Zuliefertag Automobil Baden-Württemberg

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1 Zuliefertag Automobil Baden-Württemberg in der Automobil-Zulieferindustrie bei der Entwicklung von elektronischen Steuergeräten Stuttgart 12. November 2013

2 Inhalt mit mit 2

3 Die Vision vom autonomen Fahren Stereokamera Regen-/Lichtsensor Infrarotkamera (Nachtsicht, hochauflösende Bildanzeige) Rückfahr- bzw Kamera (hinter Klappe) 360 -Kamera Infrarotkamera (Nachtsicht) Infrarotstrahler 360 -Kamera Infrarotstrahler Ultraschallsensoren (Parktronik) mit Nahbereichsradar Fernbereichsradar StZ-Grafik: zap, Stuttgarter Zeitung vom Kamera (hinter Klappe) Nahbereichsradar Nahbereichsradar Nah- und Fernradar Nahbereichsradar Die Mercedes-Limousinen entwickeln sich zu rollenden Rechenzentren, rundum vollgepackt mit Sensoren, die in der Zukunft das autonme Fahren ermöglichen sollen. Auf der Spur von Bertha Benz in die Zukunft Autotechnik Daimler testet mit seiner S-Klasse das selbstfahrende Auto auf der Landstraße zwischen Mannheim und Pforzheim Quelle: Daimler Anlässlich der IAA 2013 fuhr Daimler von Mannheim nach Pforzheim mit einer S-Klasse weitestgehend ohne Fahrereingriffe. Viele Funktionen werden elektronisch gesteuert (Drive-by-wire, Break-by-wire) Viele Komponenten im Fahrzeug mit Intelligenz (Mechatronik) 3

4 Die Komplexität im Elektrik/ Elektronik nimmt dramatisch zu Anzahl Fahrzeugmodelle Funktionsentwicklung: Antriebsarten Komplexität Komfort-Funktionen Drive-by-wire Technologie Assistenz-Systeme Infotainment Zunehmender Anteil am Fahrzeug-Wert Vernetzung: mit Benzin / Diesel Bio-Diesel Gas Elektrisch Brennstoffzelle Hybridantrieb Vernetzte Funktionen statt Insellösungen Mobile Kommunikation Internet-Anbindung Car2Car-Communication Automatische Software-Updates Anzahl Steuergeräte im Fahrzeug Sicherheit und Zuverlässigkeit: Funktionssicherheit Ausfallsicherheit ISO

5 im E-/E- Seit 2003 wird entwickelt: Automotive Open System Architecture = Methoden zur Beschreibung von Software im Fahrzeug, die sicherstellen, dass SW- Komponenten wiederverwendet, skaliert und integriert werden können. (Quelle:Wikipedia) Software- Komponente 1 Architektur Funktionen Software- Komponente 2 Software- Komponente n mit Bisher: Heute: Anwendungssoftware fest mit Hardware verbunden (ECU als Blackbox ) Software und Funktionsentwicklung unabhängig von der Hardware (Verbindung über Kommunikationsschnittstelle RTE) Runtime-Environment (RTE) Basis-Software Steuergeräte-spezifische Programmteile Kommunikationsschnittstellen Diagnoseprotokolle Speichermanagement etc. ECU Hardware als Standard für alle Steuergeräte im Fahrzeug 5

6 Chancen durch Reduktion der Anzahl von Steuergeräten im Fahrzeug durch flexible Belegung von Steuergeräten mit mehreren Funktionen Leichtere Fahrzeugintegration durch definierte Architekturen mit Wiederverwendbarkeit von Funktionen durch feste Standards für wichtige Systemfunktionen und Schnittstellen Kostengünstige Skalierbarkeit und Update-Fähigkeit; damit wird Funktionsentwicklung auch für kleinere Stückzahlen interessant Funktionsentwicklung unabhängig von der in spezifischen Fahrzeug existierenden Topologie möglich 6

