DE102018212560A1 - Rechnergestütztes System zum Testen einer servergestützten Fahrzeugfunktion - Google Patents

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Abstract

Rechnergestütztes System (20, 30) zum Testen einer servergestützten Fahrzeugfunktion (21, 31), das eingerichtet ist, ein Verfahren (10) mit folgenden Schritten auszuführen:
- ein Funktionsmodell der Fahrzeugfunktion (21, 31) wird durch einen ersten Simulator auf einem Server (30) simuliert,
- ein zumindest partielles Fahrzeugmodell (22, 32) wird durch einen zweiten Simulator simuliert und
- die Fahrzeugfunktion (21, 31) wird getestet, während eine Datenverbindung (23, 33) zwischen dem ersten Simulator und dem zweiten Simulator planmäßig beeinflusst wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein rechnergestütztes System zum Testen einer servergestützten Fahrzeugfunktion.
  • Stand der Technik
  • Eingebettete Systeme (embedded systems) sind auf schlüssige Eingangssignale von Sensoren angewiesen und stimulieren wiederum ihre Umwelt durch Ausgangssignale an unterschiedlichste Aktoren. Im Zuge der Verifikation und vorgelagerter Entwicklungsphasen eines solchen Systems wird daher in einer Regelschleife dessen Modell (model in the loop, MiL), Software (software in the loop, SiL), Prozessor (processor in the loop, PiL) oder gesamte Hardware (hardware in the loop, HiL) gemeinsam mit einem Modell der Umgebung simuliert. In der Fahrzeugtechnik werden diesem Prinzip entsprechende Simulatoren zur Prüfung elektronischer Steuergeräte je nach Testphase und -objekt mitunter als Komponenten-, Modul- oder Integrationsprüfstände bezeichnet.
  • DE10303489A1 offenbart ein derartiges Verfahren zum Testen von Software einer Steuereinheit eines Fahrzeugs, bei dem durch ein Testsystem eine von der Steuereinheit steuerbare Regelstrecke wenigstens teilweise simuliert wird, indem Ausgangssignale von der Steuereinheit erzeugt werden und diese Ausgangssignale der Steuereinheit zu ersten Hardware-Bausteinen über eine erste Verbindung übertragen werden und Signale von zweiten Hardware-Bausteinen als Eingangssignale zur Steuereinheit über eine zweite Verbindung übertragen werden, wobei die Ausgangssignale als erste Steuerwerte in der Software bereitgestellt werden und zusätzlich über eine Kommunikationsschnittstelle in Echtzeit bezogen auf die Regelstrecke zum Testsystem übertragen werden.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die Erfindung stellt ein rechnergestütztes System zum Testen einer servergestützten Fahrzeugfunktion.
  • Dem vorgeschlagenen Ansatz liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es angesichts stetig steigender Komplexität und hoher Anzahl von Steuergeräten im Fahrzeug sinnvoll ist, komplexe Funktionen teilweise auszulagern. Durch derartige Auslagerung geeigneter Fahrzeugfunktionen in die sinnbildliche „Cloud“ können ein Mehrwert für Endnutzer und Hersteller geschaffen und die Herstellungskosten des Fahrzeuges selbst reduziert werden. Solchermaßen servergestützte - im Folgenden: „cloudbasierte“ - Funktionen nutzen die relevanten Informationen aus der Umwelt und fußen z. B. auf komplexen Vorhersage- und Entscheidungsalgorithmen.
  • Die in diesem Sinne cloudbasierten, also von einem Server in der Cloud unterstützten Funktionen sind in der Regel durch eine im Fahrzeug installierte Verbindungssteuereinheit (connectivity control unit, CCU) nutzbar, die das für die jeweilige Funktion relevante Steuergerät über das Mobilfunknetz mit der Cloud vernetzt. Darüber hinaus existiert mitunter ein Funktionsanteil auf dem besagten Steuergerät, um die Gesamtheit der Funktion zu realisieren. D.h. die cloudbasierte Funktion kann eine Funktion sein, die auf einem vom Fahrzeug entfernten Server abläuft, optional vom Fahrzeug Informationen übermittelt bekommt, und einen Rückgabewert ermittelt (z.B. abhängig von den übermittelten Informationen). Dieser wird dann dem Fahrzeug (z.B. der Verbindungssteuereinheit) übermittelt. Das Fahrzeug wird anschließend abhängig von diesem Rückgabewert angesteuert. Beispielsweise kann die Funktion einen Steuerparameter eines hybridisierten Antriebsstrangs ermitteln, z.B., indem die Anteile verbrennungsmotorischen und elektromotorischen Antriebs ermittelt werden, wobei das Fahrzeug dann entsprechend dieser Anteile angesteuert wird.
