems automatisch berechnet werden. Die exakte Modellierung des Systemverhaltens auf Basis von wenigen Messungen ist ein zentrales Element von ETAS Ascmo, unserem neuen Werkzeug für die modellbasierte Applikation.

Sicherheitsrelevante Software

Standards wie ISO 26262 enthalten Richtlinien für die Entwicklung von Software für sicherheitsrelevante Systeme. Ziel der Richtlinien ist es, die Fehlerrisiken zu minimieren und die Nachweisbarkeit von Fehlern im Entwicklungsprozess zu maximieren. Gleichzeitig müssen vernetzte Systeme gegen unberechtigte Zugriffe von außen gesichert werden. Unser modellbasiertes Entwicklungswerkzeug ETAS Ascet wird mit großem Erfolg für die Programmierung sicherheitsrelevanter Software von Brems- und Lenksystemen eingesetzt. Die Tauglichkeit von Ascet für den Einsatz in der Entwicklung von sicherheitsrelevanten Systemen nach IEC 61508 und ISO 26262 wurde vom TÜV Süd zertifiziert.

Steuergeräte- und Bustechnologie

Der Bedarf an Rechenleistung und Bandbreite im Steuergerätenetzwerk nimmt stetig zu. Durch die Verwendung von Multi-Core-Mikrocontrollern können Begrenzungen hinsichtlich Wärmeentwicklung, paralleler Verarbeitung und Speicherzugriff überwunden sowie Steuerungen und Regelungen von mehreren Systemen auf einem Steuergerät integriert werden. Der Einsatz von Ethernet im Fahrzeug ermöglicht die Übertragung von großen Datenmengen mit hohen Raten. In unserem Kompetenzzentrum für Embedded Software in York (UK) entwickeln wir Verfahren, welche die Verteilung, Parallelisierung und Überwachung von Echtzeitanwendungen im Multi-Core-Steuergerät ermöglichen. Um unseren Kunden weltweit die Dienste unseres Kompetenzzentrums zur Verfügung stellen zu können, bauen wir die Kapazitäten in York derzeit aus.

PC-basierte Entwicklungswerkzeuge

Die Rechenleistung, die hohe Verfügbarkeit und der enorme Entwicklungsfortschritt bei Prozessoren, Speicherkomponenten und Betriebssystemen stellen entscheidende Vorteile dar, welche den Einsatz von PC-Technologie für Werkzeugarchitekturen attraktiv machen. Durch eine konsequente Nutzung von PC-Hardware und Software verlagern wir unsere Entwicklungsaufwände von proprietären Lösungen hin zu offenen Systemen. Unsere PC-basierten Lösungen wie der bewährte Labcar-Rtpc für die Umgebungssimulation beim Steuergerätetest, die Rtpro-PC-Software für das Prototyping von Steuergerätefunktionen am Laptop oder der ETAS-Inca-kompatible Drive-Rekorder ES720 sind leistungsfähig, offen und einfach erweiterbar.

Validierung von AUTOSAR-Software

Die Abstraktion der Steuergeräte-Hardware in der AUTOSAR-Software-Architektur und die Standardisierung der Basis-Software durch AUTOSAR ermöglicht es, Steuergeräte am PC zu virtualisieren. Im Gegensatz zu Entwicklungssteuergeräten ist eine PC-basierte, virtuelle Steuergeräteumgebung kostengünstig, einfach multiplizierbar und kann bereits zum Projektstart zur Verfügung gestellt werden. Die virtuelle Umgebung erlaubt es, neue Funktionen und Software-Komponenten aus verschiedenen Quellen frühzeitig im Entwicklungsprozess zu integrieren sowie effizient und kostengünstig zu validieren. ETAS entwickelt derzeit eine offene und erweiterbare Eclipse-basierte Werkzeugumgebung, mit der Steuergeräte-Software am PC integriert, konfiguriert und ausgeführt werden kann. Neben der Offline-Simulation wird die Ausführung in Echtzeit und die Einbettung von virtuellen in reale Steuergeräteumgebungen mit Hilfe von I/O-Schnittstellen unterstützt.

Agile Software-Entwicklung

Im konventionellen Entwicklungsprozess wird Software auf Basis einer langfristigen Projektplanung gegen detaillierte starre Spezifikationen entwickelt. Im agilen Entwicklungsprozess werden Funktionsumfänge priorisiert, die in überschaubaren Zeitintervallen im Team implementiert und anhand von ausführbaren Software-Releases überprüft werden können. Zum Einsatz von agilen Methoden bei der Entwicklung von Inca V7 haben wir sehr gute Rückmeldungen von unseren Kunden bekommen. Die neuen Funktionen der aktuellen Version unseres Mess-, Verstell- und Diagnosewerkzeugs konnten von den Anwendern entwicklungsbegleitend begutachtet und von uns auf Basis dieser Rückmeldungen optimiert werden. Ohne Abstriche bei der Prozessqualität, deren Konformität zu CMMI-3 im letzten Jahr nachgewiesen wurde, werden wir die Agilität unseres Entwicklungsprozesses weiter steigern.

Open-Source-Werkzeugplattform

Bei der verteilten Entwicklung von Software-Lösungen haben sich Open-Source-Plattformen bereits in vielen Bereichen etabliert. Im Gegensatz zu textuellen Spezifikationen lässt sich Open-Source-Software unmittelbar verwenden. Unabhängig von einem einzelnen Hersteller kann Open-Source-Software innerhalb von kurzer Zeit erweitert werden.
Der offene Quell-Code trägt zudem dazu bei, die Zuverlässigkeit und Sicherheit der Software zu erhöhen. Mit dem Software-Werkzeug Busmaster haben wir im August letzten Jahres gemeinsam mit Robert Bosch Engineering and Business Solutions India eine Open-Source-Software bei GitHub.com publiziert, mit der sich CAN-Bussysteme überwachen, analysieren, und simulieren lassen.

Offen und benutzerfreundlich

Mit unseren anwendungsspezifischen Lösungen und Dienstleistungen, unseren PC-basierten Werkzeugen und virtuellen Umgebungen sowie unseren agilen Entwicklungsmethoden und offenen Plattformen unterstützen wir die aktuellen Trends in der Entwicklung von Fahrzeugfunktionen und Software. Unsere Produkte sind offen und benutzerfreundlich und lassen sich nahtlos in die Entwicklungsumgebungen unserer Kunden integrieren.