7 Spezifikationsumfang für ein -Steuergerät Sensor Steuergerät Aktuator Messwert Funktionen: Physikalische Modelle Stellgröße mit Software- Ein- und Ausgangsgrößen Komponenten: Diagnose und Testfunktionen Basis- Software: Treiber für Controller, Speicher, Ein- und Ausgänge Protokolle Kommunikationssteuerung Hardware: Controller Bauteile Stecker Leiterplatte Gehäuse Bei der Entwicklung mit ist eine präzise Einhaltung von Regeln und Standards erforderlich. Der Spezifikationsaufwand zu Beginn der Entwicklung ist deutlich höher. 7

8 Prozess-Schritte bei Steuergeräteentwicklung mit Schnittstellendefinition Hardware Aktuatoren, Sensoren Schnittstellendefinition Funktionssoftware Basis-Software Kommunikation und Diagnose Pflichtenheft Funktionen Funktions-Entwicklung Pflichtenheft Basis- Software Anpassung und Entwicklung Basis- Software-Treiber Steuergeräte-Integration und -test Pflichtenheft Hardware Schaltplan- und Layout-Entwicklung Flashen des Steuergerätes mit Funktions-Software Bedatung und Test Hoher Aufwand in Prozess- und Anwendungsschulung der Mitarbeiter. Hohe Kosten für Anschaffung und Lizenzierung der Tools 8

9 Trends und ihre Konsequenzen für Automobil-Zulieferer Trends Konsequenz Komponenten im Fahrzeug werden elektronisch gesteuert und müssen diagnosefähig sein Kompetenz in Mechatronik für Automobil-Zulieferer mehr und mehr erforderlich mit Funktionen können unabhängig vom Steuergerät entwickelt werden Komplette Steuergeräte müssen für intelligente Fahrzeugkomponenten nicht mehr selber entwickelt oder extern beauftragt werden Funktionen können unabhängig von der spezifischen Fahrzeugumgebung entwickelt und getestet werden Funktionsentwicklung wird zur Kernkompetenz 9

10 Funktionsentwicklung als Kernkompetenz Erforderliche Entwicklungsumfänge: Physikalische Eingangsgrößen Erforderliche Tools: Erstellung und Beschreibung der physikalischen Modelle der Systeme Beispiele: Physikalische Ausgangsgrößen mit Beschreibung der physikalischen Modelle Design Tool MAT LAB, Simulink Embedded Coder dspace TargetLink Entwicklungsbegleitendes Testing Rapid Prototyping Tool oder Rapid Prototyping ECU dspace Rapid Pro Huber ECU 10 Bedatung Calibration Tool Vector CANape ETAS Inca Für die reine Funktionsentwicklung ist der Aufwand in Prozess- und Anwendungsschulung sowie die Investition in Tools deutlich geringer. Die weiteren Aufgaben kann ein Steuergeräte-Systempartner übernehmen. 10

11 Zusammenarbeitsmodell mit Steuergeräte-Systempartner mit Schnittstellendefinition Hardware Aktuatoren, Sensoren Schnittstellendefinition Funktionssoftware Basis-Software Kommunikation und Diagnose Pflichtenheft Funktionen Funktions- Entwicklung Pflichtenheft Basis-Software Anpassung und Entwicklung Basis- Software-Treiber Steuergeräte-Integration und -test Pflichtenheft Hardware Schaltplan- und Layout-Entwicklung Kunde und Systempartner gemeinsam Systempartner Flashen des Steuergerätes mit Funktions-Software Kunde Bedatung und Test Durch die Festlegungen im gemeinsamen Workshop zu Beginn kann der Zulieferer autark seine Funktionen entwickeln, flashen und testen. Der Steuergeräte-Systempartner kennt die Funktionsalgorithmen dabei nicht. 11

12 Für die Funktionsintegration bietet Huber diverse Plattformen an Huber bietet als Steuergeräte-Systempartner die passende Umgebung für die Funktionen. Wenn möglich, wird auf bestehende Systemkomponenten zurückgegriffen. ECU-Plattformen: HDS 021 HDS 031 HDS 061 HPX 062 mit Funktionen-Bibliothek: SW-Module zum Einlesen von Sensordaten (inkl. Diagnosefähigkeit) SW-Module zum Ansteuern von Aktuatoren (inkl. Diagnosefähigkeit) SW-Module zur Kommunikationssteuerung Bei Verwendung bestehender Plattformen und SW-Module kann der Entwicklungsaufwand deutlich reduziert werden. 12