Elektromobilität

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Höchste Effizienz dank optimierter Fahrzeugsoftware

Bei E-Mobilität geht es um maximale Effizienz. Teure und schwere Batterien müssen bestmöglich ausgenutzt werden, was die Fahrzeugentwicklung zu einem Balanceakt zwischen optimiertem Energiemanagement und Komfort für Fahrzeuginsassen macht. Auf der Softwareseite bedeutet dies vor allem aber den Umgang mit großen Mengen an Messdaten. OEMs und Zulieferer brauchen die richtigen Werkzeuge, um diese zu sammeln, zu visualisieren und zu verarbeiten.

Die Illustration zeigt ein stilisiertes, futuristisches Auto, umgeben von Menschen und Diagrammen.

Während ein klassischer Verbrennungsmotor Messungen an einigen wenigen Zylindern erfordert, haben Elektroauto-Batterien 200 oder mehr Zellen, die gleichzeitig analysiert und verglichen werden müssen. Dies verdeutlicht die wachsenden Anforderungen an Mess-, Validierungs- und Kalibrierungssysteme im Zuge der Umstellung auf Elektrofahrzeuge. Ausgeklügelte Energiemanagementsysteme sind jetzt unerlässlich, da die Batteriekapazität durch Gewicht und Kosten begrenzt ist und gleichzeitig hohe Komfort- und Leistungsstandards erfüllt werden müssen.

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Neue Herausforderungen bei der Entwicklung von Elektrofahrzeugen

Software bildet das Herzstück von Elektrofahrzeugen. OEMs und Lieferanten mit traditionellen Systemen aus herkömmlichen Fahrzeugen sehen sich oft mit diesen Schwierigkeiten konfrontiert:

Verwaltung komplexer Komponenten

Anspruchsvolle Komponenten (Batterien, elektrische Antriebe) mit komplexer Funktionsweise erfordern neue Funktionen für die Messung und Visualisierung.

Energie-Effizienz

Es besteht ein hoher Bedarf an Lösungen zur Optimierung der Energieverteilung in Wärme-, Antriebs-, Elektro- und Ladesystemen.

Kosteneffizienz

Die Absatzchancen und die Rentabilität von Elektrofahrzeugen hängen vor allem von der Senkung der Batteriekosten bei gleichbleibender oder sogar höherer Reichweite ab.

Flexible Lösungen für sämtliche Antriebssysteme

Illustration eines Entwicklers vor einem virtuellen Auto

Unsere ETAS-Fahrzeugexpert:innen unterstützen Sie auf Ihrem Weg

Ob Hybrid-, Elektro- oder Wasserstoffantrieb, ETAS-Lösungen eignen sich für alle modernen Antriebsarten mit hohen Anforderungen an deren Software- und Hardware-Entwicklungsprozess. Wir bieten Ihnen ein ganzheitliches Paket: INCA-Werkzeuge für Applikation, Diagnose und Validierung, ETAS MDA (Measure Data Analyzer) für die Visualisierung, Analyse und Dokumentation von Messdaten, ASCET für die modellbasierte Entwicklung von Anwendungssoftware und die ETAS Analytics Toolbox (EATB) für die einfache Dokumentation.

„Die perfekte Balance zwischen Reichweite und Lebensdauer einer Batterie zu finden, um das Meiste aus ihr herauszuholen, erfordert präzise Kalibrierung. Mit unseren Lösungen meistern sie diese Herausforderung."

Klaus Grabmaier, Technical Architect Measurement & Calibration bei ETAS

Detaillierte Einblicke in unsere Entwicklungswerkzeuge

Neue Funktionen entwerfen

Das Bild zeigt eine Grafik, die erklärt, wie neue Funktionen für die Elektromobilität mit Hilfe von ETAS-Software und -Hardware entwickelt werden können.

