Steigender Software Anteil

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1 Steigender Software Anteil Heutige Fahrzeuge haben teilweise mehr als 50 Steuergeräte, die weit über Zeilen Code enthalten. Über bis zu vier verschiedene Kommunikationsbusse gehen hunderte von Nachrichten und tausende von Signalen. Über zwei Drittel aller Innovationen im Automobil sind schon heute softwarebasiert, ein Anstieg der Softwareentwicklungskosten an den gesamten Entwicklungskosten von derzeit ca. 4% auf über 10% wird prognostiziert. Ein Automobil bündelt so auf 5x2m viele Fragestellungen der Informatik, insbesondere der Entwicklung komplexer und zuverlässiger Softwaresysteme. Die Vorlesung führt in die Grundlagen und Besonderheiten des Software Engineerings für elektronische Systeme im Automobil ein: Verteilte und komplexe Systementwicklung zwischen OEM und Zulieferern Hoher Zeit- und Kostendruck mit vielen Änderungs- und Konfigurationsanforderungen Zunahme der Funktionalität Zunahme der Varianten Domänenübergreifende Funktionen Sehr hohe Anforderungen an Zuverlässigkeit, Sicherheit (Safety und Security) sowie Echtzeitverhalten Extreme Umweltbedingungen (mechanische Beanspruchung, Verbauraum, Temperatur, etc.) Unterschiedliche Entwicklungs- und Lebenszyklen zwischen Produkt (Fahrzeug) und Komponenten (Software, Steuergeräte, Datenträger,...) 62

2 Beispiele für Softwaregesteuerte Funktionen Individuelles Ansteuern der 4 Räder Beschleunigen Bremsen Dämpfungscharakteristik 63

3 Untersteuern und Übersteuern Beim "Untersteuern" schiebt das Auto, trotz eingelenkter Vorderräder, geradeaus aus der Kurve, ohne dem Lenkeinschlag zu folgen. Beim "Übersteuern" schwingt das Heck des Autos in Richtung der Kurvenaußenseite, somit steuert das Auto mehr in die Kurve ein als dies notwendig wäre - es "übersteuert". Dies ist eine Eigenheit heckgetriebener Autos - in früheren Zeiten auch als "Heckschleuder" bezeichnet. Zum Merken: Untersteuern bedeutet zu wenig Kurvenradius, Übersteuern zu viel Kurvenradius. Oder, um es mit den Worten eines zweimaligen Rallye-Weltmeisters zu sagen: "Wennst den Baum siehst, in den Du reinfährst, hast Untersteuern. Wennst ihn nur hörst, hast Übersteuern." untersteuern html ESP.htm 64 Abbildung: Bosch

4 65

5 Untersteuern 65

6 Bremseingriff hinten links Untersteuern 65

7 Übersteuern Bremseingriff hinten links Untersteuern 65

8 Bremseingriff vorne links Übersteuern Bremseingriff hinten links Untersteuern 65

9 66

10 Bewegungen des elastisch aufgehängten Motors (ODVWLFDOO\ 0RXQWHG (QJLQH (ODVWLFDOO\ 0RXQWHG (QJLQH 4 single HQJLQH SRZHUWUDLQ PRXQWV ZLWK IRUFH YHFWRUV W[ W\ W] RU 1 generalized HQJLQH PRXQW '2) ZLWK IRUFH GDPSHU HOHPHQW /LQHDU QRQ OLQHDU VSULQJ GDPSHU HOHPHQWV 0RGHO LQWHUIDFH WR PRXQW PRGHOV VXFK DV ³3IHIIHU (QJLQH 0RXQW 0RGHO :KHHO &DUULHU D] >P (QJ $FF D] >P 0HDVXUHPHQW 7LPH >V@ 6LPXODWLRQ 3URMHFW 7R\RWD5HVHDUFK6WXG\ WheelCarrier Vertical Acc vs. Time 9HKLFOH 9:B*ROI*7'B BY SUH 7HVW Single Obstacle Event 1, v = 35km/h 'DWH 7LPH >V@ 0HDVXUHPHQW 6LPXODWLRQ Engine Vertical Acc vs. Time Single Obstacle Event 1, v = 35km/h,3* $XWRPRWLYH *PE+ 3URMHFW 7R\RWD5HVHDUFK6WXG\ 9HKLFOH 9:B*ROI*7'B BY SUH 7HVW 'DWH Beispiel: Bewegen des Heckmotors bei schneller enger Kurvenfahrt führt zu Übersteuern Gegenmassnahme: Gezielte Eingriffe in Dämpfung und/oder Bremse 67

11 Bewegungen des elastisch aufgehängten Motors (ODVWLFDOO\ 0RXQWHG (QJLQH %HQHILWV DQG $SSOLFDWLRQV RI (ODVWLFDOO\ 0RXQWHG (QJLQH 5HDOLVWLF ERG\ G\QDPLFV $SSOLFDWLRQV,PSDFW RI HQJLQH PRYHPHQW WR KDQGOLQJ EHKDYLRU 5LGH FRPIRUW LQYHVWLJDWLRQV 'ULYDELOLW\ HYDOXDWLRQ (QJLQH WRS PRXQW RSWLPL]DWLRQ '\QDPLF FOHDUDQFH DQDO\VLV GLJLWDO PRFN XS RI HQJLQH D[LOODULHV,3* $XWRPRWLYH *PE+ Simulation Realisierung als Software-Funktion 68

12 Untersteuern und Übersteuern, ESP Zum Merken: Untersteuern bedeutet zu wenig Kurvenradius, Übersteuern zu viel Kurvenradius. Oder, um es mit den Worten eines zweimaligen Rallye-Weltmeisters zu sagen: "Wennst den Baum siehst, in den Du reinfährst, hast Untersteuern. Wennst ihn nur hörst, hast Übersteuern." 69

13 ESP-Komponenten Quelle: J. Schäuffele,Th. Zurawka: Automotive SW Engineering, Vieweg+Teubner, 4. Auflage, Mit freundlicher Genehmigung der Autoren 70

