DE102019219067A1 - Method for the automatic qualification of a virtual model for a motor vehicle component - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Qualifizierung eines virtuellen Modells zum Testen einer Kraftfahrzeugkomponente sowie ein System und ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung eines derartigen Verfahrens. Im ersten Schritt 100 des Verfahrens werden Anforderungsvorgaben für eine Steuergerät einer zu testenden Kraftfahrzeugkomponente bereitgestellt; im zweiten Schritt 200 wird ein virtuelles Modell nach ISO-Norm 26262 Level 3 zur Simulation der Hardware und der Software des Steuergerätes erstellt; im dritten Schritt 300 wird das virtuelle Modell qualifiziert; im vierten Schritt 400 wird das virtuelle Modell mittels Code- und Toggle-Coverage-Metriken sowie Test-Impact-Analysen auf Lücken in der Modellabdeckung getestet und damit gezielt durch neue Testinhalte zu einem finalen virtuellen Modell ergänzt; im fünften Schritt 500 werden die Testergebnisse des finalen virtuellen Modells mittels Prüfstands-Tests der realen Kraftfahrzeugkomponente verifiziert; im sechsten Schritt 600 wird das finale virtuelle Modell für die für eine automatische Qualifizierung von Kraftfahrzeugkomponenten nach ISO-Norm 26262 bereitgestellt. Das Verfahren ermöglicht eine Angabe messbarer Qualitätsmetriken in der Modellentwicklung und mithin eine Qualitätsaussage für virtuelle Modelle zur Absicherung von Testprozessen.The invention relates to a method for the automatic qualification of a virtual model for testing a motor vehicle component as well as a system and a computer program product for carrying out such a method. In the first step 100 of the method, requirement specifications for a control unit of a motor vehicle component to be tested are provided; In the second step 200, a virtual model is created in accordance with ISO standard 26262 Level 3 to simulate the hardware and software of the control unit; in the third step 300 the virtual model is qualified; In the fourth step 400, the virtual model is tested for gaps in the model coverage using code and toggle coverage metrics as well as test impact analyzes and is thus specifically supplemented with new test content to form a final virtual model; in the fifth step 500, the test results of the final virtual model are verified by means of test bench tests of the real motor vehicle component; In the sixth step 600, the final virtual model for the automatic qualification of motor vehicle components according to ISO standard 26262 is provided. The method enables the specification of measurable quality metrics in the model development and consequently a quality statement for virtual models for the validation of test processes.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Qualifizierung eines virtuellen Modells zum Testen einer Kraftfahrzeugkomponente. Zudem betrifft die Erfindung ein System und ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.The invention relates to a method for automatically qualifying a virtual model for testing a motor vehicle component. The invention also relates to a system and a computer program product for carrying out such a method.
Nahezu alle in modernen Kraftfahrzeugen im Fahrbetrieb anfallenden Steuer- und Regelungsaufgaben werden unter Verwendung von software-basierten, zumeist elektronischen Fahrzeugkomponenten bzw. -systemen ausgeführt. Beispielhaft für die Bandbreite der von diesen Komponenten oder Systemen im typischen Fahrbetrieb wahrgenommenen Aufgaben seien nur das automatische Abblenden bei Gegenverkehr einerseits und andererseits das hochautomatisierte Fahren mit mehreren Assistenzsystemen, bei dem die Überwachung des Fahrumfeldes unter vollständiger Kontrolle durch diese Systeme erfolgt, genannt.Almost all control and regulation tasks occurring in modern motor vehicles while driving are carried out using software-based, mostly electronic vehicle components or systems. Examples of the range of tasks performed by these components or systems in typical driving operations are the automatic dimming for oncoming traffic on the one hand and highly automated driving with several assistance systems, in which the driving environment is monitored under full control by these systems, on the other.
Die Software trägt somit in modernen Kraftfahrzeugen nicht nur zur Komfortverbesserung für den Fahrer bei, sondern liefert auch einen wichtigen Beitrag zur Unfallvermeidung und zum Insassenschutz.In modern motor vehicles, the software therefore not only improves comfort for the driver, but also makes an important contribution to accident prevention and occupant protection.
Mit den neuesten Entwicklungen hin zum autonomen bzw. fahrerlosen Fahren und zur Elektromobilität geht insoweit nicht nur eine vermehrte Verwendung von software-basierten Komponenten in einem Kraftfahrzeug einher, mithin eine Zunahme des Kostenanteils derartiger Systeme an den Gesamtfahrzeugkosten. Tatsächlich ist diese Entwicklung insbesondere auch durch eine qualitative Weiterentwicklung der vorhandenen Software- und Hardware-Lösungen bestimmt, die sich allein schon aus der Zahl und Komplexität der bereits beim teilautonomen Fahren zu berücksichtigenden Probleme ergibt.With the latest developments towards autonomous or driverless driving and electromobility, there is not only an increased use of software-based components in a motor vehicle, and consequently an increase in the cost share of such systems in the total vehicle costs. In fact, this development is determined in particular by a qualitative further development of the existing software and hardware solutions, which results from the number and complexity of the problems that have to be taken into account in partially autonomous driving.
Bei Elektrofahrzeugen kommen neue, hochkomplexe Fahrzeugkomponenten und -systeme vom elektrischen Bordnetz bis zur Lenkung hinzu. Da die neuen Komponenten in Elektrofahrzeugen unterschiedlicher Leistungsklassen im Rahmen der MEB- und PPE-Projekte (MEB, Modularer E-Antriebs-Baukasten; PPE, Premium Platform Electric) der Anmelderin zum Einsatz kommen, besteht somit die Notwendigkeit, einen Funktionssicherheitsnachweis entsprechend den Anforderungen in der jeweiligen Leistungsklasse zu erbringen.In the case of electric vehicles, new, highly complex vehicle components and systems are being added, from the on-board electrical system to the steering. Since the new components are used in electric vehicles of different performance classes as part of the applicant's MEB and PPE projects (MEB, Modular E-Drive Construction Kit; PPE, Premium Platform Electric), it is therefore necessary to provide proof of functional safety in accordance with the requirements in of the respective performance class.
In modernen Kraftfahrzeugen muss damit nicht nur jede software-basierte Einzelkomponente per se hohe Anforderungen bezüglich ihrer Funktionssicherheit erfüllen. Die Forderung nach einer hohen Funktionssicherheit muss gleichermaßen zuverlässig von allen derartigen Komponenten im Systemverbund unter Berücksichtigung spezifischer Leistungsklassen erfüllt werden.In modern motor vehicles, not only must each software-based individual component per se meet high requirements with regard to its functional reliability. The requirement for a high level of functional reliability must be met equally reliably by all such components in the system network, taking into account specific performance classes.
Dies ist durch geeignete Funktionstests der einzelnen Fahrzeugkomponenten nachzuweisen. Insbesondere zur Absicherung von autonomen Fahrfunktionen kommen bei derartigen Funktionstests virtuelle Absicherungstechniken zum Einsatz, mit denen sehr hohe Fahrleistungen in großen Computer-Farmen simuliert werden, um so die Zuverlässigkeit einer Fahrzeugkomponente nachzuweisen.This must be proven by means of suitable functional tests of the individual vehicle components. In particular, to validate autonomous driving functions, virtual validation techniques are used in functional tests of this type, with which very high driving performances are simulated in large computer farms in order to prove the reliability of a vehicle component.
Dabei wird in bekannter Weise eine jeweils zu prüfende Systemkomponente mit geeigneten Testsignalen beaufschlagt und die Systemantwort analysiert. Entsprechend der großen Zahl einzelner Systemkomponenten in einem modernen Kraftfahrzeug sind solche Tests nicht nur aufwendig, sie sind auch kostenintensiv.In this case, suitable test signals are applied to each system component to be tested in a known manner and the system response is analyzed. In accordance with the large number of individual system components in a modern motor vehicle, such tests are not only complex, they are also cost-intensive.