Elektromotoren benötigen hochdynamische Steuerungsfunktionen, da das erzeugte Drehmoment direkt dem Strom folgt. Dies führt dazu, dass das Zeitverhalten in Entwicklung, Prototyping und Tests an Bedeutung gewinnt. ETAS bietet eine Vielzahl von Lösungen für die Entwicklung neuer Funktionen, die diesen Anforderungen gerecht werden:

Rapid Prototyping

Der Rapid-Prototyping-Ansatz ermöglicht Zykluszeiten von bis zu 200 μs. Das macht sie zur idealen Lösung für schnelle Regelungszyklen elektrischer Maschinen.

Software-Entwicklung

Die Softwareentwicklung mit ASCET ist speziell für Fahrzeugsysteme mit Echtzeitanforderungen konzipiert. ASCET deckt die zustandsorientierte Programmierung für das Batteriemanagement ab und unterstützt viele wichtige Entwicklungsstandards wie ISO 26262 sowie die Erstellung von AUTOSAR-Softwarekomponenten und ist damit ein ganzheitlicher Ansatz für alle Anwendungsfälle der E-Mobilität.

Applikation

Der direkte und schnelle Steuergeräte-Zugang über INCA-MCE (Measurement and Calibration Embedded/Schnellzugriff auf das Steuergerät) bietet eine innovative Lösung für schnelles Messen und Kalibrieren. INCA-MCE ermöglicht eine direkte Verbindung zwischen dem Steuergeräteprüfstand und den Applikationswerkzeugen mit 400-mal schnelleren Applikationszyklen im Vergleich zu konventionellen Ansätzen über die ASAP3-Schnittstelle. Dieser Geschwindigkeitsvorteil maximiert das Potenzial neuer, dynamischer Kalibrierverfahren und minimiert die Kalibrierzeiten erheblich. Gleichzeitig sinkt die Belastung des HEV-Testsystems durch schnelle Reaktionen bei Grenzwertüberschreitungen.

Dynamische Umgebung

Die Entwicklung neuer Antriebe findet in einem dynamischen Umfeld mit ständig wechselnden Anforderungen statt. Zusätzliche Flexibilität und die einfache Erweiterung der Entwicklungsumgebung mit spezialisierter, wenig komplexer Software werden immer wichtiger. HEV-Projekte erfordern ein hohes Maß an interdisziplinärer Zusammenarbeit. Oft müssen Ergebnisse aus verschiedenen Entwicklungsumgebungen für die Erprobung auf einer einzigen Plattform integriert werden. Daher ist die Offenheit für alle wichtigen Standards eine wichtige Voraussetzung. ETAS-Werkzeuge bieten diese Offenheit.

Entwicklungswerkzeuge für Automobilsoftware müssen immer im Kontext des Gesamtsystems betrachtet werden. Bei der Entwicklung komplexer Systeme ist es nötig die Werkzeuge an die spezifischen Anforderungen anzupassen. Mit seinen Application and Engineering Services (AES) unterstützt ETAS die Optimierung des Entwicklungsprozesses für eingebettete Software und bietet Dienstleistungen bei der Definition, der Implementierung und dem Betrieb kundenspezifischer Lösungen. Unsere Entwicklungswerkzeuge haben sich bei Hybridantrieben, HiL-Tests von Elektromotoren, Batteriemanagement und Steuergerätenetzwerken bewährt.

Messlösungen

Das Bild zeigt die ETAS-Messlösung, die Spannungen in Hochspannungselektrosystemen von Hybrid- und Elektrofahrzeugen effektiv misst und dabei ein hohes Maß an Sicherheit durch galvanische Trennung in der Nähe der Messstelle gewährleistet.

Die ETAS Measurement-Solution misst effektiv Spannungen in Hochspannungselektrosystemen von Hybrid- und Elektrofahrzeugen und gewährleistet gleichzeitig ein hohes Maß an Sicherheit durch galvanische Trennung in der Nähe der Messstelle. Durch die Kombination von Sonden mit vielseitigen Modulen wie dem ES411, ES415 oder ES441 entsteht ein flexibles Messinstrument, das auf Hochspannungsanwendungen zugeschnitten und für den Einsatz in Fahrzeugen geeignet ist. Die nahtlose Integration mit dem ETAS-Messsystem und INCA bietet eine effiziente Lösung für die Messung von Spannungen bei der Kalibrierung und Validierung von elektrischen Antriebssteuergeräten.