14 ESP-Komponenten Quelle: J. Schäuffele,Th. Zurawka: Automotive SW Engineering, Vieweg+Teubner, 4. Auflage, Mit freundlicher Genehmigung der Autoren Fahrzeug 70

15 ESP-Komponenten Fahrer Quelle: J. Schäuffele,Th. Zurawka: Automotive SW Engineering, Vieweg+Teubner, 4. Auflage, Mit freundlicher Genehmigung der Autoren Fahrzeug 70

16 ESP-Komponenten Fahrer Quelle: J. Schäuffele,Th. Zurawka: Automotive SW Engineering, Vieweg+Teubner, 4. Auflage, Mit freundlicher Genehmigung der Autoren Bremspedaleinheit (Sollwertgeber) Fahrzeug 70

17 ESP-Komponenten Fahrer Quelle: J. Schäuffele,Th. Zurawka: Automotive SW Engineering, Vieweg+Teubner, 4. Auflage, Mit freundlicher Genehmigung der Autoren Radbremse (Aktuator) Bremspedaleinheit (Sollwertgeber) Fahrzeug 70 Radbremse (Aktuator)

18 ESP-Komponenten Fahrer Quelle: J. Schäuffele,Th. Zurawka: Automotive SW Engineering, Vieweg+Teubner, 4. Auflage, Mit freundlicher Genehmigung der Autoren Motorsteuergerät Radbremse (Aktuator) Bremspedaleinheit (Sollwertgeber) Fahrzeug 70 Radbremse (Aktuator)

19 ESP-Komponenten Fahrer Bus Quelle: J. Schäuffele,Th. Zurawka: Automotive SW Engineering, Vieweg+Teubner, 4. Auflage, Mit freundlicher Genehmigung der Autoren Motorsteuergerät Radbremse (Aktuator) Bremspedaleinheit (Sollwertgeber) Fahrzeug 70 Radbremse (Aktuator)

20 ESP-Komponenten Fahrer Lenkwinkelsensor Bus Quelle: J. Schäuffele,Th. Zurawka: Automotive SW Engineering, Vieweg+Teubner, 4. Auflage, Mit freundlicher Genehmigung der Autoren Motorsteuergerät Radbremse (Aktuator) Bremspedaleinheit (Sollwertgeber) Fahrzeug 70 Radbremse (Aktuator)

21 ESP-Komponenten Fahrer Lenkwinkelsensor Raddrehzahlsensor Bus Quelle: J. Schäuffele,Th. Zurawka: Automotive SW Engineering, Vieweg+Teubner, 4. Auflage, Mit freundlicher Genehmigung der Autoren Motorsteuergerät Radbremse (Aktuator) Bremspedaleinheit (Sollwertgeber) Fahrzeug 70 Radbremse (Aktuator)

22 ESP-Komponenten Fahrer Lenkwinkelsensor Drehratensensor Raddrehzahlsensor Bus Quelle: J. Schäuffele,Th. Zurawka: Automotive SW Engineering, Vieweg+Teubner, 4. Auflage, Mit freundlicher Genehmigung der Autoren Motorsteuergerät Radbremse (Aktuator) Bremspedaleinheit (Sollwertgeber) Fahrzeug 70 Radbremse (Aktuator)

23 ESP-Komponenten Fahrer Lenkwinkelsensor Drehratensensor Raddrehzahlsensor Bus Quelle: J. Schäuffele,Th. Zurawka: Automotive SW Engineering, Vieweg+Teubner, 4. Auflage, Mit freundlicher Genehmigung der Autoren Motorsteuergerät Radbremse (Aktuator) Hydroaggregat mit Vordrucksensor Fahrzeug 70 Bremspedaleinheit (Sollwertgeber) Radbremse (Aktuator)

24 ESP-Komponenten Fahrer Lenkwinkelsensor Drehratensensor Raddrehzahlsensor Domänen Überwiegend Fahrwerk Antriebsstrang (Motorsteuergerät) Telematik (Bedienung und Anzeige) ESP ist eine Softwarefunktion Bus Quelle: J. Schäuffele,Th. Zurawka: Automotive SW Engineering, Vieweg+Teubner, 4. Auflage, Mit freundlicher Genehmigung der Autoren Motorsteuergerät Radbremse (Aktuator) Hydroaggregat mit Vordrucksensor Fahrzeug 70 Bremspedaleinheit (Sollwertgeber) Radbremse (Aktuator)

26 1.Motivation und Überblick 1. Das Automobil - Geschichte und Grundbegriffe 2. Motivation Automotive Software Engineering 3. Verteilte und komplexe Systementwicklung zwischen Hersteller (OEM) und Zulieferern 4. GI-Fachgruppe Automotive Software Engineering 5. Lehrveranstaltungen 72

27 3. Verteilte und komplexe Systementwicklung zwischen Hersteller (OEM) und Zulieferern 1. Mehr Funktionen durch Software: Beispiel Türsteuerung 2. Mehr Varianten durch Software: Beispiel Motoren 3. Fahrzeugvarianten und Softwarevarianten: Beispiel Karosseriefunktionen 4. Sicherheit 73

29 Verteilte und komplexe Systementwicklung zwischen OEM und Zulieferern: Beispiel Türsteuerung 75

30 Türsteuerung: Standard bis ca Funktion Tür entriegeln Von aussen über Schlüssel Von innen über Hebel Funktion Tür verriegeln Von aussen über Schlüssel Von innen über Knopf Komfortfunktion Einzeltür / Zentral für alle Türen Kindersicherung Fensterheber, Spiegel Realisierung der Funktionen über Mechanik Keine Kabel Kein Strom Keine Energieübertragung Keine Informationsübertragung Keine Software 76

31 Baugruppenverantwortlicher Türe (bis ca. 1990) Ansprechpartner Baugruppenverantwortlicher Karosserie Zulieferer Schliesssystem Scheiben Fensterheber Aussenspiegel Schnittstellen Mechanik Vorgaben Funktionalität Qualität Zeitziel Kostenziel Gewichtsziel Bauraum 77