Die Durchführung dieser Tests ist in der ISO-Norm 26262 für sicherheitsrelevante elektrische oder elektronische Systeme in Kraftfahrzeugen nach einem Mehr-Ebenen-Konzept (Ebene 1 - Systemebene, Ebene 2 - Hardwareebene, Ebene 3 - Softwareebene) geregelt. Danach ist jede Fehlfunktion im Hinblick auf Schweregrad (severity), Gefährdungsgrad (exposure) und Beherrschbarkeit (controllability) im Fahrbetrieb zu analysieren und einer von insgesamt fünf entsprechenden Gefährdungsstufen QM, ASIL A, ASIL B, ASIL C , ASIL D zuzuordnen, wobei ASIL D die höchste und QM die niedrigste Gefährdungsstufe bezeichnet (ASIL - Automotive Safety Integrity Level, QM - Quality Management). Ausgehend davon sind dann die in der Norm im Einzelnen genannten Abhilfemaßnahmen vorzusehen.The implementation of these tests is regulated in the ISO standard 26262 for safety-relevant electrical or electronic systems in motor vehicles according to a multi-level concept (level 1 - system level, level 2 - hardware level, level 3 - software level). According to this, each malfunction is to be analyzed with regard to severity, degree of hazard (exposure) and controllability during driving and assigned to one of a total of five corresponding hazard levels QM, ASIL A, ASIL B, ASIL C, ASIL D, with ASIL D. the highest and QM the lowest risk level (ASIL - Automotive Safety Integrity Level, QM - Quality Management). Based on this, the remedial measures specified in detail in the standard must then be provided.
Die für die virtuelle Absicherung bisher verwendeten Modelle weisen meist nur eine sehr geringe Qualität auf, was sich negativ auf die Zuverlässigkeit solcher Tests auswirkt.The models used to date for virtual validation are mostly of very low quality, which has a negative effect on the reliability of such tests.
Da insbesondere an Fahrzeugkomponenten zum autonomen Fahren höhere Sicherheitsanforderungen zu stellen sind, werden viele Funktionen im Fahrzeug zunehmend von einem Qualitätsmanagement-Level (QM) auf einen ASIL-Level gehoben.Since higher safety requirements are to be placed on vehicle components for autonomous driving in particular, many functions in the vehicle are increasingly being raised from a quality management level (QM) to an ASIL level.
Entsprechend müssen auch die für die Simulation verwendeten Modelle zur virtuellen Absicherung einer autonomen Fahrfunktion höheren Qualitätsanforderungen genügen.Accordingly, the models used for the simulation for the virtual safeguarding of an autonomous driving function must also meet higher quality requirements.
Die Qualität bzw. Aussagekraft dieser Modelle wird durch den Umfang der im Einzelnen bei der Modellerstellung berücksichtigten Einflussgrößen bzw. Modellparameter bestimmt.The quality or informative value of these models is determined by the scope of the influencing variables or model parameters taken into account when creating the model.
Entsprechend den nach dem Mehr-Ebenen-Konzept gemäß ISO-Norm 26262 bei der Entwicklung eines virtuellen Modells einer Kraftfahrzeugkomponente berücksichtigten Modellparametern, lassen sich Modelle mit unterschiedlicher Aussagekraft bzw. Qualität definieren.According to the model parameters taken into account according to the multi-level concept according to ISO standard 26262 when developing a virtual model of a motor vehicle component, models with different expressiveness or quality can be defined.
In Anlehnung an die ISO-Norm 26262 werden drei Ebenen bzw. Level unterschieden, wobei Level 1 die Software-Funktionalität, Level 2 zusätzlich virtuelle Hardware-Interaktionen und Level 3 sowohl die Software- als auch die Hardware-Funktionalität einer Systemkomponente betrifft.Based on ISO standard 26262, a distinction is made between three levels, with level 1 relating to software functionality, level 2 additional virtual hardware interactions and level 3 both the software and hardware functionality of a system component.
Die Qualität eines Modells ist somit an den Entwicklungsgrad der Modellerstellung gebunden, wobei die Aussagekraft bzw. Genauigkeit einer Level 1-Simulation entsprechend am geringsten und einer Level 3-Simulation am höchsten ist. Voraussetzung für die Verwendbarkeit eines virtuellen Modells im Produktabsicherungsprozess ist, dass es den Erfordernissen der ISO-Norm 26262 genügt. Ein derartiger Qualitätsnachweis ist nach ISO-Norm 26262-8 für jedes virtuelle Modell entsprechend dem jeweiligen Entwicklungsgrad bzw. Entwicklungsstand einer Komponente zu erbringen.The quality of a model is therefore tied to the degree of development of the model creation, with the significance or accuracy of a level 1 simulation being correspondingly lowest and a level 3 simulation being the highest. A prerequisite for the usability of a virtual model in the product validation process is that it meets the requirements of ISO standard 26262. Such a quality certificate must be provided according to ISO standard 26262-8 for each virtual model according to the respective degree of development or development status of a component.
Nach dem Stand der Technik werden bei diesen Tests von Kraftfahrzeugkomponenten die im Einzelnen verwendeten virtuellen Modelle üblicherweise statischen Analysen unterzogen, die sich lediglich auf die Einhaltung der Modellierungsregeln beziehen, also auf Vergleichen ohne Berücksichtigung zeitlicher Änderungen beruhen. Eine Erfassung und Absicherung von funktionalen Zusammenhängen bzw. zeitlichen Änderungen ist nur im Rahmen zusätzlicher Tests möglich, etwa nach dem sogenannten Back-to-Back-Verfahren. Mit Testverfahren dieser Art ist es möglich, einzelne Modellversionen und Entwicklungsstände einer Komponente dynamisch zu testen.According to the state of the art, in these tests of motor vehicle components the individually used virtual models are usually subjected to static analyzes that relate only to compliance with the modeling rules, that is, are based on comparisons without taking into account changes over time. A recording and safeguarding of functional relationships or changes over time is only possible as part of additional tests, for example according to the so-called back-to-back procedure. With test procedures of this kind it is possible to dynamically test individual model versions and development statuses of a component.
In
Aus
Da mit der Entwicklung hin zum hochautomatisierten Fahren auch die Anforderungen an die Funktionssicherheit der dafür vorgesehenen Einzelkomponenten und Systeme ständig steigen, kommen herkömmliche Prüftechniken allerdings zusehends an ihre funktionalen wie auch wirtschaftlichen Grenzen. So lassen sich insbesondere autonome Fahrfunktionen aufgrund der Vielzahl und Komplexität der dabei zu berücksichtigenden Parameterkombinationen mit Prüfständen üblicher Art schon heute nicht mehr zuverlässig absichern und skalieren. Der Einsatz von virtuellen Modellen ist damit nicht nur unerlässlich bei der Entwicklung derartiger Komponenten, sondern insbesondere auch bei der Absicherung der geforderten hohen Produktqualität. Den Qualitätsmerkmalen der in den Testprozessen eingesetzten Modelle kommt somit eine entscheidende Bedeutung zu.Since with the development towards highly automated driving, the demands on the functional reliability of the individual components and systems provided for this are constantly increasing, conventional testing techniques are increasingly reaching their functional and economic limits. In particular, autonomous driving functions can no longer be reliably safeguarded and scaled with test benches of the usual type due to the large number and complexity of the parameter combinations to be taken into account. The use of virtual models is therefore not only essential in the development of such components, but also in particular in ensuring the required high product quality. The quality features of the models used in the test processes are therefore of decisive importance.
Es besteht somit ein Bedarf an Prüfverfahren zur Absicherung hochkomplexer Systeme und Komponenten von Kraftfahrzeugen mittels virtueller Modelle, deren Qualitätsmerkmale zur Absicherung der gestiegenen hohen Sicherheitsstandards für das hochautomatisierte Fahren, unter Berücksichtigung spezifischer Leistungsklassen, auf wirtschaftliche Weise nachweisbar sind.There is therefore a need for test methods for safeguarding highly complex systems and components of motor vehicles by means of virtual models, the quality features of which can be proven in an economical manner to safeguard the increased high safety standards for highly automated driving, taking into account specific performance classes.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, messbare Qualitätsmetriken in der Modellentwicklung anzugeben, die eine Qualitätsaussage für virtuelle Modelle und damit eine Absicherung von Testprozessen ermöglichen, wie sie insbesondere im Rahmen von Prüfverfahren für hochkomplexe Systeme und Komponenten von Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommen.The invention is based on the object of specifying measurable quality metrics in model development that enable a quality statement for virtual models and thus a safeguarding of test processes, as they are used in particular in the context of test methods for highly complex systems and components of motor vehicles.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.The object of the invention is achieved by the subjects of the independent claims. Preferred further developments are the subject of the subclaims.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Qualifizierung von virtuellen Modellen für den Test von Kraftfahrzeugkomponenten, das sich zur Skalierung komplexer Parameterkombinationen, und damit insbesondere zur Absicherung von Systemen und Komponenten von Kraftfahrzeugen nach den Sicherheitsstandards für das hochautomatisierte Fahren, auf wirtschaftliche Weise und unter Berücksichtigung spezifischer Leistungsklassen, eignet. Das erfindungsgemäße Verfahren weist die im Folgenden beschriebenen Verfahrensschritte auf.A first aspect of the invention relates to a method for the automatic qualification of virtual models for the test of motor vehicle components, which is used for scaling complex parameter combinations, and thus in particular for the protection of systems and components of motor vehicles according to the safety standards for highly automated driving, in an economical manner and taking into account specific performance classes. The method according to the invention has the method steps described below.
