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Simulationsgestützter Entwurf für Elektrofahrzeuge – Entwurfsumgebung E-Mobil

Durch die Elektrifizierung des Antriebsstrangs ergeben sich vielfältige Herausforderungen: Die Komplexität der Steuergeräte und Regelalgorithmen steigt deutlich. Die Erfahrungen beim Entwurf von Steuergerätesoftware für Elektrofahrzeuge müssen vertieft werden, z.B. um die Energieeffizienz zu optimieren. Konventionell werden dazu kosten- und zeitintensive Untersuchungen an Prüfständen und Prototypen benötigt. Die Einstiegshürde für die Wirtschaft ist damit hoch.

In diesem Vorhaben wird eine Entwurfsumgebung entwickelt, die es ermöglicht, viele Untersuchungen rein simulationsgestützt und virtuell zu einem frühen Zeitpunkt im Entwicklungsprozess durchzuführen. Diese Entwurfsumgebung ermöglicht es, Regel- und Optimierungsstrategien domänenübergreifend für beliebige Fahrzeugtypen zu testen. Damit kann der Aufwand für Prüfstände und Prototypen reduziert, Design-schleifen vermieden und die Wirtschaftlichkeit des Entwicklungsprozesses deutlich erhöht werden.Der simulationsgestützte Entwurf von automotive Software folgt den Ideen des modellbasierten Softwareentwurfs. Ein wichtiger Aspekt beim modellbasierten Entwurf ist, dass dem Ingenieur die Möglichkeit gegeben wird die Lösung in der jeweiligen Domäne intuitiv und exakt zu beschreiben. Hierfür eignen sich im Bereich von automotive Software Modellierungskonstrukte zum Lösen von regelungstechnischen Aufgaben, wie sie z.B. in Matlab/Simulink bereitgestellt werden. Der Programmcode wird dann aus dem Modell von einem Codegenerator erzeugt.

Eine Vereinfachung der Integration von Software auf den verteilten Steuergeräten im Auto wird durch den AUTOSAR Standard, der einheitliche Schnittstellen und ein gemeinsames Datenaustauschformat definiert, ermöglicht. In diesem Projekt steht deshalb der Entwurf und das simulationsgestützte Evaluieren von AUTOSAR konformer Steuergerätesoftware im Vordergrund.

C-LAB arbeitet in diesem Projekt direkt an der Schnittstelle zwischen der Regler- und der Softwareentwicklung an einer domänenübergreifenden Entwurfsmethodik. Fragen, die typischerweise der Rolle des Systemarchitekten zukommen und hier beantwortet werden müssen sind z.B. wie der Informations- und Datenaustausch über die Modellgrenzen von der Regelungstechnik zur Software effizient gestaltet werden kann. Die Umsetzung der methodischen Ansätze in der Entwurfsumgebung bildet den zweiten Schwerpunkt. Um mittels virtueller Steuergeräte bereits in frühen Phasen des Entwurfs Simulationen durchführen zu können, muss über die Entwurfsumgebung Zugriff auf alle benötigten Informationen für einen Simulationslauf möglich sein. So muss z.B. die Verschaltung der zu simulierenden Software mit den Umgebungsmodellen ermöglicht werden.

Projektförderer: NRW/EU
Projektlaufzeit: 11/2010 - 10/2013
Beteiligte Partner: dSPACE GmbH, DMecS GmbH & Co. KG, Universität Paderborn (C-LAB und Fachgebiet Leistungselektronik und Elektrische Antriebstechnik)
Kontakt: Dr. Bernd Kleinjohann, C-LAB, Projektleiter