32 Türsteuerung: Standard heute (Mittelklasse) Funktion Tür entriegeln Von aussen über Schlüssel Von aussen über Funkschlüssel Von innen über Hebel Von innen über Schalter an Türe oder in Mittelkonsole Von innen über Airbagsensor Funktion Tür verriegeln Einklemmschutz (Fenster) Aussenspiegel verstellbar und heizbar, Blinker integriert Seitenairbag Lautsprecher Ausstiegsbeleuchtung Sitzverstellung (teilweise) Sitzheizung (teilweise) Von aussen über Schlüssel Von aussen über Funkschlüssel Von innen über Schalter an Türe oder in Mittelkonsole Von innen über Knopf Von innen zeitgesteuert Von innen geschwindigkeitsgesteuert Komfortfunktionen Einzeltür / Zentral für alle Türen Kindersicherung Ein- und Ausschalten der Geschwindigkeitsgesteuerung Anzeige des Verriegelungszustands im Display 78

33 Türsteuerung: Standard heute (Mittelklasse) Funktion Tür entriegeln Von aussen über Schlüssel Von aussen über Funkschlüssel Von innen über Hebel Von innen über Schalter an Türe oder in Mittelkonsole Von innen über Airbagsensor Funktion Tür verriegeln Einklemmschutz (Fenster) Aussenspiegel verstellbar und heizbar, Blinker integriert Seitenairbag Lautsprecher Ausstiegsbeleuchtung Sitzverstellung (teilweise) Sitzheizung (teilweise) Von aussen über Schlüssel Von aussen über Funkschlüssel Realisierung der zusätzlichen Funktionen über Mechatronik Von innen über Schalter an Türe oder in Mittelkonsole Von innen über Knopf Von innen zeitgesteuert Von innen geschwindigkeitsgesteuert Komfortfunktionen Einzeltür / Zentral für alle Türen Kindersicherung Ein- und Ausschalten der Geschwindigkeitsgesteuerung Anzeige des Verriegelungszustands im Display 79 mit SW-Anteil

34 Türsteuerung: Standard heute (Mittelklasse) Technisch machbar und zumindest prototypisch realisiert Öffnen und schliessen der Tür (bei Heckklappe in der Oberklasse Standard) Entriegeln, verriegeln und abfragen des Verriegelungszustands über GSM / SMS Internet und GSM, UMTS, WLAN, Jeweils ereignis-, zeit- oder ortsgesteuert 80

35 Details 81

36 Betriebsanleitung interaktiv Tür-Bedieneinheit 82

37 Türsteuerung: Steuergeräte, Aktoren, Sensoren Struktur und Vernetzung Funktion Tür entriegeln Komfortfunktionen Von aussen über Funkschlüssel (1) Ein- und Ausschalten der Geschwindigkeitsgesteuerung (7) Von innen über Schalter (2) Von innen über Airbagsensor (3) Anzeige des Verriegelungszustands im Display (8) Funktion Tür verriegeln Von aussen über Funkschlüssel (1) Von innen über Schalter (4) Von innen zeitgesteuert (5) Von innen geschwindigkeitsgesteuert (6) Schlüssel Airbag-Sensor Geschw.-Sensor 83 Multifunktionslenkrad Empfänger KombiInstrument Türsteuergerät TSG HU Display Schalter Ausserdem Kabel für Spiegel, Blinker, Lautsprecher, Seitenairbag und Ausstiegsbeleuchtung Schliessmechanismus

38 Automotive Software Engineering Entwicklung der Komplexität 84

44 Türsteuerung: Steuergeräte, Aktoren, Sensoren Struktur und Vernetzung Funktion Tür entriegeln Komfortfunktionen Von aussen über Funkschlüssel (1) Ein- und Ausschalten der Geschwindigkeitsgesteuerung (7) Von innen über Schalter (2) Von innen über Airbagsensor (3) Anzeige des Verriegelungszustands im Display (8) Funktion Tür verriegeln Von aussen über Funkschlüssel (1) Von innen über Schalter (4) Von innen zeitgesteuert (5) Telematik, hier nicht aufgeführt Von innen geschwindigkeitsgesteuert (6) Airbag-Sensor Geschw.-Sensor 90 Schlüssel Multifunktionslenkrad Empfänger KombiInstrument Türsteuergerät TSG HU Display Schalter Ausserdem Kabel für Spiegel, Blinker, Lautsprecher, Seitenairbag und Ausstiegsbeleuchtung Schliessmechanismus

48 Das Türsteuergerät eine Beispielspezifikation!"#$%&'#()*)'+)',($-$)./)$0).#1.)2#1)3.4.5"(.6/ 7*(6')/8! "#$%&!'()*+&!,-$./0+#12#340+#5! 6$#7$#$!8$+92!,"2!:;<;5! *+/!"O#*+#&+%%M+.92+%!F"PCCCQR!,STKR<R>U5! F+#4.(%!GBC! HGB!I$%)$#J!DCCD!!!"#$%&'()"*+,"-#%.$/%01+'#2-3$1%4!5! 94!!