In einem ersten Schritt werden verfahrensgemäß die Anforderungen an die Hardware und die Software definiert bzw. bereitgestellt, die ein Steuergerät einer zu testenden Kraftfahrzeugkomponente erfüllen muss. Im Falle eines zu testenden Systems, wie etwa eines Lenksystems für ein selbstfahrendes Kraftfahrzeug, das sich aus einer Vielzahl einzelner Komponenten zusammensetzt, müssen dementsprechend Anforderungsvorgaben für jedes einzelne Steuergerät bereitgestellt werden, das von dem System umfasst ist.In a first step, according to the method, the hardware and software requirements that a control unit of a motor vehicle component to be tested must meet are defined or provided. In the case of a system to be tested, such as a steering system for a self-driving motor vehicle that is composed of a large number of individual components, requirement specifications must accordingly be provided for each individual control device that is included in the system.
In einem zweiten Schritt wird ein Modell einer zu testenden Kraftfahrzeugkomponente ausgehend von den jeweiligen Produktanforderungen erstellt. Nahezu jede Komponente eines modernen Kraftfahrzeugs weist aus Funktions- und Sicherheitsgründen wenigstens ein elektronisches Steuergerät (ECU, electronic control unit) auf, das insoweit einen Teil der Hardware der jeweiligen Komponente bildet und das deren Software zum Zusammenwirken mit dem Steuerungssystem des Gesamtfahrzeugs bereitstellt. Eine moderne Kraftfahrzeugkomponente kann damit auch als eingebettetes System bezeichnet werden. Eine funktionale Nachbildung einer derartigen realen Kraftfahrzeugkomponente mit geeigneten Algorithmen in Form eines Computerprogramms wird als virtuelles Modell, virtuelles Steuergerät oder virtuelle ECU bezeichnet.In a second step, a model of a motor vehicle component to be tested is created on the basis of the respective product requirements. Almost every component of a modern motor vehicle has at least one electronic control unit (ECU) for functional and safety reasons, which in this respect forms part of the hardware of the respective component and which provides its software for interaction with the control system of the entire vehicle. A modern motor vehicle component can therefore also be referred to as an embedded system. A functional simulation of such a real motor vehicle component with suitable algorithms in the form of a computer program is referred to as a virtual model, virtual control device or virtual ECU.
Das in dem zweiten Verfahrensschritt erstellte virtuelle Steuergerätemodell umfasst sowohl die Software- als auch die Hardware-Funktionalität einer Systemkomponente und ist insoweit imstande, auch virtuelle Hardware-Interaktionen mit größtmöglicher Aussagekraft bzw. Genauigkeit zu erfassen. Das virtuelle Steuergerätemodell erfüllt somit die Erfordernisse der ISO-Norm 26262 Level 3 für eine Verwendung im Produktabsicherungsprozess bei der Herstellung von Kraftfahrzeugen bzw. deren Komponenten. Ein virtuelles Steuergerätemodell, das diese Anforderungen erfüllt, wird als virtuelles Steuergerätemodell, Level 3 oder virtuelles ECU-Level 3-Modell, kurz vECU, bezeichnet. Das erstellte Steuergerätemodell ist folglich als virtuelles Steuergerätemodell, vECU, nach ISO-Norm 26262 Level 3 zur Simulation der Hardware und der Software wenigstens eines Steuergerätes einer zu testenden Kraftfahrzeugkomponente geeignet.The virtual control device model created in the second method step includes both the software and the hardware functionality of a system component and is in this respect also able to record virtual hardware interactions with the greatest possible informative value and accuracy. The virtual control device model thus fulfills the requirements of ISO standard 26262 Level 3 for use in the product validation process in the manufacture of motor vehicles or their components. A virtual control unit model that meets these requirements is referred to as a virtual control unit model, level 3 or virtual ECU level 3 model, or vECU for short. The created control unit model is therefore suitable as a virtual control unit model, vECU, according to ISO standard 26262 Level 3 for simulating the hardware and software of at least one control unit of a motor vehicle component to be tested.
In einem dritten Schritt wird diese Eignung nach Maßgabe der ISO-Norm 26262 nachgewiesen. Dazu wird das virtuelle Steuergerätemodell, vECU, unter Verwendung eines Back-to-Back-Verfahrens mittels einer Vielzahl von Metriken qualifiziert. Die Systemeinbindung einzelner Modellversionen und Entwicklungsstände einer Komponente wird dabei dynamisch anhand verschiedener Metriken, bzw. mathematischer Funktionen, in Form von Kennwerten erfasst, um funktionale Zusammenhänge abzubilden und die einzelnen Wirkzusammenhänge innerhalb vorgegebener Systemgrenzen abzusichern.In a third step, this suitability is verified in accordance with ISO standard 26262. For this purpose, the virtual control unit model, vECU, is qualified using a back-to-back method using a large number of metrics. The system integration of individual model versions and development statuses of a component is recorded dynamically on the basis of various metrics or mathematical functions in the form of characteristic values in order to map functional relationships and to secure the individual causal relationships within specified system limits.
Der Nachweis, dass ein virtuelles Modell in der Testabsicherung derart gestaltet und abgesichert wurde, dass mögliche Fehler im Vorgehen ausgeschlossen sind und somit die Fehlerfreiheit eines Produktes gewährleistet werden kann, wird mit dem dritten und dem darauffolgenden vierten Verfahrensschritt nach Maßgabe der ISO-Norm 26262 erbracht.Proof that a virtual model has been designed and secured in the test validation in such a way that possible errors in the procedure are excluded and thus the freedom from defects of a product can be guaranteed, is provided with the third and subsequent fourth process step in accordance with ISO standard 26262 .
Im vierten Verfahrensschritt wird das virtuelle Steuergerätemodell, vECU, mittels abgesicherter Black-Box-Testverfahren nach den Anforderungsvorgaben für die Hardware und die Software des wenigstens einen Steuergerätes der zu testenden Kraftfahrzeugkomponente, und mithin unter Berücksichtigung aller vorhandenen Anforderungsangaben für ein jeweils zu testendes Produkt, in insgesamt sechs Teilschritten getestet. Entsprechende Black-Box-basierte Testverfahren sind aus der realen Produktabsicherung bekannt. Sie eignen sich sowohl zum Testen von einzelnen Komponenten eines Kraftfahrzeugs als auch zum Testen des Gesamtfahrzeugs.In the fourth procedural step, the virtual control unit model, vECU, is created using a secured black box test procedure in accordance with the requirements for the hardware and software of the at least one control unit of the motor vehicle component to be tested, and therefore taking into account all the requirements information available for a product to be tested tested a total of six sub-steps. Corresponding black box-based test procedures are known from real product validation. They are suitable both for testing individual components of a motor vehicle and for testing the entire vehicle.
In einem ersten Teilschritt des vierten Verfahrensschritts werden zunächst Testvektoren und Stimuli bzw. Anregungen an den Schnittstellen des wenigstens einen Steuergerätes der zu testenden Kraftfahrzeugkomponente aufgenommen. Dies geschieht auf einem Prüfstand herkömmlicher Art, wobei das reale Steuergerät mit vorgegebenen Eingangswerten angesteuert wird und die dabei auftretenden Ausgangswerte erfasst werden. Eine spezifikationsgemäße Testdurchführung ist hierbei durch die vorausgegangenen Verfahrensschritte sichergestellt. Die Aufnahme oder Aufzeichnung, bzw. Speicherung, der Testvektoren und Stimuli oder Anregungen, bzw. Eingangswerte, und der zugehörigen Ausgangswerte oder Erwartungswerte, bzw. System antworten, erfolgt mit einem geeigneten elektronischen Speichergerät, vorzugsweise einem File-Server.In a first sub-step of the fourth method step, test vectors and stimuli or excitations are initially recorded at the interfaces of the at least one control unit of the motor vehicle component to be tested. This is done on a conventional test stand, the real control unit being controlled with specified input values and the resulting output values being recorded. A test execution in accordance with the specifications is in this case by means of the preceding ones Procedural steps ensured. The recording or recording, or storage, of the test vectors and stimuli or excitations, or input values, and the associated output values or expected values, or system response, takes place with a suitable electronic storage device, preferably a file server.
