Früher und tiefer testen mit virtuellen Steuergeräten (vECU)

Immer mehr Funktionen, die den Fahrer während der Fahrt unterstützen, können auch Risiken für den Fahrbetrieb darstellen. Dazu zählen beispielsweise eigenständiges bremsen, beschleunigen oder lenken bei autonomem Fahren. Diese Risiken lassen sich durch intensive Tests sowie realistische Bewertungen im Vorfeld minimieren.

Steuergeräte für moderne Fahrzeuge werden durch die steigende Zahl an Assistenzsystemen sowie immer mehr autonome Fahrfunktionen kontinuierlich komplexer. Damit wachsen die Ansprüche an eine zuverlässige Validierung. Um dem gerecht zu werden, sind neue Wege beim Test von Electronic Control Units (ECU) erforderlich. Einer dieser Wege ist die Virtualisierung.

Die Experten von MicroNova Consulting unterstützen Unternehmen umfassend beim Betrieb virtueller ECUs. Mit ihrem Know-how helfen sie Herstellern und Zulieferern, ASIL-D relevante Tests nach den Anforderung der Norm ISO 26262 durchzuführen.

Ressourcen optimal nutzen:

Bei der Virtualisierung erfolgt eine Skalierung durch Rechenleistung und die Nutzung von Rechenzentren, statt durch mehr HiL-Systeme oder Fahrzeuge. Das schont die Kapazitäten der Prüflabore und Erprobungsstrecken, ohne Verluste in der Testtiefe zu verursachen. Zudem lassen sich so Testressourcen teilen: Ein Airbag-HiL kann keinen Motor testen, aber Server 1 kann die Tests von Server 2 übernehmen.

Zeit gewinnen:

Virtuelle Prototypen existieren vor den realen und Entwickler können vor dem ersten Aufbau auf einen Prüfstand zugreifen. Zudem lassen sich die Daten aus der Designphase nutzen, um durch die Erprobung virtueller Prototypen zu entscheiden, welche Variante die beste für einen realen Aufbau ist.

Innovationen treiben:

In Zusammenarbeit mit Komponentenherstellern ermöglicht die gemeinsame Erprobung von Design-Anpassungen an Komponenten direkt im virtuellen Produkt einfachere und günstigere Tests. So gelingt eine optimale Abstimmung mit den jeweiligen Herstellern und eine gezielte Positionierung als Innovationstreiber.

Vertraute Werkzeuge:

In der virtuellen ECU können die gleichen Entwicklerwerkzeuge verwendet werden wie am HiL-System oder im Fahrzeug. Zudem lässt sich das virtuelle Steuergerät einfach in die bestehende Testautomatisierungslösung integrieren. Das ermöglicht eine extrem flexible Verteilung der Tests (Balancing) und beschleunigt so den gesamten Testprozess.

Sobald für alle Komponenten eines neuen Steuergeräts Modelle vorhanden sind, lässt sich daraus ein virtuelles Steuergerät (vECU) erstellen bevor ein realer Prototyp produziert wird. Vor allem wenn viele kostspielige Komponenten verbaut sind, ist dieses Vorgehen von großem Vorteil.

Alterungsprozesse von elektronischen Komponenten wurden in der Vergangenheit umfassend analysiert und erforscht, so dass ausreichend Daten über die einflussnehmenden Faktoren zur Verfügung stehen. Diese kommen bereits beim Test am HiL-System zum Einsatz. Mit einer virtuellen ECU sind Testingenieure in der Lage, solche Alterungsprozesse direkt in der Simulation nachzubilden und die Reaktion von Elektronik und Software zu beobachten. Dadurch lässt sich die Entwicklung der Onboard-Diagnosefähigkeiten verbessern und Fehlerbehandlungsroutinen können optimiert werden.

Der hohe Detailgrad der Simulation einer virtuellen ECU ermöglicht es Anwendern, selbst Fehlverhalten innerhalb integrierter Schaltkreise zerstörungsfrei zu simulieren. So lässt sich beispielsweise der Ausfall eines Teilbereichs eines Chips nach Überlast simulieren, um die korrekte Funktion einer Fehlerbehandlungsroutine zu überprüfen und nachzuweisen. Dies wäre mit einem realen Prototyp nicht zerstörungsfrei möglich und würde bei jedem Musterwechsel immensen Aufwand verursachen.

Chip-Hersteller versuchen möglichst vielen Ansprüchen ihrer Kunden gerecht zu werden. So können diese ab einer gewissen bestellten Stückzahl eigene Wünsche direkt im Prozessor umsetzen lassen. Das ist besonders für einige sicherheitskritische Funktionen relevant, die sich anders kaum abbilden ließen. Beispiele hierfür wären herstellerspezifische Module zur sicheren Datenübertragung und -prüfung sowie zur Aktivierung von Steuergeräte-Code für die Durchführung von Software-Updates Over-the-Air.

Durch die Steuergerätevirtualisierung erhalten Chip-Hersteller und Kunden eine zentrale Testlandschaft. Damit lassen sich schon während der Entwicklung Chip-Funktionen erproben – noch bevor der erste Wafer existiert. Entsprechend hoch ist das Interesse an dieser Lösung auf beiden Seiten.

Komplexe Qualifizierungsprozesse erfordern eine Vielzahl an Tests. Durch den Anspruch an die virtuelle ECU, alle Anforderungen an einen Test nach ISO 26262 zu erfüllen, bilden virtuelle Steuergeräte eine vollwertige Ergänzung zu bestehenden Testsystemen. So können Lastspitzen abgefangen werden. Erfordert die Qualifizierung verstärkt Eingriffe zur Fehlersimulation, kommen die Vorteile der virtuellen ECU ebenfalls zum Tragen und bieten eine deutliche Zeit- und Kostenersparnis.

Unsere Consultants betreuen den Aufbau virtueller Steuergeräte sowohl remote als auch beim Auftraggeber vor Ort.

Der Einsatz vor Ort ermöglicht eine enge persönliche Zusammenarbeit und beinhaltet die Betreuung der stationären Rechensysteme. Zudem ist ein kontinuierlicher Abgleich von realen Steuergeräten mit den virtuelle Systemen jederzeit möglich.

Gerade virtuelle Testlandschaften lassen sich umfassend remote betreuen. Projekte profitieren so auch von der standortübergreifenden Zusammenarbeit verschiedener Fachexperten.

Aufgrund unserer langjährigen Erfahrung in der Vernetzung ist auch ein gemischter Einsatz möglich.