  • Die nachfolgend vertretene Lösung erkennt ferner, dass die Verfügbarkeit der Mobilfunkkommunikation u. a. durch geographische Gegebenheiten beeinflusst wird und daher nicht überall gleich ist. Daher kann die Übertragungsrate der Daten in Abhängigkeit von Fahrzeugposition, Tageszeit oder Anzahl der weiteren Mobilfunknutzer in der Umgebung stark variieren. Außerdem kann durch Störung im Mobilfunknetz oder lokale Bedingungen die Mobilfunkverbindung unterbrochen werden. In diesem Fall wären die cloudbasierten Funktionen zeitweise für das Steuergerät nicht verfügbar. Als Maßnahme, um diesem typischen Verhalten mobiler Funkverbindungen zu begegnen, ist ein geeigneter reduzierter Anteil der Funktion innerhalb des Steuergeräts zu implementieren.
  • Das hier vorgeschlagene Testverfahren trägt dem Umstand Rechnung, dass durch die beschriebene Erweiterung der Fahrzeugfunktionen über die Fahrzeuggrenze hinaus in die Cloud oftmals die Testtools und -verfahren nach dem Stand der Technik nicht mehr ausreichend sind. Es bedarf daher einer realitätsnahen Analyse der Funktionen, die für cloudbasierte Anwendungen ausgewählt sind. Darüber hinaus müssen die Auswirkungen von neuen Komponenten und Kommunikationsschnittstellen auf die Funktionalität der cloudbasierten Funktionen evaluiert werden.
  • Ein Vorzug der im Folgenden erörterten Lösung liegt demgemäß in der eröffneten Möglichkeit, während der Entwicklung zu überprüfen, ob die ausgewählte Funktion für eine Cloud-Anwendung geeignet ist und alle zur Erfüllung der Funktion notwendigen Informationen über die neue Schnittstelle bereitgestellt werden. Für diese Überprüfung wird kein Versuchsträger benötigt, sodass kein Risiko besteht, etwaige Testfahrzeuge zu beschädigen. Nach der vorgeschlagenen Methode können Funktionen somit auch unter Bedingungen getestet werden, die in einer realen Umgebung schwer oder unmöglich herzustellen sind.
  • Außerdem können verschiedene Testreihen automatisiert und reproduzierbar durchgeführt werden. Dies gilt insbesondere für neue Fehlermuster aufgrund des oben beschriebenen Verhaltens von Mobilfunk- und Internet-Netzwerksystemen. Gemäß dem hier vorgestellten Ansatz können somit reproduzierbare Störeinflüsse für die Funktionsentwicklung und -Validierung ausgeübt werden.
  • Dadurch können die cloudbasierten Funktionen mit definiertem Aufwand unter den gleichen Bedingungen wie eingebettete Funktionen getestet werden. Darüber hinaus lassen sich Anzahl und Umfang etwaiger Erprobungsfahrten drastisch reduzieren, da im Hinblick auf die auftretenden Kommunikationsmuster systemkritische Szenarien im Rahmen einer kontrollierten Laborumgebung nachempfunden werden können.
  • Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen Grundgedankens möglich. So kann vorgesehen sein, dass die betreffenden Funktionen in Bezug auf ihre Schnittstellen bzw. Zusammenwirken mit den Rest-Funktionen in einer Simulationsumgebung getestet werden. Die Funktionen, die für die Cloud-Anwendung nicht geeignet sind, werden auf diesem Wege in einer frühen Entwicklungsphase erkannt. Dadurch wiederum lassen sich die durch eine etwaige Fehlauswahl verursachten immensen Folgekosten vermeiden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt kann vorgesehen sein, die Mobilfunkverbindung zwischen Server und HiL-Simulator planmäßig zu beeinflussen und insbesondere zu stören. Diese kann in der MiL-Umgebung durch Variieren der Einflussgrößen realisiert werden. Dabei werden die Folgen einer Verbindungsunterbrechung auf die Funktionalität der getesteten Funktion bzw. Gesamtsteuerung getestet. Durch ein entsprechendes Testverfahren können auch die Einflüsse variierender Übertragungsrate und Latenzzeit auf die cloudbasierten Funktionen in einer realitätsnahen Testumgebung untersucht werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt kann vorgesehen sein, für die Realisierung der cloudbasierten Funktionen neue Komponenten etwa als Verbindungssteuereinheit einzusetzen. Diese können direkte oder indirekte Einflüsse auf die Fahrzeugsteuerung haben. Nach dem Stand der Technik kann ein Gesamtsystem demgegenüber in der Regel erst nach einer Verlagerung der cloudbasierten Funktionen in die Cloud mit einem Testfahrzeug untersucht werden.