In einem zweiten Teilschritt des vierten Verfahrensschritts wird aus den aufgenommenen Testvektoren, Stimuli und Erwartungswerten wenigstens ein Testsatz für das virtuelle Steuergerätemodell, vECU, erstellt und aufgezeichnet.In a second sub-step of the fourth method step, at least one test set for the virtual control unit model, vECU, is created and recorded from the recorded test vectors, stimuli and expected values.
In einem dritten Teilschritt des vierten Verfahrensschritts wird der wenigstens eine Testsatz mit dem virtuellen Steuergerätemodell, vECU, abgespielt.In a third sub-step of the fourth method step, the at least one test set is played with the virtual control unit model, vECU.
In einem vierten Teilschritt des vierten Verfahrensschritts werden Model-Code-Coverage-Metriken und/oder Interface-Toggle-Metriken von mit dem Testsatz erzeugten Code-Bereichen erhoben.In a fourth sub-step of the fourth method step, model code coverage metrics and / or interface toggle metrics are collected from code areas generated with the test set.
Model-Code-Coverage-Metriken erfassen Bereiche im Code einer Simulation, die von einem virtuellen Steuergerätemodell, vECU, nicht angesprochen bzw. bei der Simulation nicht einbezogen werden, während nicht initialisierte Schnittstellen eines virtuellen Steuergerätemodells, vECU, mit Interface-Toggle-Metriken zu identifizieren sind.Model code coverage metrics capture areas in the code of a simulation that are not addressed by a virtual ECU model, vECU, or are not included in the simulation, while uninitialized interfaces of a virtual ECU model, vECU, with interface toggle metrics identify are.
Durch die erfindungsgemäße Verwendung dieser Metriken ist es möglich, ein virtuelles Steuergerätemodell, vECU, im Hinblick auf seine Zuverlässigkeit zu bewerten. Um die höchste Modellgüte bzw. Zuverlässigkeit zu gewährleisten, muss ein virtuelles Steuergerätemodell, vECU, demnach in der Lage sein, alle Bereiche im Code einer Simulation zu erfassen sowie alle Schnittstellen zu initialisieren.By using these metrics according to the invention, it is possible to evaluate a virtual control unit model, vECU, with regard to its reliability. In order to guarantee the highest model quality and reliability, a virtual control unit model, vECU, must therefore be able to capture all areas in the code of a simulation and initialize all interfaces.
Da das nach dem zweiten Verfahrensschritt erstellte virtuelle Steuergerätemodell, vECU, einer zu testenden Kraftfahrzeugkomponente unmittelbar auf den von einer realen Kraftfahrzeugkomponente zu erfüllenden Anforderungen basiert, sind eine lückenhafte Modell-Code-Abdeckung und/oder Schnittstelleninitialisierung als Zeichen für eine unvollständige Testabdeckung zu werten. Eine unvollständige Testabdeckung durch ein virtuelles Steuergerätemodell, vECU, entspricht insoweit einem nur unvollständigen Test des realen Produkts auf einem Prüfstand und erlaubt folglich keine zuverlässige Qualitätsaussage über eine auf diese Weise getestete reale Kraftfahrzeugkomponente. Insbesondere ist ein derartiges Testergebnis nicht geeignet, die hohen Anforderungen zu erfüllen, die an die Durchführung von Tests für sicherheitsrelevante elektrische oder elektronische Systeme in Kraftfahrzeugen nach den einschlägigen Normen zu stellen sind. Es besteht somit ein Bedarf, einem derartigen Mangel abzuhelfen.Since the virtual control unit model, vECU, of a motor vehicle component to be tested, created according to the second process step, is based directly on the requirements to be met by a real motor vehicle component, incomplete model code coverage and / or interface initialization should be interpreted as a sign of incomplete test coverage. An incomplete test coverage by a virtual control unit model, vECU, corresponds to an only incomplete test of the real product on a test bench and consequently does not allow any reliable quality statement about a real motor vehicle component tested in this way. In particular, such a test result is not suitable for meeting the high requirements that must be placed on the implementation of tests for safety-relevant electrical or electronic systems in motor vehicles according to the relevant standards. There is thus a need to remedy such a deficiency.
Ausgehend von den vorausgegangenen Verfahrensschritten werden dazu in einem fünften Teilschritt des vierten Verfahrensschritts die Code-Bereiche der erfassten Model-Code-Coverage-Metriken und/oder Interface-Toggle-Metriken des wenigstens einen Testsatzes aggregiert und in Form einer Model-Code-Coverage- und/oder Interface-Toggle-Landkarte bereitgestellt.Based on the previous method steps, in a fifth sub-step of the fourth method step, the code areas of the recorded model code coverage metrics and / or interface toggle metrics of the at least one test set are aggregated and in the form of a model code coverage and / or interface toggle map provided.
Die durch Zusammenführung der erfassten unterschiedlichen Model-Code-Coverage-Metriken und/oder Interface-Toggle-Metriken erhaltene Model-Code-Coverage- bzw. Interface-Toggle-Landkarte repräsentiert ein insoweit vervollständigtes virtuelles Steuergerätemodell, vECU, das sich, falls vollständig, für eine valide Qualitätsaussage über eine reale Kraftfahrzeugkomponente eignet.The model code coverage or interface toggle map obtained by merging the different captured model code coverage metrics and / or interface toggle metrics represents a virtual control unit model, vECU, which has been completed in this respect and which, if complete, suitable for a valid quality statement about a real motor vehicle component.
In einem sechsten Teilschritt des vierten Verfahrensschritts wird dies durch Auswertung der Coverage-Metriken auf Lücken und nicht vollständige Abdeckung hin überprüft. Im Einzelnen wird dabei jeder Bereich der vorliegenden Model-Code-Coverage- bzw. Interface-Toggle-Landkarte betrachtet und festgestellt, ob er bei der Simulation der realen Kraftfahrzeugkomponente mit dem virtuellen Steuergerätemodell, vECU, angelaufen bzw. initialisiert wird oder nicht.In a sixth sub-step of the fourth method step, this is checked for gaps and incomplete coverage by evaluating the coverage metrics. Each area of the present model code coverage or interface toggle map is examined in detail and it is determined whether or not it is started or initialized during the simulation of the real motor vehicle component with the virtual control unit model, vECU.
Die Simulation wird hierbei als vollständig bezeichnet, wenn das virtuelle Steuergerätemodell, vECU, das funktionale Verhalten der Hardware und der Software des wenigstens einen Steuergerätes, und mithin alle möglichen Systemzustände der zu testenden Kraftfahrzeugkomponente, vollständig erfasst, so dass alle Code-Bereiche in der Model-Code-Coverage- und/oder Interface-Toggle-Landkarte vollständig abdeckt sind. Das virtuelle Steuergerätemodell, vECU, stellt in diesem Fall ein finales Gesamtmodell der zu testenden Kraftfahrzeugkomponente dar.The simulation is referred to as complete if the virtual control unit model, vECU, the functional behavior of the hardware and software of the at least one control unit, and therefore all possible system states of the motor vehicle component to be tested, completely covers, so that all code areas in the model Code coverage and / or interface toggle map are completely covered. In this case, the virtual control unit model, vECU, represents a final overall model of the motor vehicle component to be tested.