49 Das Türsteuergerät eine Beispielspezifikation Dieser Bericht enthält die Beschreibung eines fiktiven Türsteuergerätes. Die Beschreibung lehnt sich hinsichtlich Systemkomplexität und Beschreibungstiefe an reale Spezifikationen aus dem Hause DaimlerChrysler an, ohne aber tatsächlich ein real existierendes System abzubilden. Die Beschreibung wurde von Frank Houdek erstellt. Sie dient als Fallbeispiel für das Projekt QUASAR, das von Barbara Paech geleitet wird. Die Veröffentlichung als QUASAR-Bericht soll es ermöglichen, diese Beispielspezifikation einem breiteren Personenkreis zugänglich zu machen. 95

50 2 INHALTSVERZEICHNIS Inhaltsverzeichnis 0 U berblick Aufbau des Dokuments Hinweise zur Notation Allgemeines Absatzmarkt Entwicklungsablauf Dokumentation Mitgeltende Unterlagen Produktion U berblick Kurzbeschreibung der Komponente Periphere Komponenten Sitzeinstellung Benutzermanagement Tu rschloß Fensterheber Innenraumbeleuchtung Außenspiegeleinstellung Komponentenbeschreibung Position im Fahrzeug Schnittstellen Stecker S1: Tu relemente Stecker S2: Externe Elemente Stecker S3: Energie und Kommunikation Elektrische Spezifikation Geha use Speicher CAN Kommunikation 22 5 Konfigurierbarkeit 26

51 6 7 8 Funktionen Aktivieren und Deaktivieren des TSG Allgemeines Verhalten Sitzeinstellung Benutzermanagement Tu rschloß Fensterheber Innenraumbeleuchtung Außenspiegeleinstellung Diagnose Fehlerspeicher und -codes Physikalische Spezifikation Einsatzprofil Elektromagnetische Vertra glichkeit Physikalische Eigenschaften Lagerfa higkeit Glossar 49 Abbildungsverzeichnis 97 1 Schematische Darstellung des TSG mit seinen peripheren Komponenten Position des TSG im Fahrzeug. 3 Schematische Darstellung der Anordnung der Bedienelemente Steckerbild S Anschlußcharakteristik Fensterhebertaster Anschlußcharakteristik Benutzermanagement Taster Anschlußcharakteristik Schloßnußschalter Steckerbild S Anschlußcharakteristik Sitztaster. 10 Anschlußcharakteristik Spiegeltaster Steckerbild S Position der Befestigungspunkte Kennfeld der Außenspiegel Spiegelbewegung StandTU Dresden, Fakultät Autor Informatik, Sommersemester Freigabe Prof. Dr. Bernhard Hohlfeld: AutomotiveVersion Software Engineering, 2013 Systemspezifikation Tu rsteuergera t 1.0 Sach-Nr F. Houdek Seite 3 von 49

52 Die Markteinfu hrung ist fu r das 3. Quartal 2003 geplant. Die erwarteten Stu ckzahlen (fu r alle drei Baureihen) betragen ca Einheiten pro Jahr. Dokumentation 1.2 Entwicklungsablauf In diesen Abschnitt geho ren Angaben zum Entwicklungsablauf, wie beispielsweise beteiligte Personen, Terminpla ne, Hinweise zu Prototypen (wann werden wieviel Prototypen geliefert), Angaben zur Produktbewertung und Abnahmeprozesse. 1.3 Dokumentation Als Nachweis fu r die Einhaltung der Spezifikationsvorgaben sind nachfolgend genannte Dokumentationen dem Auftraggeber vorzulegen. Werden keine anderen Vereinbarungen getroffen, sind alle Dokumente als PDF Dateien abzuliefern. Hardwaredokumentation Konstruktionszeichnung Schaltplan Bestu ckungsplan Teileliste FMEA Ergebnisse EMV-Messungen Steckerbelegungen Softwaredokumentation 98 Programmlistings Flashbare Bina rfiles

53 Teileliste FMEA Ergebnisse EMV-Messungen Dokumentation Steckerbelegungen Softwaredokumentation Programmlistings Flashbare Bina rfiles Dokumentation der verwendeten Softwarewerkzeuge (Version, Patches, etc.) Ablaufplan der Software 1.4 Modulbeschreibung Mitgeltende Unterlagen Softwarearchitektur 7 Interruptstruktur Variablenbeschreibung mit Normierung und Wertebereich QS-Plan Version Stand Autor F. Houdek Systemspezifikation Nachweis der durchgefu hrten Pru faktivita ten (Inspektions- und Testprotokolle) Tu rsteuergera t Sach-Nr Freigabe Seite 6 von 49 Anleitung zum Flashen eines neuen Softwarestandes (insbesondere in Hinblick auf die Realisierung der Integrita tskontrolle, siehe Abschnitt 6.1) 1.4 Mitgeltende Unterlagen In diesem Abschnitt finden sich Verweise auf interne und externe Standards, die im Zuge der Entwicklung zu beachten sind. Beispiele fu r solche Dokumente sind EMV Spezifikationen oder auch die DIN (Klemmenbezeichnung in Kraftfahrzeugen) Produktion

54 In diesem Abschnitt wird ein kurzer U berblick u ber die Funktionalita ten und Eigenschaften des TSG aus Benutzersicht gegeben. Eine detaillierte Beschreibung der einzelnen Funktionalita ten findet sich in Abschnitt 6. In Zweifelsfa llen gelten die Beschreibungen in Abschnitt 6. Kurzbeschreibung 2.1 Kurzbeschreibung der Komponente Die in diesem Lastenheft beschriebene Komponente wird als Tu rsteuergera t bezeichnet (kurz: TSG). Das TSG u bernimmt folgende Funktionen im Fahrzeug: Sitzeinstellung Verstellen des Lehnenwinkels, der horizontalen Sitzposition, der Ho he des vorderen Sitzbereichs, der Ho he des hinteren Sitzbereichs und der Schalung des Sitzes. Benutzermanagement Benutzerspezifisches Abspeichern von Sitz- und Außenspiegelposition. Tu rschloß Auf- und Zuschließen des Fahrzeugs u ber Schlu ssel, Funksender oder CAN. Fensterheber Heben und Senken der Fensterscheiben des Fahrzeugs unter Beachtung einer etwaigen Kindersicherung. Innenraumbeleuchtung Beleuchtung des Fahrzeuginneren als Hilfe beim Ein- und Aussteigen. Außenspiegeleinstellung Verstellen der Außenspiegel entlang einer horizontalen und einer vertikalen Achse. 2.2 Periphere Komponenten In Abbildung 1 ist das TSG zusammen mit seinen peripheren Komponenten in einer schematischen Zeichnung dargestellt. 100 Die hellgrau unterlegten Teile der Abbildung beschreiben die Funktionalita ten des TSG. Die weiß unterlegten Elemente bezeichnen diejenigen Fahrzeug Komponenten, mit denen das TSG direkt interagiert