  • Figurenliste
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
    • 1 das Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform.
    • 2 schematisch eine MiL-Testumgebung für cloudbasierte Funktionen.
    • 3 eine entsprechende HiL-Testumgebung für cloudbasierte Funktionen.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • 1 illustriert ein exemplarisches Testverfahren (10) mit zwei Teilprozessen (11, 12), die unabhängig voneinander genutzt werden können.
  • Der erste Teilprozess (11) wird in einer frühen Entwicklungsphase eingesetzt. Dafür wird erst die cloudbasierte Funktion modelliert und in der in 2 abgebildeten MiL-Simulationsumgebung (20) mit Simulationsmodellen (28) bestehend aus einem Modell (22) aller relevanten Fahrzeugkomponenten und einem relevanten Umweltmodell und Fahrermodell bzw. einem Modell (24) des Steuergerätes und einem Modell (25) der Verbindungssteuereinheit (CCU) integriert. Die Verbindung zwischen der modellierten cloudbasierten Funktion (21) und weiteren Simulationsmodellen (28) ist über ein Simulationsmodell (23) der Mobilfunkverbindung realisiert. Die MiL-Tests laufen ohne Steuergerätehardware und Cloudserver auf einem Rechner. Dabei können die Schnittstellen auf Vollständigkeit untersucht und verschiedene Szenarien wie z. B. die Auswirkungen bei einer Signalunterbrechung bzw. variablen Latenzzeit getestet werden. Diese kann durch Variieren der Einflussgrößen (Parameter) im Simulationsmodell des Mobilfunknetzes realisiert werden. Mit diesem Verfahren kann nachgewiesen werden, ob die cloudbasierte Funktion den Mehrwert durch Nutzung von Cloud-Information erzielen. Dabei werden die Cloud-Daten (29) als Eingang für das Simulationsmodell der cloudbasierten Funktion modelliert.
  • Im Rahmen eines zweiten Teilprozesses (12) werden alle Komponenten vom Steuergerät (34) über die Verbindungssteuereinheit (35) und das Mobilfunknetz bis hin zum Server (30) in der in 3 dargestellten HiL-Testumgebung einem anwendungsnahen Test unterzogen. So kann das Gesamtsystem ohne ein Testfahrzeug hinsichtlich verschiedener Einflussfaktoren getestet werden.
  • Dabei wird das Funktionsmodell auf dem Server (30) simuliert. Der Server (30) ist über eine Mobilfunkverbindung (33) mit der Verbindungssteuereinheit (35) vernetzt. Dies entspricht im Wesentlichen der Umsetzung der cloudbasierten Funktion eines realen Fahrzeuges. Ein zu erprobendes Steuergerät (34) ist über einen Kabelbaum (36) an einen HiL-Simulator (37) angeschlossen. Das Fahrzeug, Umwelt und Fahrer Modell (32) läuft in Echtzeit auf dem HiL-Simulator. Auf dem Steuergerät (34) befindet sich die Gesamtsoftware mit Ausnahme der auf den Server (30) ausgelagerten Funktionsanteile. Dabei ist die Cloud-Information (39), die für die cloudbasierte Funktion notwendig sind, auf dem Server (30) abgelegt. In diesem Teilprozess (12) kann die gesamte Informationskette vom Steuergerät (34) bis zur cloudbasierten Funktion auf dem Server (30) systematisch untersucht werden. Mit diesem Verfahren kann die Auswirkung der realen Mobilfunkverbindung auf die Funktionalität der cloudbasierten Funktion evaluiert werden. Dabei kann der Server (30), auf dem die cloudbasierte Funktion (31) läuft, in einem anderen geografischen Raum wie z.B. anderes Gebäude oder sogar anderes Land sein. Das zu erprobende Steuergerät (34), die Verbindungssteuereinheit (35) sowie der HiL-Simulator (37) können insbesondere mobil angeordnet sein, beispielsweise in einem Testfahrzeug. Durch Bewegen dieses Testfahrzeugs ist es dann möglich, die Auswirkung der realen Mobilfunkverbindung (33) auf die Funktionsweise der cloudbasierten Funktion (31) im Zusammenspiel mit dem Steuergerät (34) besonders realistisch zu evaluieren.