Wenn nach dem sechsten Teilschritt des vierten Verfahrensschritts noch nicht alle Bereiche der Model-Code-Coverage- und/oder Interface-Toggle-Landkarte vollständig abdeckt sind und damit eine oder beide dieser Landkarten zumindest noch eine Lücke aufweist, die für zumindest einen nur teilweise oder nicht durchlaufenen Code-Bereich und/oder zumindest eine nicht erfolgte Schnittstelleninitialisierung beim Ablauf des virtuellen Steuergerätemodell, vECU, steht, werden verfahrensgemäß alle vorausgegangenen Teilschritte des vierten Verfahrensschritts mit einem jeweils weiteren, modifizierten Testsatz solange wiederholt, bis alle Code-Bereiche in der Model-Code-Coverage- und/oder Interface-Toggle-Landkarte vollständig abgedeckt sind. Das wiederholte Durchlaufen dieser Teilschritte erfolgt also mit dem Ziel, zusätzliche Anregungen des virtuellen Modells aufzufinden, um die festgestellten Lücken im Testumfang zu schließen. Somit führt auch dieses iterative Vorgehen zu einem finalen Gesamtmodell, das sich für eine valide Qualitätsaussage über eine reale Kraftfahrzeugkomponente eignet. Der sechste Teilschritt des vierten Verfahrensschritts liefert folglich einen Hinweis über die Vollständigkeit der durchgeführten Tests und damit über die Qualität des verwendeten virtuellen Steuergerätemodells, vECU.If, after the sixth sub-step of the fourth method step, not all areas of the model code coverage and / or interface toggle map are completely covered and thus one or Both of these maps still have at least one gap, which stands for at least one code area that has only been partially passed or not passed through and / or at least that interface initialization has not taken place when the virtual control unit model, vECU, is executed, according to the method, all previous sub-steps of the fourth method step are each with a Another modified test set is repeated until all code areas in the model code coverage and / or interface toggle map are completely covered. The repeated execution of these sub-steps is therefore carried out with the aim of finding additional suggestions from the virtual model in order to close the identified gaps in the scope of the test. This iterative procedure thus also leads to a final overall model that is suitable for a valid quality statement about a real motor vehicle component. The sixth sub-step of the fourth method step consequently provides an indication of the completeness of the tests carried out and thus of the quality of the virtual control unit model used, vECU.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht auf diese Weise eine gezielte Vervollständigung eines verwendeten virtuellen Steuergerätemodells, vECU, und das Erstellen von Testsätzen, die imstande sind, die Software- und Hardware-Funktionalität einer Systemkomponente unter Einbeziehung virtueller Hardware-Interaktionen mit größtmöglicher Aussagekraft bzw. Genauigkeit zu erfassen.In this way, the method according to the invention enables a targeted completion of a used virtual control unit model, vECU, and the creation of test sets that are capable of capturing the software and hardware functionality of a system component, including virtual hardware interactions, with the greatest possible expressiveness and accuracy .
Um dies nachzuweisen, müssen die mithilfe des virtuellen Steuergerätemodells, vECU, gewonnenen Testergebnisse mit den entsprechenden Testergebnissen der realen Kraftfahrzeugkomponente übereinstimmen. Dieser Nachweis wird in einem fünften Verfahrensschritt erbracht. Dabei werden die mit dem finalen virtuellen Steuergerätemodell, vECU, erhaltenen Testergebnisse durch Vergleichstests mit der realen Kraftfahrzeugkomponente auf einem Prüfstand verifiziert.In order to prove this, the test results obtained with the help of the virtual control unit model, vECU, must match the corresponding test results of the real motor vehicle component. This proof is provided in a fifth procedural step. The test results obtained with the final virtual control unit model, vECU, are verified by comparative tests with the real vehicle components on a test bench.
In einem sechsten Schritt wird schließlich das finale virtuelle Steuergerätemodell, vECU, für eine automatische Qualifizierung der Hardware und der Software wenigstens eines Steuergerätes einer zu testenden Kraftfahrzeugkomponente nach ISO-Norm 26262 bereitgestellt.Finally, in a sixth step, the final virtual control unit model, vECU, is provided for automatic qualification of the hardware and software of at least one control unit of a motor vehicle component to be tested in accordance with ISO standard 26262.
Virtuelle Modelle von Kraftfahrzeugkomponenten, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren qualifiziert sind, eignen sich somit zur Verwendung in allen Steuergeräteprojekten, unabhängig von der Einstufung der funktionalen Sicherheit.Virtual models of motor vehicle components that are qualified according to the method according to the invention are therefore suitable for use in all control device projects, regardless of the functional safety classification.
Durch die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sichergestellte Vergleichbarkeit von virtuellen und realen Testergebnissen, und mithin von virtuellem und realem Prüfverfahren, und die erfindungsgemäße Verwendung von Model-Code-Coverage- bzw. Interface-Toggle-Metriken, wird eine automatische Testvervollständigung ermöglicht und ein Nachweis über die Vollständigkeit des Testumfangs erbracht, der somit die Vorgaben der ISO-Norm 26262 Level 3 für den Test von Kraftfahrzeugkomponenten automatisch erfüllt und damit eine automatische ISO 26262-Qualifizierung ermöglicht.The comparability of virtual and real test results ensured with the method according to the invention, and therefore of virtual and real test methods, and the use according to the invention of model code coverage or interface toggle metrics, enables automatic test completion and verification via the completeness of the test scope is provided, which automatically fulfills the requirements of ISO standard 26262 Level 3 for the test of motor vehicle components and thus enables automatic ISO 26262 qualification.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein System zur automatischen Qualifizierung von virtuellen Steuergerätemodellen, vECU, für den Test von Kraftfahrzeugkomponenten nach der ISO-Norm 26262, das nach einem erfindungsgemäßen Verfahren, wie vorstehend beschrieben, ausgebildet ist.A second aspect of the invention relates to a system for the automatic qualification of virtual control unit models, vECU, for the test of motor vehicle components according to ISO standard 26262, which is designed according to a method according to the invention, as described above.
Das System weist sechs Systemeinheiten zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf.The system has six system units for carrying out the method according to the invention.
Eine erste Systemeinheit ist für den Test der Hardware und Software wenigstens eines Steuergerätes einer zu testenden Kraftfahrzeugkomponente, bzw. eines Prüflings, mit einem Prüfstand oder mit mehreren Prüfständen für Kraftfahrzeugkomponenten oder Kraftfahrzeuge mittels abgesicherter Black-Box-Tests ausgebildet. Die erste Systemeinheit ermöglicht somit ein Anregen eines realen Prüflings mit Testvektoren und Stimuli, und eine Prüfung der daraus resultierenden Antworten auf eine Einhaltung von Erwartungswerten.A first system unit is designed for testing the hardware and software of at least one control unit of a motor vehicle component to be tested, or a test item, with a test stand or with several test stands for motor vehicle components or motor vehicles by means of secured black box tests. The first system unit thus enables a real test object to be stimulated with test vectors and stimuli, and the resulting responses to be checked for compliance with expected values.
Eine zweite Systemeinheit ist vorgesehen, um die in der ersten Systemeinheit beim Test des realen Prüflings verwendeten Testvektoren und Stimuli aufzuzeichnen und für eine weitere Verwendung bereitzustellen. Die zweite Systemeinheit umfasst dazu zumindest einen File-Server mit einer geeigneten Software.A second system unit is provided in order to record the test vectors and stimuli used in the first system unit when testing the real test object and to make them available for further use. For this purpose, the second system unit comprises at least one file server with suitable software.
Eine dritte Systemeinheit ist zum Erstellen eines Testsatzes anhand der von der zweiten Systemeinheit bereitgestellten Testvektoren und Stimuli, zum Anwenden des Testsatzes auf ein virtuelles Steuergerätemodell, vECU, und zum Vergleichen der Modell-Antworten mit den anhand der ersten Systemeinheit erfassten Antworten wenigstens einer entsprechenden realen Kraftfahrzeugkomponente ausgebildet. Die dritte Systemeinheit umfasst dazu wenigstens ein erstes Computersystem mit einer geeigneten Software, welches ermöglicht, die von dem File-Server der zweiten Systemeinheit bereitgestellten Anregungsszenarien und Antworten auf das virtuelle Modell anzuwenden und die Antworten des virtuellen Modells mit den aufgezeichneten Antworten der realen Kraftfahrzeugkomponente zu vergleichen..A third system unit is for creating a test set based on the test vectors and stimuli provided by the second system unit, for applying the test set to a virtual control unit model, vECU, and for comparing the model responses with the responses recorded using the first system unit of at least one corresponding real motor vehicle component educated. For this purpose, the third system unit comprises at least a first computer system with suitable software which enables the stimulation scenarios and responses provided by the file server of the second system unit apply to the virtual model and compare the responses of the virtual model with the recorded responses of the real motor vehicle component.
Eine vierte Systemeinheit umfasst wenigstens ein zweites Computersystem zum Abspielen des Testsatzes mit dem ebenfalls von der dritten Systemeinheit bereitgestellten virtuellen Steuergerätemodell, vECU, mittels eines Vektor-Replay-Verfahrens und mit einer geeigneten Software zum Erfassen von Model-Code-Coverage-Metriken und Interface-Toggle-Metriken von Code-Bereichen, die mit Hilfe des Testsatzes erzeugt wurden, zum Aggregieren der erzeugten Code-Bereiche der erfassten Model-Code-Coverage-Metriken und Interface-Toggle-Metriken des Testsatzes in einer Model-Code-Coverage-Landkarte bzw. Interface-Toggle-Landkarte und zum Bewerten des Testsatzes mittels einer Test-Impact-Analyse.A fourth system unit comprises at least one second computer system for playing the test set with the virtual control unit model, vECU, also provided by the third system unit, using a vector replay method and with suitable software for capturing model code coverage metrics and interface Toggle metrics of code areas that were generated with the help of the test set to aggregate the generated code areas of the recorded model code coverage metrics and interface toggle metrics of the test set in a model code coverage map or Interface toggle map and for evaluating the test set by means of a test impact analysis.
Eine fünfte Systemeinheit weist wenigstens ein drittes Computersystem mit einer geeigneten Software auf, das zum Überprüfen des mit dem virtuellen Steuergerätemodell, vECU, der dritten Systemeinheit möglichen Testumfangs gegenüber dem, mit der ersten Systemeinheit festgelegten, Testumfang der realen Kraftfahrzeugkomponente ausgebildet ist. Die fünfte Systemeinheit ist mithin insbesondere zum Überprüfen des mit dem virtuellen Steuergerätemodell, vECU, simulierten Verhaltens der Hardware und Software des wenigstens einen Steuergerätes der zu testenden Kraftfahrzeugkomponente auf Vollständigkeit in Bezug auf einen vorgegebenen Testumfang ausgebildet.A fifth system unit has at least a third computer system with suitable software that is designed to check the scope of testing possible with the virtual control unit model, vECU, of the third system unit compared to the scope of testing of the real motor vehicle component established with the first system unit. The fifth system unit is therefore designed in particular to check the behavior of the hardware and software of the at least one control unit of the motor vehicle component to be tested, simulated with the virtual control unit model, vECU, for completeness in relation to a specified test scope.
Darüber hinaus ist das wenigstens eine dritte Computersystem der fünften Systemeinheit mit einer geeigneten Software zur iterativen Durchführen von Testaktualisierungen unter Einbeziehung der ersten bis fünften Systemeinheit vorgesehen.In addition, the at least one third computer system of the fifth system unit is provided with suitable software for iteratively carrying out test updates with the involvement of the first to fifth system units.
Die fünfte Systemeinheit ist insoweit zur Unterstützung bei der Entwicklung von Tests für damit erfasste Lücken im Testumfang des von der dritten Systemeinheit bereitgestellten virtuellen Modells geeignet, wie auch für eine eventuell erforderliche Testaktualisierung zum Schließen der festgestellten Testlücken anhand neuer Testinhalte bzw. Testsätze.In this respect, the fifth system unit is suitable for supporting the development of tests for gaps detected in the test scope of the virtual model provided by the third system unit, as well as for a test update that may be required to close the test gaps found on the basis of new test contents or test sets.
Ein sechste Systemeinheit umfasst wenigstens ein viertes Computersystem mit einer geeigneten Software zum Verifizieren der mit dem finalen virtuellen Steuergerätemodell, vECU, erhaltenen Testergebnisse durch Vergleichstests mit der realen Kraftfahrzeugkomponente auf einem Prüfstand. Darüber hinaus ist das von der sechsten Systemeinheit umfasste Computerprogramm zur Steuerung von Testwiederholungen, unter Einbeziehung der ersten bis fünften Steuereinheit, ausgebildet.A sixth system unit comprises at least one fourth computer system with suitable software for verifying the test results obtained with the final virtual control unit model, vECU, by means of comparative tests with the real motor vehicle component on a test bench. In addition, the computer program comprised by the sixth system unit is designed to control repetitions of tests, including the first to fifth control units.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Computerprogrammprodukt, das einen computerlesbaren Programmcode bzw. computerlesbare Befehle umfasst, bei dessen bzw. deren Ausführung durch einen Computer dieser veranlasst wird, ein erfindungsgemäßes Verfahren wie vorstehend beschrieben, durchzuführen. Noch ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein computerlesbares Speichermedium, umfassend ein Computerprogrammprodukt, das Befehle umfasst, bei deren Ausführung durch einen Computer dieser veranlasst wird, ein erfindungsgemäßes Verfahren, wie vorstehend beschrieben durchzuführen. Das Speichermedium kann ein flüchtiger Speicher oder ein nicht-flüchtiger Speicher sein.A further aspect of the invention relates to a computer program product which comprises a computer-readable program code or computer-readable instructions, which when executed by a computer causes the latter to carry out a method according to the invention as described above. Yet another aspect of the invention relates to a computer-readable storage medium comprising a computer program product which comprises instructions which, when executed by a computer, cause the computer to carry out a method according to the invention as described above. The storage medium can be a volatile memory or a non-volatile memory.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.Preferred embodiments of the invention result from the other features mentioned in the subclaims.
In einer bevorzugter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Erstellen des virtuellen Steuergerätemodells, vECU, unter Verwendung von Matlab/Simulink, S-Funktionen und/oder Functional Mockup Units, FMU.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the virtual control unit model, vECU, is created using Matlab / Simulink, S functions and / or functional mockup units, FMU.
Matlab/Simulink ist ein Softwareprodukt der Firma The MathWorks zur System-Modellierung. Mittels S-Funktionen kann zusätzlicher Code in ein mit Matlab/Simulink erstelltes Modell integriert werden. Functional Mockup Units, FMU, stellen standardisierte Schnittstellen dar, die es erlauben, nicht auf Matlab/Simulink basierende Modelle in ein damit erstelltes virtuelles Modell zu integrieren.Matlab / Simulink is a software product from The MathWorks for system modeling. Additional code can be integrated into a model created with Matlab / Simulink using S functions. Functional Mockup Units, FMU, represent standardized interfaces that allow models that are not based on Matlab / Simulink to be integrated into a virtual model created with them.
In einer weiteren bevorzugten Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das virtuelle Steuergerätemodell, vECU, nach ISO-Norm 26262 Level 3 zur Simulation der Hardware und der Software des wenigstens einen Steuergerätes der zu testenden Kraftfahrzeugkomponente unter Einbeziehung von ausführbarem Code von kompilierten Programmen durchgeführt.In a further preferred embodiment of the method according to the invention, the virtual control unit model, vECU, is carried out in accordance with ISO standard 26262 Level 3 to simulate the hardware and software of the at least one control unit of the motor vehicle component to be tested, including executable code from compiled programs.
Zudem ist es bevorzugt, das Qualifizieren des virtuellen Steuergerätemodells, vECU, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren unter Verwendung eines Back-to-Back-Verfahrens nach ISO-Norm 26262, Teil 8 mittels einer Vielzahl von Metriken durchzuführen.In addition, it is preferred to qualify the virtual control unit model, vECU, according to the method according to the invention using a back-to-back method according to ISO standard 26262, part 8, using a large number of metrics.
Darüber hinaus werden in einer weiteren bevorzugten Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens die zum Testen des virtuellen Steuergerätemodells, vECU, verwendeten Black-Box-Tests nach Maßgabe der ISO-Norm 26262 entwickelt und abgesichert. Alternativ ist es entweder bevorzugt, die Black-Box-Tests nach Maßgabe der Automotive Norm ASpice oder nach Maßgabe beider Normen, ISO 26262 und ASpice, zu entwickeln und abzusichern.In addition, in a further preferred embodiment of the method according to the invention, the black box tests used to test the virtual control unit model, vECU, are developed and safeguarded in accordance with ISO standard 26262. Alternatively, it is either preferable to develop and secure the black box tests in accordance with the automotive standard ASpice or in accordance with both standards, ISO 26262 and ASpice.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das virtuelle Steuergerätemodell, vECU, für eine Test-Impact-Analyse zur Priorisierung neuer Testsätze verwendet, um die funktionale Qualität eines aktualisierten virtuellen Modells, vECU, abzusichern.In a further preferred embodiment of the method according to the invention, the virtual control unit model, vECU, is used for a test impact analysis to prioritize new test sets in order to ensure the functional quality of an updated virtual model, vECU.
In einer besonders bevorzugten Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Nachweis einer funktionalen Vergleichbarkeit von Testergebnissen, die mit simulierten Kraftfahrzeugkomponenten gewonnen wurden und von Testergebnissen, die mittels realer Kraftfahrzeugkomponenten auf Prüfständen gewonnen wurden, unter Verwendung eines Vektor-Replay-Verfahrens erbracht. Das Vektor-Replay-Verfahren wird insoweit zur Bestimmung der Genauigkeit von virtuellen Steuergerätemodellen, vECU, und mithin zu deren Qualifizierung erfindungsgemäß eingesetzt.In a particularly preferred embodiment of the method according to the invention, a functional comparability of test results obtained with simulated motor vehicle components and test results obtained with real motor vehicle components on test benches is demonstrated using a vector replay process. The vector replay method is used according to the invention to determine the accuracy of virtual control unit models, vECU, and therefore to qualify them.
Darüber hinaus wird in weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung das virtuelle Steuergerätemodell, vECU, zur automatischen Qualifizierung, insbesondere zur automatischen Qualifizierung nach der ISO-Norm 26262, der Hardware und/oder der Software wenigstens eines Steuergerätes wenigstens einer Kraftfahrzeugkomponente, verwendet.In addition, in a further preferred embodiment of the invention, the virtual control unit model, vECU, is used for automatic qualification, in particular for automatic qualification according to ISO standard 26262, of the hardware and / or software of at least one control unit of at least one motor vehicle component.
Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.The various embodiments of the invention mentioned in this application can be advantageously combined with one another, unless stated otherwise in the individual case.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen weitergehend erläutert. Es zeigen:
-
1 ein schematisches Ablaufdiagramm der Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens; -
2 eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Vektor-Replay-Verfahrens; -
3 ein einfaches virtuelles Modell für eine beispielhafte Code-Coverage-/Toggle-Coverage-Analyse; -
4 ein Beispiel einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erstellten Code-Coverage-/Toggle-Coverage-Landkarte; -
5 ein Beispiel einer Test-Impact-Analyse zur Modellanpassung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren unter Verwendung der Code-Coverage-/Toggle-Coverage-Landkarte gemäß4 ; -
6 eine schematische Darstellung eines Systems zur automatischen Qualifizierung eines virtuellen Modells zum Testen einer Kraftfahrzeugkomponente nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.
-
1 a schematic flow diagram of the method steps of the method according to the invention; -
2 an arrangement for performing the vector replay method according to the invention; -
3rd a simple virtual model for an exemplary code coverage / toggle coverage analysis; -
4th an example of a code coverage / toggle coverage map created by the method according to the invention; -
5 an example of a test impact analysis for model adaptation according to the method according to the invention using the code coverage / toggle coverage map according to FIG4th ; -
6th a schematic representation of a system for the automatic qualification of a virtual model for testing a motor vehicle component according to the method according to the invention.
In einem ersten Verfahrensschritt
In einem zweiten Verfahrensschritt
In einem dritten Verfahrensschritt
In einem vierten Verfahrensschritt
Die Prüfung des virtuellen Steuergerätemodells, vECU, wird erfindungsgemäß in sechs Teilschritten
Im ersten Teilschritt 410 werden Testvektoren und Stimuli an den Schnittstellen des Steuergerätes der zu testenden Kraftfahrzeugkomponente aufgenommen.Im zweiten Teilschritt 420 wird anhand der aufgenommenen Testvektoren und Stimuli ein Testsatzes erstellt.Im dritten Teilschritt 430 wird der Testsatz mittels eines Vektor-Replay-Verfahrens mit dem virtuellen Steuergerätemodell, vECU, abgespielt.Im vierten Teilschritt 440 werden Model-Code-Coverage-Metriken von den, mit dem Testsatz erzeugten 23 Code-Bereichen erfasst.Im fünften Teilschritt 450 werden die 23 erzeugten Code-Bereiche der erfassten Model-Code-Coverage-Metriken und/oder Interface-Toggle-Metriken des Testsatzes in einer Model-Code-Coverage- und/oder Interface-Toggle-Landkarte 40 aggregiert.Im sechsten Teilschritt 460 wird das mit dem virtuellen Steuergerätemodell, vECU, simulierte funktionale Verhalten der Hardware und der Software des Steuergerätes der zu testenden Kraftfahrzeugkomponente auf Vollständigkeit überprüft. Dazu wird die Model-Code-Coverage- und/oder Interface-Toggle-Landkarte 40 analysiert.
- In the
first step 410 test vectors and stimuli are recorded at the interfaces of the control unit of the motor vehicle component to be tested. - In the second step
420 a test set is created based on the recorded test vectors and stimuli. - In the
third step 430 the test set is played using a vector replay process with the virtual control unit model, vECU. - In the fourth sub-step
440 model code coverage metrics are recorded from the 23 code areas generated with the test set. - In the fifth sub-step
450 the 23 generated code areas of the recorded model code coverage metrics and / or interface toggle metrics of the test set are in a model code coverage and / orinterface toggle map 40 aggregated. - In the sixth sub-step
460 the functional behavior of the hardware and the software of the control unit of the motor vehicle component to be tested, simulated with the virtual control unit model, vECU, is checked for completeness. The model code coverage and / or interface toggle map is used for thispurpose 40 analyzed.
Werden in der Model-Code-Coverage- und/oder Interface-Toggle-Landkarte
Wenn dies zutrifft, muss in einem fünften Verfahrensschritt
Stimmen die realen und die simulierten Testergebnisse überein, wird das finale virtuelle Steuergerätemodell, vECU, in einem sechsten Verfahrensschritt 600 für eine automatische Qualifizierung der Hardware und der Software von Steuergeräten zu testender Kraftfahrzeugkomponenten nach ISO-Norm 26262 bereitgestellt.If the real and the simulated test results match, the final virtual control device model, vECU, is provided in a
Zum Testen der realen Kraftfahrzeugkomponente
In
A berechnet aus den Werten von x die Signale a und b. Die Signale a und b haben die Wertebereiche a [0..2] und b [0..1]. Das Signal y aus Funktion B hat den Wertebereich y [0..5]. Der Code von Funktion B ist:
Func B() { Wenn((a < 2) und (a >= 0)) { y=a*b } sonst { y=b } }A calculates the signals a and b from the values of x. The signals a and b have the value ranges a [0..2] and b [0..1]. The signal y from function B has the value range y [0..5]. The code of function B is:
Func B () { If ((a <2) and (a> = 0)) { y = a * b } else { y = b } }
Eine Code-Coverage von 100% wird für folgende die Wertepaare erreicht:
Das Signal y kann somit maximal nur 1 werden, wenn gilt: Signal a = 1 und Signal b = 1, basierend auf den oben angegebenen Wertebereichen für a und b; bei a = 2 gilt die Sonst-Bedingung, wonach y der Wert von b zugewiesen wird. Damit sind zwar 100% Code-Coverage zu erreichen, nicht jedoch eine Toggle-Coverage von 100%, da der Wertebereich von y nicht ausgeschöpft wird; die Werte im Bereich 2 ... 5 werden nicht erreicht. In
Dieses kleine Code-Beispiel soll verdeutlichen, dass zum Erreichen einer Toggle-Coverage von 100% kein geeignetes Eingangsszenarium vorliegt. Das bedeutet, dass entweder die Spezifikation des virtuellen Modells fehlerhaft ist oder dass ein Implementierungsfehler des virtuellen Modells vorliegt.This small code example is intended to make it clear that there is no suitable input scenario for achieving a toggle coverage of 100%. This means that either the specification of the virtual model is incorrect or that there is an implementation error in the virtual model.
Dieser Gesamt-Report gibt Auskunft über alle nicht angelaufenen Code-Fragmente des virtuellen Modells. Jeder einzelne Block der Darstellung stellt eine Funktion des virtuellen Modells, vECU, dar. Nicht vollständig abgedeckte Funktionsbereiche können z.B. nicht durchlaufene Code Zweige des virtuellen Modells sein oder nicht angeregte Eingangssignale eines Funktionsbereichs (Toggle-Coverage).This overall report provides information on all code fragments of the virtual model that have not been started. Each individual block of the representation represents a function of the virtual model, vECU. Functional areas that are not fully covered can be, for example, code branches of the virtual model that are not passed through or unexcited input signals of a functional area (toggle coverage).