55 In diesem Abschnitt wird ein kurzer U berblick u ber die Funktionalita ten und Eigenschaften des TSG aus Benutzersicht gegeben. Eine detaillierte Beschreibung der einzelnen Funktionalita ten findet sich in Abschnitt 6. In Zweifelsfa llen gelten die Beschreibungen in Abschnitt 6. Kurzbeschreibung 2.1 Kurzbeschreibung der Komponente Die in diesem Lastenheft beschriebene Komponente wird als Tu rsteuergera t bezeichnet (kurz: TSG). Das TSG u bernimmt folgende Funktionen im Fahrzeug: Geschwindigkeit Airbag Schalter Sitzeinstellung Verstellen des Lehnenwinkels, der horizontalen Sitzposition, der Ho he des vorderen Sitzbereichs, der Ho he des hinteren Sitzbereichs und der Schalung des Sitzes. Benutzermanagement Benutzerspezifisches Abspeichern von Sitz- und Außenspiegelposition. Tu rschloß Auf- und Zuschließen des Fahrzeugs u ber Schlu ssel, Funksender oder CAN. Fensterheber Heben und Senken der Fensterscheiben des Fahrzeugs unter Beachtung einer etwaigen Kindersicherung. Innenraumbeleuchtung Beleuchtung des Fahrzeuginneren als Hilfe beim Ein- und Aussteigen. Außenspiegeleinstellung Verstellen der Außenspiegel entlang einer horizontalen und einer vertikalen Achse. 2.2 Periphere Komponenten In Abbildung 1 ist das TSG zusammen mit seinen peripheren Komponenten in einer schematischen Zeichnung dargestellt. 100 Die hellgrau unterlegten Teile der Abbildung beschreiben die Funktionalita ten des TSG. Die weiß unterlegten Elemente bezeichnen diejenigen Fahrzeug Komponenten, mit denen das TSG direkt interagiert

56 Schematische Darstellung 2.4 Benutzermanagement 9 Sitzposition Sitzverstelltaster Sitzmotoren Fensterendpositionsensor Benutzermgmttaster Kindersicherungsschalter Griffleistensensor Schloßnußschalter Fensterhebertaster TSG Sitzeinstellung Fensterheber Benutzermanagement Innenraumbeleuchtung Tu r-offensensor Zentralverriegelungsmotor Fensterhebermotoren Fensterposition Spiegelheizung Spiegelmotoren Tu rschloß Außenspiegeleinstellung Spiegelposition Tu rverriegelungssensor Spiegeltaster Ausstiegsleuchte Spiegelwahlschalter Bedienbeleuchtung CAN-Bus (Innenraum) Abbildung 1: Schematische Darstellung des TSG mit seinen peripheren Komponenten. 101 die Entfernung des Sitzes vom Lenkrad,

57 Reinitialisierung: Keine Aktion Wake Up: Keine Aktion Funktion Innenraumbeleuchtung (1) 6.7 Innenraumbeleuchtung Einga nge Konfiguration des TSG CAN.LL, CAN.RL, CONFIG.TSG LEFT 6.7 Fahrzeugtyp CAN.FCODE T0, CAN.FCODE T1 Innenraumbeleuchtung Zustand Zu ndung CAN.KL Batteriespannung CAN.BATT Zustand der Fahrzeugtu ren S1.T OFFEN, S2.FT OFFEN,Version CAN.F T OFFEN, Stand falls Beifahrer TSG Autor F. Houdek Systemspezifikation Tu rsteuergera t Sach-Nr Ausga nge Zustand Innenlicht CAN.I LICHT Zustand der Fahrzeugtu ren CAN.DOOR STATE, falls Beifahrer TSG Zustand der dem TSG zugeordneten Fahrzeugtu ren CAN.F T OFFEN, falls Fahrer TSG 102 Verhalten Freigabe Seite 42 von 49

58 Zustand der Fahrzeugtu ren CAN.DOOR STATE, falls Beifahrer TSG Zustand der dem TSG zugeordneten Fahrzeugtu ren CAN.F T OFFEN, falls Fahrer TSG Funktion Innenraumbeleuchtung (2) Verhalten Fahrer TSG: Das Fahrer TSG u bermittelt laufend den Status der Fahrertu r und der Fondtu r auf der Fahrerseite u ber die CAN Botschaft F T OFFEN (siehe auch Abschnitt 6.2). Beifahrer TSG: Das Beifahrer TSG empfa ngt laufend den Tu rstatus vom Fahrer TSG, erga nzt diesen um den Status Tu ren auf der Beifahrerseite und sendet den kombinierten Tu rstatus u ber die CAN Botschaft DOOR STATE (siehe auch Abschnitt 6.2). Liegt ein Timeout der Botschaft F T OFFEN vor, so nimmt das Beifahrer TSG an, daß die Tu ren auf der Fahrerseite geschlossen sind. Innenraumbeleuchtung: Das Beifahrer TSG ermittelt, ob gema ß dem Zustand der Fahrzeugtu ren die Innenraumbeleuchtung brennen sollte und u bermittelt diesen Zustand laufend u ber die CAN Botschaft I LICHT. Dabei sind nachfolgende Regeln zu beachten. Die Innenraumbeleuchtung leuchtet solange eine der Fahrzeugtu ren offen ist, aber nur maximal 10 min. nachdem eine Tu r geo ffnet wurde (das Schließen und O ffnen der Tu r setzt dieses Zeitintervall zuru ck) Die Innenraumbeleuchtung leuchtet fu r 30 sec. nachdem alle Tu ren geschlossen wurden. Die Innenraumbeleuchtung endet, sobald die Zu ndung KL 15 aktiviert wird. Hinweis: Die eigentliche Ansteuerung der Innenbeleuchtung, die U berwachung der Batteriespannung sowie die Dimmung wird vom Deckensteuergera t u bernommen. Ansteuerung der Ausstiegsleuchten: Fu r jede Fahrzeugtu r u berwacht das jeweils zusta ndige TSG, ob die Tu r offen ist und steuert gema ß folgender Regel die jeweilige Ausstiegsleuchte an: Die Ausstiegsleuchte einer Tu r leuchtet, solange die Tu r offen ist. Die Ansteuerung der Ausstiegsleuchten endet sobald die Batteriespannung BATT unter den Grenzwert von 10 V fa llt. Sobald die Batterispannung wieder u ber 10.5 V ist, wird die Ansteuerung der Ausstiegsleuchten wieder aufgenommen. 103 Initialisierung

