Volkswagen AG Business Unit Braunschweig. Einsatz von SymTA/S in der Elektronikentwicklung. WERK Braunschweig

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1 Volkswagen AG Business Unit Braunschweig Einsatz von SymTA/S in der Elektronikentwicklung

2 Agenda 1 Vorstellung der Elektronikentwicklung 2 Architektur der APA-BS 3 Szenarien für den Einsatz von SymTA/S 4 Zusammenfassung und Ausblick H Dieter Brinkema Tel.: Stand:

3 Vorstellung der Elektronikentwicklung Entwicklung elektromechanischer Lenkungen z.b. Volkswagen und Audi Die APA-BS (Achs( Achs-Parallel Parallel-Antrieb Antrieb-BraunSchweig BraunSchweig) kommt derzeit im Tiguan und Passat zum Einsatz Entwicklung des Sicherheitskonzepts nach Vorgaben der ICE ausgeführt Sicherheitskonzept sorgt dafür, dass die elektromechanische Lenkung jederzeit sicher agiert und ein Maximum an Verfügbarkeit gewährleistet eistet Zielkonflikt: maximale Sicherheit bei gleichzeitig maximaler Verfügbarkeit H Dieter Brinkema Tel.: Stand:

4 APA-BS (Achs-Parallel-Antrieb-BraunSchweig) Eingangswelle Lenkmomentsensor Zahnstange Kugelgewindetrieb Lenkritzel Steuergerät Riemen Synchronmotor H Dieter Brinkema Tel.: Stand:

5 Architekturübersicht, Hardware Zwei-Rechner Rechner-System des Lenkungssteuergerätes Lenkungsfunktionen, Motorsteuerung, I/O-Handling sind auf dem Hauptrechner realisiert der zweite Rechner überwacht den Hauptrechner Kommunikation über eine digitale Schnittstelle Austausch von hochfrequenten Frage-Antwort Antwort-Sequenzen jeder Rechner besitzt eine autarke Takt- und Energieversorgung H Dieter Brinkema Tel.: Stand:

6 Architekturübersicht, Hardware Takt 1 Energieversorgung 1 Takt 2 Energieversorgung 2 Sensor Motor Hauptrechner - 16 bit DSP - 60 MIPS - 60 MHz Frage-Antwort Sequenzen Überwachungsrechner - 8 bit µc Lenkungsfunktionen Überwachungsfunktionen H Dieter Brinkema Tel.: Stand:

7 Architekturübersicht, Software Spektrum der möglichen Fahrsituationen ist vielschichtig, Ziele sind: optimale Adaption an die jeweilige Fahrsituation Höchstmaß an Fahr- und Lenkkomfort Grundfunktionsumfang - Geschwindigkeitsabhängige Lenkkraftunterstützung - Aktive Rückstellung und Dämpfungsfunktion - Geradeauslauffunktion Mehrausstattungsfunktionen (optional) - Einparkassistent - Spurhalteassistent - Individuelle Anpassbarkeit von sportlich bis komfortbetont H Dieter Brinkema Tel.: Stand:

8 Architekturübersicht, Sicherheitskonzept Grundelemente des Sicherheitskonzeptes Redundante Sensorsignale Lenkmoment / Motorposition Zwei Zwei-Rechner Rechner-Konzept Thermischer Schutz von Motor, Endstufe und Rechner Spannungsüberwachung Logikteil / Leistungsteil Plausibilisierung aller Systemsensoren und Signale Zyklischer Speichertest: RAM, ROM, EEPROM Isolierte Funktionsabschaltung Situationsgerechte Ersatzmaßnahmen Gewährleistung Notlaufbetrieb im Fehlerfall H Dieter Brinkema Tel.: Stand:

9 Überwachung der Echtzeitfähigkeit Teil des Ist-Soll Vergleichs ist eine Überwachung der Echtzeitfähigkeit; d.h. es wird überwacht, ob die notwendigen Softwarealgorithmen in ihren zugeordneten Zeitintervallen gerechnet werden Verletzte Deadlines sind als Ausnahme zu interpretieren System ist im sicheren Zustand zu halten Ursachen: Vorliegender Fehler (z.b. Bauteiledefekt) Nicht ausreichende Rechnerleistung H Dieter Brinkema Tel.: Stand:

10 Verfügbarkeitsnachweis mittels Schedulinganalyse Anforderungen Der OEM fordert analytischen Beweis, dass Funktionen nicht wegen mangelnder Rechenleistung unter Spitzenlast deaktiviert werden Die ICE fordert Einhaltung der Reaktionszeiten bei auftretenden enden Fehlern Lösung Mittels SymTA/S Schedulinganalyse stellt die Elektronikentwicklung VW Braunschweig sicher, dass keine Timing-Engpässe entstehen H Dieter Brinkema Tel.: Stand:

11 Verfügbarkeitsnachweis mittels Schedulinganalyse Zielhardware Test, Messung Netto-Laufzeiten Systemmodell Umgebungsmodell Eingabe Import Schedulinganalyse Brutto-Laufzeiten (Antwortzeiten) Eingabe Export Zeitanforderungen Vergleich Report SymTA/S H Dieter Brinkema Tel.: Stand:

12 Auswahl neuer Hardware Zielkonflikt stets ausreichende Ressourcenverfügbarkeit Unnötige Überdimensionierung der Rechnerleistung vermeiden einfach: Bestimmung des benötigten Speichers schwierig: Bestimmung der notwendigen Rechenleistung unter Worst-Case Case-Bedingungen H Dieter Brinkema Tel.: Stand:

13 Auswahl neuer Hardware am Beispiel Tiguan Ausgangsbasis Aus Vorgänger verfügbares SymTA/S Modell Vorgehen Wiederverwendung des Modells durch Analyse sichergestellt Modell ohne größere Modifikationen übernehmen Kalkulation der Rechenzeit neuer Funktionalitäten auf Basis von Prototypen Ergebnis Verfügbarkeitsnachweis und optimale Dimensionierung auf virtueller er Ebene Sensitivitätsanalyse zur Bestimmung von Reserven H Dieter Brinkema Tel.: Stand:

14 Erweiterung der Software Herausforderung: bei hinzukommenden Anforderungen an das System, z.b. bei der Modellpflege, muss analysiert werden, ob die zur Verfügung stehende Rechnerleistung ausreicht um alle die neuen und alten Anforderungen erfüllen zu können. Lösung: Aufzeigen der verfügbaren Laufzeit in einzelnen Tasks mittels Sensitivitätsanalyse Analyse von Alternativen, falls Modifikationen (z.b. Verschieben von Routinen in andere Tasks) notwendig sind Vorteile: Analyseergebnisse transparent und plausibel darstell- und nachweisbar H Dieter Brinkema Tel.: Stand:

15 Einsatz von SymTA/S Wiederbenutzung des Modells der 1. Generation 2. Auswahl neuer Hardware 1. Absicherung der Verfügbarkeit Sensitivitätsanalysen (Was wäre wenn?) 3. Bewertung der Erweiterbarkeit der Software H Dieter Brinkema Tel.: Stand:

16 Zusammenfassung Die Elektronikentwicklung nutzt SymTA/S für den Verfügbarkeitsnachweis von Lenkungsfunktionen gegenüber OEM Weitere Einsatzgebiete sind die Auswahl und Dimensionierung neuer Hardware sowie die Abschätung der Erweiterbarkeit um neue Funktionalitäten Vorteile von SymTA/S: Einfache Bedienbarkeit Schnelle Berechnung der Resultate Ergebnisse und Vorgehensweise beim OEM etabliert H Dieter Brinkema Tel.: Stand:

17 Ausblick Optimierung des Modells durch neue SymTA/S-Features Taskchaining FlexRay Bibliothek Modellbasierte Laufzeitverwaltung Einsatz in weiteren Projekten der Elektronikentwicklung in der Business Unit Braunschweig H Dieter Brinkema Tel.: Stand: