Eine Entdeckungsreise durch die Steuergerätesoftware

Angesichts der zunehmenden Größe und Komplexität von Steuergerätesoftware in den letzten Jahren ist es immer schwieriger und zeitaufwändiger geworden, Signalflüsse und Abhängigkeiten in Steuergerätesoftware zu verstehen. Im Bereich der ECU-Kalibrierung nutzen viele Automobilhersteller ETAS EHANDBOOK als interaktive Dokumentation, um ein besseres und schnelleres Verständnis der Funktionsweise der ECU-Software zu erlangen. In diesem Artikel erklären zwei Nutzende oder Nutzerinnen und Nutzer von Audi, Christophe Fauqueux und Patrick Nohe, sowie ETAS-Experte Christoph Nissle, wie EHANDBOOK eingesetzt werden kann, um die tägliche Arbeit effizienter zu gestalten.

In den letzten Jahren haben sowohl der Umfang als auch die Komplexität der Steuergerätesoftware für Antriebsstrang stetig zugenommen. Dieser Trend wird nicht nur durch die Zunahme der Steuergerätefunktionen vorangetrieben, sondern auch durch die Konnektivität der Steuergeräte und die zunehmende Elektrifizierung und Hybridisierung. Eine Vielzahl von Fahrzeugmodellen und -varianten hat ebenfalls zu einem stetigen Anstieg des Zeit- und Arbeitsaufwands für die Kalibrierung geführt. Es gibt eine Vielzahl von Anwendungsfällen, die jeweils detaillierte Kenntnisse über die Funktionsweise der Steuergerätesoftware erfordern, weshalb eine entsprechende Dokumentation notwendig ist. Das hierfür erforderliche Wissen wird von den Funktions- und Softwareentwicklungseinheiten bereitgestellt. Neben der Dokumentation für die intern entwickelte Steuergerätesoftware benötigt Audi auch die entsprechende Dokumentation für zugekaufte Softwarekomponenten, die jeweils vom einzelnen Lieferanten zur Verfügung gestellt werden muss.

Im Laufe der Zeit haben sich PDF-Dokumente als De-facto-Format für die Dokumentation von Steuergerätesoftware im Automobilsektor fest etabliert. Da das Dokumentationsvolumen jedoch kontinuierlich zugenommen hat, ist dieses Dateiformat zunehmend unüberschaubar geworden. Eine der größten Herausforderungen besteht darin, mit mehreren PDF-Dateien gleichzeitig zu arbeiten, zumal der Inhalt jedes Dokuments in der Regel sehr umfangreich ist und die Dateien oft mehrere tausend Seiten umfassen.

Eine zusätzliche Schwierigkeit besteht darin, dass die einzelnen PDF-Dokumente nicht miteinander verknüpft sind, was die Navigation insgesamt erschwert. Die wichtigsten Inhalte – grafische Darstellungen der Steuergerätesoftware in Form von Screenshots der ASCET- oder Simulink®-Modelle – sind auf mehrere separate Seiten im A4-Format verteilt. Dies macht es schwierig und zeitaufwändig, den Signalwegen zu folgen, da die Nutzenden oder Nutzerinnen und Nutzer ständig von einer Seite zur nächsten scrollen müssen.

Die EHANDBOOK-Lösung von ETAS bietet einen neuen Ansatz für die Dokumentation von Steuergeräten (Abb. 1). Viele Nutzende oder Nutzerinnen und Nutzer haben die Vorteile und das Potenzial von EHANDBOOK schnell erkannt: Durch die integrierte grafische Visualisierung aller Steuergerätesoftwarefunktionen in Form interaktiver Modelle hilft es Nutzenden, Abhängigkeiten viel schneller zu verstehen und vereinfacht die Verfolgung von Signalwegen. Dank der nahtlosen Interoperabilität mit den ETAS-Mess- und Kalibriertools INCA und MDA 8 unterstützt EHANDBOOK auch Standard-Workflows. Im Jahr 2015 hat Audi EHANDBOOK auf seine hauseigene Steuergerätesoftware zugeschnitten. Seitdem wurde die Lösung in zahlreichen Kalibrierprojekten eingesetzt und hat sich als Standardtool etabliert.

Als langjährige Nutzende oder Nutzerinnen und Nutzer verfügen Christophe Fauqueux und Patrick Nohe vom Audi-Werk Neckarsulm über umfangreiche Erfahrungen im täglichen Umgang mit EHANDBOOK. Die beiden Kalibrierungsexperten haben in den letzten Jahren eine zunehmende Komplexität ihrer Arbeit festgestellt, insbesondere seit Audi neue Antriebslösungen einführt. Patrick Nohe arbeitet an einem stetigen Strom neuer und modifizierter Hybridantriebsfunktionen und muss sich mit jeder neuen Entwicklung vertraut machen. Christophe Fauqueux arbeitet in Zusammenarbeit mit anderen Experten an der Entwicklung von Brennstoffzellen. Ihr Ziel ist es, diese Technologie zu einer serienreifen Lösung weiterzuentwickeln. Dazu muss die Technologie von Grund auf neu entwickelt und kalibriert werden.

Ingenieure müssen häufig Informationen zur Bedeutung von Messsignalen und zu den Werten von Kalibrierungsparametern nachschlagen. Ein großer Vorteil von EHANDBOOK ist der schnelle Zugriff auf die relevanten Informationen. Bei einem typischen Vorgang, bei dem das INCA-Experiment geöffnet werden muss, um die Daten anzuzeigen, spart EHANDBOOK den Nutzenden oder Nutzerinnen und Nutzern viel Zeit, sodass sie die Aufgabe in nur 25 Prozent der normalerweise benötigten Zeit erledigen können.

Häufig verhält sich die Steuergerätesoftware während des Entwicklungsprozesses nicht wie vorgesehen. Die Ursachen für Fehler sind vielfältig, und Experten sind der Meinung, dass es von Natur aus schwierig ist, die Ursachen während der Kalibrierung zu identifizieren. „Man begibt sich jedes Mal auf unbekanntes Terrain“, sagt Christophe Fauqueux. Um dem abzuhelfen, wurden EHANDBOOK-NAVIGATOR und MDA 8 speziell für die nahtlose Zusammenarbeit entwickelt. Dank leistungsstarker Messtechnik (FETK) können Ingenieure bei Testfahrten eine sehr große Anzahl von Signalen messen. Die Messdatendatei wird in MDA 8 geladen und der Zeitstempel, zu dem der Fehler aufgetreten ist, wird mit dem Cursor markiert. Dieser Zeitstempel wird direkt an EHANDBOOK übertragen und die Messwerte entlang des Signalwegs werden mit Anmerkungen versehen. Anhand des Signals, bei dem der Fehler beobachtet wurde, lässt sich dann die gesamte Kette der Berechnungen und Entscheidungen der Software zurückverfolgen. „Man muss nicht ewig suchen, weil die Zusammenhänge zwischen den Berechnungen sofort ersichtlich sind“, sagt Christophe Fauqueux. Dadurch reduziert sich der Zeitaufwand für die Fehlersuche um bis zu 75 Prozent.

Sehr oft müssen Funktionen kalibriert werden, die aus verschiedenen internen Entwicklungsabteilungen sowie von externen Lieferanten stammen. In solchen Fällen wird die Dokumentation zu jeder Funktion separat bereitgestellt. „Der Versuch, den Gesamtzusammenhang aus mehreren PDF-Dokumenten zu erfassen, ist eine äußerst mühsame Aufgabe. Hier profitieren wir von der Möglichkeit, mehrere EHANDBOOK-Dateien zu laden und zu konsolidieren“, sagen die Audi-Experten. Durch die Verknüpfung all dieser Dateien zu einer einzigen, zusammenhängenden Übersicht lassen sich funktionsübergreifende Abhängigkeiten klar und transparent darstellen. Dies führt je nach Projektphase und Qualität der Inhalte zu Zeitersparnissen zwischen 20 und 80 Prozent (Abb. 3).

Nutzende oder Nutzerinnen und Nutzer von EHANDBOOK können von einer erheblichen Zeitersparnis profitieren. Ein besseres Verständnis der Steuergerätesoftware kann auch dazu beitragen, Fehler zu vermeiden, was zu einer entsprechenden Verbesserung der Qualität der Kalibrierungsergebnisse führt.

Für Patrick Nohe und Christophe Fauqueux ist eine der wichtigsten Funktionen von EHANDBOOK die Möglichkeit, die Steuergerätesoftware grafisch darzustellen. Durch die nahtlose Anzeige der Signalwege über ECU-Funktionen hinweg lassen sich Zusammenhänge viel leichter nachvollziehen. EHANDBOOK bietet in diesem Bereich noch weiteres Verbesserungspotenzial, beispielsweise hinsichtlich des Speicherns und Weiterleitens von Modellansichten. Experten werden daher auch in Zukunft die Weiterentwicklung von EHANDBOOK unterstützen und ihr Fachwissen und Feedback im Rahmen von Nutzende-Forschung und Konzeptvalidierung einbringen. Neben der Anwendung von EHANDBOOK für herkömmliche Antriebsstrang-Steuergeräte setzt Audi das Tool nun auch in anderen Bereichen ein. Auch andere Zulieferer stellen nach und nach EHANDBOOK-Container-Dateien zur Verfügung.

Christophe Fauqueux ist Experte für die Entwicklung von Kalibrierungs- und Brennstoffzellenfunktionen bei der Audi AG.

Patrick Nohe ist Experte für die Kalibrierung des Fahrverhaltens von V-Dieselmotoren bei der Audi AG.

Christoph Nissle ist Senior Product Manager bei der ETAS GmbH. Er ist verantwortlich für die EHANDBOOK-Lösung.