59 Türsteuergerät (TSG) Steuert (auch) die Türe Verriegeln Entriegeln Steuert daneben meistens Fensterheber Einklemmschutz Aussenspiegel Einstiegsbeleuchtung Innenbeleuchtung (Meist über Deckensteuergerät: Innenbeleuchtung, ) In manchen Modellen: Ansteuerung von Sitzverstellung Sitzheizung Eigentlich Steuergerät in der Türe (zur Zeit meistens) 104

60 Beispiele für Steuergeräte Türsteuergerät für Passat ab Baujahr 2000 mit integriertem Fensterhebermotor 105 Dachbedieneinheit im Mercedes W211: Ansteuerung des Deckensteuergerätes

61 Baugruppenverantwortlicher Türe Ansprechpartner Zulieferer Baugruppenverantwortlicher Karosserie Schliesssystem Baugruppenverantwortlicher Sitze Scheiben Baugruppenverantwortlicher Kombi-Instrument Fensterheber Baugruppenverantwortlicher Blinker Aussenspiegel Baugruppenverantwortlicher Mittelkonsole Türsteuergerät Baugruppenverantwortlicher Soundsystem Schalter Baugruppenverantwortlicher Seitenairbag Bedieneinheit Verantwortlicher Passive Sicherheit Verantwortlicher EMV Verantwortlicher Verkabelung Verantwortlicher Vernetzung Verantwortlicher Telematik Schnittstellen Mechanik Energie Information Software 106

65 107 Baugruppenverantwortlicher Türe! Software! Information! Verantwortlicher Telematik! Energie! Verantwortlicher Vernetzung! Verantwortlicher Verkabelung Ansprechpartner! Verantwortlicher EMV Baugruppenverantwortlicher Karosserie Passive Sicherheit! Verantwortlicher Telematik! Verantwortlicher Baugruppenverantwortlicher Sitze! Baugruppenverantwortlicher Seitenairbag! Verantwortlicher Vernetzung Baugruppenverantwortlicher Kombi-Instrument Soundsystem! Baugruppenverantwortlicher! Verantwortlicher Verkabelung Baugruppenverantwortlicher Blinker Mittelkonsole! Baugruppenverantwortlicher! Verantwortlicher EMV Blinker! Baugruppenverantwortlicher Baugruppenverantwortlicher Mittelkonsole Passive Sicherheit! Verantwortlicher Kombi-Instrument! Baugruppenverantwortlicher Baugruppenverantwortlicher Soundsystem Seitenairbag! Baugruppenverantwortlicher Sitze! Baugruppenverantwortlicher Baugruppenverantwortlicher Seitenairbag Karosserie! Baugruppenverantwortlicher Soundsystem! Baugruppenverantwortlicher Verantwortlicher Passive Sicherheit! Ansprechpartner Mittelkonsole! Baugruppenverantwortlicher Verantwortlicher EMV! Baugruppenverantwortlicher Blinker Verantwortlicher Verkabelung! Baugruppenverantwortlicher Kombi-Instrument Verantwortlicher Vernetzung Baugruppenverantwortlicher Türe! Baugruppenverantwortlicher Sitze Verantwortlicher Telematik! Baugruppenverantwortlicher Karosserie! Ansprechpartner! Mechanik!Zulieferer Software! Schnittstellen Schliesssystem! Information Scheiben! Energie! Bedieneinheit Fensterheber! Schalter! Mechanik Aussenspiegel Türsteuergerät!! Schnittstellen! Aussenspiegel Türsteuergerät! Fensterheber Schalter! Bedieneinheit! Scheiben Bedieneinheit! Schliesssystem! Schalter Zulieferer!!Türsteuergerät Schnittstellen! Aussenspiegel Mechanik! Fensterheber Energie! Scheiben Information! Schliesssystem Software! Zulieferer Baugruppenverantwortlicher Türe 107

66 Automotive Software Engineering Entwicklung der Komplexität 108

67 Komplexitätsproblem Packaging/Montagemodule 109

68 Komplexitätsproblem Packaging/Montagemodule Verkabelung 110

69 Bordnetz und Kabelbaum Der Kabelbaum eines modernen Fahrzeugs besteht aus drei funktionalen Gruppen: 1. Elektrische Energieversorgung (Energiebordnetz) 2. Informationstechnische Verbindung zwischen den Systemen (Bussysteme) 3. HF-Verbindungen von den Antennen zu den Endgeräten 111

70 Bordnetz und Kabelbaum Die Topologie ergibt sich aus Optimierungszielen: 1. Kosten 2. Gewicht 3. Montagefreundlichkeit 4. Betriebssicherheit Das physikalische Bordnetz zählt zu den aufwändigsten, teuersten und schwersten Komponenten in modernen KFZ. Beispiel BMW 5er Modelljahr 2003 Länge 7,3 km Masse 55 kg 112

71 Komplexitätsproblem Packaging/Montagemodule Verkabelung Vernetzung Impact-CAN 500 KBaud Diagnostic-CAN 500 KBaud LCT HLM 2x Chassis-CAN 500 KBaud SAM_F CGW 2x DCM_F ORC SAM_R ECM EIS HVAC IC ROOF MPM DCM_R TPM SHM_R RVC SEAT_F TM FDS PTS HU 2x 2x TV DAB SOUND UHI SDS Body-CAN 125 KBaud 113 PTCM Brake SCCM Telematik MOST 21 MBaud REVAS TSLM RDU ASC TCM Distr. SUSC FSCM NV

72 Komplexitätsproblem Packaging/Montagemodule Verkabelung Vernetzung Impact-CAN 500 KBaud Technologien/Plattformen Diagnostic-CAN 500 KBaud LCT HLM 2x Chassis-CAN 500 KBaud SAM_F CGW 2x DCM_F ORC SAM_R ECM EIS HVAC IC ROOF MPM DCM_R TPM SHM_R RVC SEAT_F TM FDS PTS HU 2x 2x TV DAB SOUND UHI SDS Body-CAN 125 KBaud 114 PTCM Brake SCCM Telematik MOST 21 MBaud REVAS TSLM RDU ASC TCM Distr. SUSC FSCM NV

73 Komplexitätsproblem Packaging/Montagemodule Verkabelung Vernetzung Impact-CAN 500 KBaud Technologien/Plattformen Diagnostic-CAN 500 KBaud LCT HLM 2x SAM_F Kundenerlebbare Funktionen CGW TürDCM_F entriegeln SAM_R 2x EIS TürHVAC verriegeln IC ROOF MPM DCM_R TPM SHM_R RVC SEAT_F TM FDS PTS HU 2x 2x TV DAB SOUND UHI SDS Body-CAN 125 KBaud 115 PTCM Telematik MOST 21 MBaud Chassis-CAN 500 KBaud ORC ECM Brake SCCM REVAS TSLM RDU ASC TCM Distr. SUSC FSCM NV

76 Fahrzeugklassen bei verschiedenen Herstellern Hersteller 118 Kleinwagen A1 1er A-Klasse, B-Klasse Kompaktklasse A4 3er C-Klasse Mittelklasse A5, A6 5er E-Klasse Oberklasse A8 7er S-Klasse

77 Beispiel Audi A5 2.3: Audi A5, 2,3 l Motor A5 3.0: Audi A5, 3,0 l Motor Allgemein Ax y.z: Audi Ax, y,z l Motor 119

78 Beispiel BMW 530: BMW 5er, 3,0 l Motor 530d: BMW 5er, 3,0 l Motor (Diesel) Allgemein xyz: BMW xer, y,z l Motor 120

79 Beispiel Mercedes E300: Mercedes E-Klasse, 3,0 l Motor E500: Mercedes E-Klasse, 5,0 l Motor Allgemein Nxyz: Mercedes N-Klasse, y,z l Motor 121

80 Motorvarianten C-Klasse Limousine Modell Hubraum (l) C 180 CDI C 200 CDI C 220 CDI C 220 CDI Edition C 250 CDI C 250 CDI 4MATIC C 300 CDI 4MATIC C 350 CDI home/new_cars/models/c-class/_w204/facts_/drivetrain/dieselengines.html 122

81 Motorvarianten C-Klasse Limousine Modell Hubraum (l) C 180 CDI 1,8 C 200 CDI C 220 CDI C 220 CDI Edition C 250 CDI C 250 CDI 4MATIC C 300 CDI 4MATIC C 350 CDI home/new_cars/models/c-class/_w204/facts_/drivetrain/dieselengines.html 123

82 Motorvarianten C-Klasse Limousine Modell Hubraum (l) C 180 CDI 1,8 C 200 CDI 2,0 C 220 CDI C 220 CDI Edition C 250 CDI C 250 CDI 4MATIC C 300 CDI 4MATIC C 350 CDI home/new_cars/models/c-class/_w204/facts_/drivetrain/dieselengines.html 124

83 Motorvarianten C-Klasse Limousine Modell Hubraum (l) C 180 CDI 1,8 C 200 CDI 2,0 C 220 CDI 2,2 C 220 CDI Edition C 250 CDI C 250 CDI 4MATIC C 300 CDI 4MATIC C 350 CDI home/new_cars/models/c-class/_w204/facts_/drivetrain/dieselengines.html 125

84 Motorvarianten C-Klasse Limousine Modell Hubraum (l) C 180 CDI 1,8 C 200 CDI 2,0 C 220 CDI 2,2 C 220 CDI Edition 2,2 C 250 CDI C 250 CDI 4MATIC C 300 CDI 4MATIC C 350 CDI home/new_cars/models/c-class/_w204/facts_/drivetrain/dieselengines.html 126

85 Motorvarianten C-Klasse Limousine Modell Hubraum (l) C 180 CDI 1,8 C 200 CDI 2,0 C 220 CDI 2,2 C 220 CDI Edition 2,2 C 250 CDI 2,5 C 250 CDI 4MATIC C 300 CDI 4MATIC C 350 CDI home/new_cars/models/c-class/_w204/facts_/drivetrain/dieselengines.html 127

86 Motorvarianten C-Klasse Limousine Modell Hubraum (l) C 180 CDI 1,8 C 200 CDI 2,0 C 220 CDI 2,2 C 220 CDI Edition 2,2 C 250 CDI 2,5 C 250 CDI 4MATIC 2,5 C 300 CDI 4MATIC C 350 CDI home/new_cars/models/c-class/_w204/facts_/drivetrain/dieselengines.html 128

87 Motorvarianten C-Klasse Limousine Modell Hubraum (l) C 180 CDI 1,8 C 200 CDI 2,0 C 220 CDI 2,2 C 220 CDI Edition 2,2 C 250 CDI 2,5 C 250 CDI 4MATIC 2,5 C 300 CDI 4MATIC 3,0 C 350 CDI home/new_cars/models/c-class/_w204/facts_/drivetrain/dieselengines.html 129

88 Motorvarianten C-Klasse Limousine Modell Hubraum (l) C 180 CDI 1,8 C 200 CDI 2,0 C 220 CDI 2,2 C 220 CDI Edition 2,2 C 250 CDI 2,5 C 250 CDI 4MATIC 2,5 C 300 CDI 4MATIC 3,0 C 350 CDI 3,5 home/new_cars/models/c-class/_w204/facts_/drivetrain/dieselengines.html 130