  • Zusätzlich kann in den beschriebenen Ausführungsbeispielen das Zusammenspiel der cloudbasierten Funktion (31) mit der gesamten Steuerungssoftware auf dem Steuergerät (34) überprüft werden.
  • Beispielhaft sei angenommen, die Funktion für die Berechnung des maximal zulässigen Drehmoments einer elektrischen Maschine werde auf die beschriebene Weise in die Cloud verlagert. Durch Routeninformationen wie z. B. die Länge der befahrenen Strecke, die Straßengradiente oder Umgebungstemperatur soll in diesem Beispiel die Berechnung optimiert werden. Das vom Elektromotor maximal ausgeübte Drehmoment diene hierbei als Eingangsgröße für weitere Funktionen und spiele bei der Momenten-Aufteilung zwischen der elektrischen Maschine und einem hilfsweise vorgesehenen Verbrennungsmotor eine wichtige Rolle.
  • Im Zuge des zweiten Teilprozesses ist in diesem Szenario ein Vergleich zwischen der Momenten-Koordination seitens der cloudbasierten Funktion und der eingebetteten Funktion ebenso möglich wie eine Unterbrechung der Mobilfunkverbindung (33) und Untersuchung von deren Folgen oder des Einflusses der Latenzzeit auf die Momenten-Koordination.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10303489 A1 [0003]

Claims (9)

  1. Rechnergestütztes System (20, 30) zum Testen einer servergestützten Fahrzeugfunktion (21, 31), die auf einem vom Fahrzeug entfernten Server laufend Rückgabewert ermittelt, der an das Fahrzeug übermittelt wird, wobei das Fahrzeug dann abhängig von diesem Rückgabewert angesteuert wird, wobei das rechnergestütztes System (20, 30) eingerichtet ist, ein Verfahren (10) mit folgenden Schritten auszuführen: - ein Funktionsmodell der Fahrzeugfunktion (21, 31) wird durch einen ersten Simulator auf einem Server (30) simuliert, - ein zumindest partielles Fahrzeugmodell (22, 32) wird durch einen zweiten Simulator simuliert und - die Fahrzeugfunktion (21, 31) wird getestet, während eine Datenverbindung (23, 33) zwischen dem ersten Simulator und dem zweiten Simulator planmäßig beeinflusst wird.
  2. System (20) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - der erste Simulator und der zweite Simulator sind in einer gemeinsamen Simulationsumgebung (20) integriert und - die Simulationsumgebung (20) umfasst ferner für eine Steuerung der Fahrzeugfunktion (21) relevante Anteile eines Steuergerätemodelles (24).
  3. System (20) nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - die Simulationsumgebung (20) ist ein einzelner Rechner (20) und - die Datenverbindung (23) besteht als Simulationsmodell innerhalb des Rechners (20).
  4. System (30) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - der zweite Simulator ist ein HiL-Simulator (37) des Fahrzeugmodelles (32).
  5. System (30) nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - die Datenverbindung umfasst eine reale Mobilfunkverbindung (33) und - die Mobilfunkverbindung (33) wird durch eine Verbindungssteuereinheit (35) gesteuert.
  6. System (30) nach Anspruch 5, wobei die Verbindungssteuereinheit (35) in dem Fahrzeug angeordnet ist.
  7. System (30) nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - der HiL-Simulator (37) ist durch einen Kabelbaum (36) mit einem für eine Steuerung der Fahrzeugfunktion (31) relevanten Steuergerät (34) verbunden und - Fahrzeugfunktionen (31) auf dem Server (30) und/oder dem Steuergerät (34) steuern die Fahrzeugfunktion gemeinsam über die reale Mobilfunkverbindung (33).
  8. System (30) nach Anspruch 6 und 7, wobei der Server (30) außerhalb des Fahrzeugs angeordnet ist und das Steuergerät (34) und der HiL-Simulator (37) in dem Fahrzeug angeordnet sind.
  9. System (30) nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - das Steuergerät (34) ist ein Motorsteuergerät und - die Fahrzeugfunktion (31) umfasst eine Momenten-Koordination.
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