Diese Lücken sind durch neue Anregungsszenarien für das virtuelle Modell zu schließen. Sind keine Szenarien zur Schließung dieser Funktionslücken auffindbar, kann dies ein Hinweis auf sog. Dead-Code-Bereiche des Modells sein. Unter Cyber-Security-Gesichtspunkten sollten solche Code-Bereiche ggf. entfernt werden.These gaps are to be closed by new stimulation scenarios for the virtual model. If no scenarios for closing these functional gaps can be found, this can be an indication of so-called dead code areas of the model. From a cyber security perspective, such code areas should be removed if necessary.
Die auf der Grundlage der neuen Anregungsszenarien für das virtuelle Modell entwickelten Tests müssen anschließend noch einmal in der realen Prüfstands-Welt mit dem Prüfling bzw. der Kraftfahrzeugkomponente nachgetestet werden. Darüber hinaus müssen die Testspezifikationen angepasst werden und die Testszenarien in den Gesamt-Report aufgenommen werden, wenn diese auf Testlücken hinweisen.The tests developed on the basis of the new excitation scenarios for the virtual model must then be retested again in the real test bench world with the test item or the motor vehicle component. In addition, the test specifications must be adapted and the test scenarios included in the overall report if they indicate test gaps.
Die Test Impact Analyse wird genutzt, um zu ermitteln, welche Tests benötigt werden, um neue Code-Fragmente
Nach erfolgter Modellanpassung wird wiederum mittels der Optimierungs-Software auf der Grundlage des neuen Testsatzes berechnet, ob es damit möglich ist, bisher nicht erfasste Code-Bereiche abzudecken; in
Die Test-Impact-Analyse stellt insoweit eine besonders vorteilhafte Möglichkeit dar, gezielt einzelne Tests zu priorisieren und mithin den für eine Bewertung eines aktualisierten virtuellen Modells benötigen Zeitaufwand wesentlich zu verringern. Somit stellt das erfindungsgemäße Verfahren eine besonders zeitsparende Vorgehensweise dar, um eine Aussage über die funktionale Qualität des aktualisierten virtuellen Modells zu erhalten.To this extent, the test impact analysis represents a particularly advantageous possibility of specifically prioritizing individual tests and consequently significantly reducing the time required to evaluate an updated virtual model. The method according to the invention thus represents a particularly time-saving procedure for obtaining a statement about the functional quality of the updated virtual model.
Am Beispiel der
Nach einer Anpassung der Testinhalte für die Bereiche
- Eine erste
Systemeinheit 61 mit einem Prüfstand 22 zum Anregen des realen Prüflings und zur Prüfung der Antworten auf Einhaltung von Erwartungswerten. Eine zweite Systemeinheit 62 mit einem File-Server zum Aufzeichnen der Anregungswerte und Antworten und zum Bereitstellen derselben für eine weitere Verwendung.Eine dritte Systemeinheit 63 die zum Anwenden der von der zweiten Systemeinheit62 bereitgestellten Anregungswerte oder Anregungsszenarien und Antworten auf das virtuelle Modell und zum Vergleichen der Antworten des virtuellen Modells mit den aufgezeichneten Antworten des realen Prüflings vergleicht. Die dritte Systemeinheit63 weist dazu ein erstes Computersystem mit dem darauf gespeicherten virtuellen Steuergerätemodell, vECU, und mit einer geeigneten Software auf.- Eine vierte Systemeinheit
64 zum Aufzeichnen der Code- und Toggle-Coverage-Metriken beim Abspielen der Tests mit dem von der dritten Systemeinheit63 bereitgestellten virtuellen Modell und zum Auswerten der aufgezeichneten Code- und Toggle-Coverage-Metriken sowie Bewerten der Tests mit der Test-Impact-Analyse.Die vierte Systemeinheit 64 ist dazu mit einem zweiten Computersystem mit einer geeigneten Software ausgebildet. - Eine fünfte Systemeinheit
65 ist zur Unterstützung der Entwicklung von Tests für die mit der vierten Systemeinheit64 festgestellten funktionalen Lücken des virtuellen Modells und zur anschließenden Testaktualisierung durch Schließen der festgestellten Simulationslücken des Modells ausgebildet.Die fünfte Systemeinheit 65 weist dazu ein drittes Computersystem mit einer geeigneten Software auf. - Eine sechste Systemeinheit
66 mit einem vierten Computersystem mit einer geeigneten Software ist schließlich zum Anwenden der mit der fünften Systemeinheit65 aktualisierten Tests auf den realen Prüfling vorgesehen und zur Steuerung von Testwiederholungen unter Einbeziehung aller Systemeinheiten61-66 , solange, bis keine neuen Tests bzw. Testaktualisierungen mehr anzugeben sind.
- A
first system unit 61 with a test bench22nd to stimulate the real test object and to check the answers for compliance with expected values. - A
second system unit 62 with a file server for recording the stimulus values and responses and making them available for further use. - A
third system unit 63 those for applying the from thesecond system unit 62 provided excitation values or excitation scenarios and responses to the virtual model and compares the responses of the virtual model with the recorded responses of the real test object. Thethird system unit 63 has a first computer system with the virtual control unit model, vECU, stored on it, and with suitable software. - A
fourth system unit 64 to record the code and toggle coverage metrics when playing the tests with that of thethird system unit 63 provided virtual model and for evaluating the recorded code and toggle coverage metrics as well as evaluating the tests with the test impact analysis. Thefourth system unit 64 is designed for this purpose with a second computer system with suitable software. - A
fifth system unit 65 is to support the development of tests for those with thefourth system unit 64 established functional gaps in the virtual model and for the subsequent test update by closing the established simulation gaps in the model. Thefifth system unit 65 has a third computer system with suitable software for this purpose. - A
sixth system unit 66 with a fourth computer system with suitable software is finally for using the with thefifth system unit 65 updated tests are provided on the real test item and for the control of test repetitions with the inclusion of all system units61-66 until no more new tests or test updates need to be specified.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 100100
- erster Verfahrensschrittfirst procedural step
- 200200
- zweiter Verfahrensschrittsecond procedural step
- 300300
- dritter Verfahrensschrittthird process step
- 400400
- vierter Verfahrensschrittfourth procedural step
- 410410
- ersten Teilschritt des vierten Verfahrensschrittsfirst sub-step of the fourth process step
- 420420
- zweiter Teilschritt des vierten Verfahrensschrittssecond sub-step of the fourth process step
- 430430
- dritter Teilschritt des vierten Verfahrensschrittsthird sub-step of the fourth method step
- 440440
- vierter Teilschritt des vierten Verfahrensschrittsfourth sub-step of the fourth process step
- 450450
- fünfter Teilschritt des vierten Verfahrensschrittsfifth sub-step of the fourth process step
- 460460
- sechster Teilschritt des vierten Verfahrensschrittssixth sub-step of the fourth process step
- 500500
- fünfter Verfahrensschrittfifth procedural step
- 2020th
- Anordnung für Vektor-Replay-VerfahrenArrangement for vector replay processes
- 2121
- KraftfahrzeugkomponenteAutomotive component
- 2222nd
- Prüfstandtest bench
- 2323
- File-ServerFile server
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- virtuelles Modell der Kraftfahrzeugkomponentevirtual model of the motor vehicle component
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- Computercomputer
- 3030th
- virtuelles Modellvirtual model
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- Funktion AFunction a
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- Eingangsgröße xInput variable x
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- Signal aSignal a
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- Model-Code-Coverage-/Interface-Toggle-Landkarte, GesamtreportModel code coverage / interface toggle map, full report
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- Model-Code-Coverage-/Interface-Toggle-Landkarte für Test-Impact-AnalyseModel code coverage / interface toggle map for test impact analysis
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- vollständig abgedeckte/r Funktionsbereich / Code-Coverage / Toggle-CoverageFully covered functional area / code coverage / toggle coverage
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- nicht vollständig abgedeckte/r Funktionsbereich / Code-Coverage / Toggle-CoverageFunctional area / code coverage / toggle coverage not fully covered
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- nicht abgedeckte/r Funktionsbereich / Code-Coverage / Toggle-CoverageFunctional area / code coverage / toggle coverage not covered
- 6060
- System zur automatischen Qualifizierung von virtuellen ModellenSystem for the automatic qualification of virtual models
- 6161
- erste Systemeinheitfirst system unit
- 6262
- zweite Systemeinheitsecond system unit
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- dritte Systemeinheitthird system unit
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- vierte Systemeinheitfourth system unit
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- fünfte Systemeinheitfifth system unit
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- sechste Systemeinheitsixth system unit
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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- US 2018/0137022 A1 [0019]US 2018/0137022 A1 [0019]
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