89 Motorvarianten C-Klasse Limousine Modell Zylinderanordnung/ -anzahl Hubraum (cm3) Nennleistung (kw bei 1/min)[1] Höchstgeschwind -igkeit (km/h) Kraftstoffverbrauch kombiniert (l/100 km)[2] CO2Emissionen kombiniert (g/km)[2] C 180 CDI R / (88/ ) 208 (206) 5,3 4,8 (5,3 4,9) ( ) C 200 CDI R / (100/ ) 218 (215) 5,3 4,8 (5,3 4,9) ( ) C 220 CDI R / (125/ ) 232 (231) 5,1 4,4 (5,2 4,8) ( ) C 220 CDI Edition R / (125/ ) 232 (231) 4,1 (4,4) 109 (116) C 250 CDI R /4.200 (150/4.200) 240 (240) 5,3 4,8 (5,2 4,8) ( ) C 250 CDI 4MATIC R (150/4.200) (240) (5,7 5,4) ( ) C 300 CDI 4MATIC V (170/3.800) (250)[3] (7,2 7,0) ( ) C 350 CDI V (195/3.800) (250)[3] (6,0 5,9) ( ) home/new_cars/models/c-class/_w204/facts_/drivetrain/dieselengines.html 131

90 Motorvarianten C-Klasse Limousine Modell Zylinderanordnung/ -anzahl Hubraum (cm3) Nennleistung (kw bei 1/min)[1] Höchstgeschwind -igkeit (km/h) Kraftstoffverbrauch kombiniert (l/100 km)[2] CO2Emissionen kombiniert (g/km)[2] C 180 CDI R / (88/ ) 208 (206) 5,3 4,8 (5,3 4,9) ( ) C 200 CDI R / (100/ ) 218 (215) 5,3 4,8 (5,3 4,9) ( ) C 220 CDI R / (125/ ) 232 (231) 5,1 4,4 (5,2 4,8) ( ) C 220 CDI Edition R / (125/ ) 232 (231) 4,1 (4,4) 109 (116) C 250 CDI R /4.200 (150/4.200) 240 (240) 5,3 4,8 (5,2 4,8) ( ) C 250 CDI 4MATIC R (150/4.200) (240) (5,7 5,4) ( ) C 300 CDI 4MATIC V (170/3.800) (250)[3] (7,2 7,0) ( ) C 350 CDI V (195/3.800) (250)[3] (6,0 5,9) ( ) home/new_cars/models/c-class/_w204/facts_/drivetrain/dieselengines.html 132

91 Motorvarianten C-Klasse Limousine 2 Basismotoren (Mechanisch) R4, 2,1 l V6, 3,0 l 8 Motorenvarianten durch Elekktrik / Elektronik Software 133

93 Baureihen, Fahrzeugvarianten, Karosserievarianten 1 Baureihe: 3er MBW 4 Fahrzeugvarianten: Limousine, Coupé, Kombi, Cabrio 7 Karosserievarianten: Mit und ohne 135

94 Karosserie: Varianten und Gleichteile Front Fahrgastzelle mit Limousine mit Limousine ohne Coupé mit Coupé ohne Kombi mit Kombi ohne Cabrio 7 Karosserievarianten 136 Fahrgastzelle ohne Heck

95 Karosserie: Varianten und Gleichteile Limousine mit Front Fahrgastzelle mit Fahrgastzelle ohne Heck Variante LmS Variante LmS entfällt Variante LmS Limousine ohne Coupé mit Coupé ohne Kombi mit Kombi ohne Cabrio 7 Karosserievarianten 137

96 Karosserie: Varianten und Gleichteile Front Fahrgastzelle mit Fahrgastzelle ohne Heck Limousine mit Variante LmS Variante LmS entfällt Variante LmS Limousine ohne Variante LmS entfällt Variante LoS Variante LmS Coupé mit Coupé ohne Kombi mit Kombi ohne Cabrio 7 Karosserievarianten 138

97 Karosserie: Varianten und Gleichteile Front Fahrgastzelle mit Fahrgastzelle ohne Heck Limousine mit Variante LmS Variante LmS entfällt Variante LmS Limousine ohne Variante LmS entfällt Variante LoS Variante LmS Coupé mit Variante LmS Variante CmS entfällt Variante LmS Coupé ohne Kombi mit Kombi ohne Cabrio 7 Karosserievarianten 139

98 Karosserie: Varianten und Gleichteile Front Fahrgastzelle mit Fahrgastzelle ohne Heck Limousine mit Variante LmS Variante LmS entfällt Variante LmS Limousine ohne Variante LmS entfällt Variante LoS Variante LmS Coupé mit Variante LmS Variante CmS entfällt Variante LmS Coupé ohne Variante LmS entfällt Variante CoS Variante LmS Kombi mit Kombi ohne Cabrio 7 Karosserievarianten 140

99 Karosserie: Varianten und Gleichteile Front Fahrgastzelle mit Fahrgastzelle ohne Heck Limousine mit Variante LmS Variante LmS entfällt Variante LmS Limousine ohne Variante LmS entfällt Variante LoS Variante LmS Coupé mit Variante LmS Variante CmS entfällt Variante LmS Coupé ohne Variante LmS entfällt Variante CoS Variante LmS Kombi mit Variante LmS Variante LmS entfällt Variante KmS Kombi ohne Cabrio 7 Karosserievarianten 141

100 Karosserie: Varianten und Gleichteile Front Fahrgastzelle mit Fahrgastzelle ohne Heck Limousine mit Variante LmS Variante LmS entfällt Variante LmS Limousine ohne Variante LmS entfällt Variante LoS Variante LmS Coupé mit Variante LmS Variante CmS entfällt Variante LmS Coupé ohne Variante LmS entfällt Variante CoS Variante LmS Kombi mit Variante LmS Variante LmS entfällt Variante KmS Kombi ohne Variante LmS entfällt Variante LoS Variante KmS Cabrio 7 Karosserievarianten 142