Anwendungen

Typische Anwendungen sind die Messung von Spannungen an der Traktionsbatterie, an einzelnen Zellen der Traktionsbatterie oder an Zwischenkreisen. Durch Spannungsmessungen können beispielsweise der Ladezustand der Batterie, ihr Verhalten unter Last, Schwingungen im Hochvolt-Bordnetz oder die gezielte Entladung der Batterie in sicherheitskritischen Situationen unabhängig vom Steuergerät ermittelt werden. In Kombination mit synchronen Strommessungen lässt sich die Leistungsaufnahme von Verbrauchern am Bordnetz ermitteln.

Integration in das Mess- und Applikationssystem

Das ES415-Modul bietet vier Messkanäle mit konfigurierbaren Messraten von jeweils bis zu 100 kHz. Es erkennt den angeschlossenen Fühlertyp und passt seinen Messbereich automatisch für jeden Kanal an. Der Messbereich und die Fühlereigenschaften werden an die Messsoftware übertragen, wo automatisch der richtige physikalische Messwert angezeigt wird.

Im Messsystem lassen sich mehrere ES411-Module miteinander oder mit anderen Messmodulen der ES4xx-Serie verbinden. Die ES4xx-Messmodule werden von INCA unterstützt und über eine XCP-Schnittstelle kann man sie sowie isolierende Messtaster in Messgeräte von Drittanbietern integrieren. Die ES4xx-Messmodule lassen sich über Ethernet direkt mit dem Host-PC verbinden. Alternativ können die Messmodule an die Steuergeräte- und Busschnittstellenmodule ES592, ES593-D oder ES595 angeschlossen werden. Die Messmodule werden untereinander und mit den ES59x-Modulen mit Mikrosekundengenauigkeit synchronisiert. Spannungsänderungen im Hochvoltsystem werden von INCA synchron zu den steuergeräteinternen Messungen und Signalen von Fahrzeugbussen (FlexRay, CAN, LIN) gemessen.

Flexible Konfigurationen

Die Kabel CBN400 und CBN401 sind mit jeweils vier ein Meter langen Messleitungen ausgestattet. Auf Wunsch bietet ETAS kundenspezifische Varianten mit einer, zwei oder drei Sonden und unterschiedlichen Leitungslängen an.

Komplexität meistern

Die Grafik zeigt, wie ETAS-Werkzeuge dabei unterstützen Komplexität in der Softwareentwicklung für Elektrofahrzeuge zu meistern

Insbesondere bei HEVs werden die Gesamtsysteme immer komplexer. Viele Funktionen sind über ein Steuergeräte-Netzwerk verteilt. Darüber hinaus gibt es immer mehr Funktionen, die über Antriebs-, Getriebe- und Bremssystemkomponenten hinweg arbeiten. Dieser Komplexität Herr zu werden wird zu einem Wettbewerbsvorteil. Die folgenden ETAS-Werkzeuge bieten dabei Unterstützung:

INTECRIO

Mit INTECRIO lassen sich Softwarekomponenten miteinander verbinden. Die gesamte Funktion kann ohne Hardware in einer virtuellen Umgebung validiert werden. Zusammen mit dem leistungsfähigen, modularen Rapid-Prototyping-System ES900 sind Tests mit realen Sensoren, Aktoren und Steuergerätenetzwerken im Labor und im Fahrzeug möglich.

ASCET

Die ASCET-Toolfamilie für modell- und zustandsbasierte Softwareentwicklung, Simulation und automatische Codegenerierung unterstützt HEV-Entwicklerinnen und Entwickler durch die Wiederverwendbarkeit bestehender Komponenten, die Definition von Echtzeitverhalten und die Einhaltung von Automobilstandards wie ISO 26262.

RTA, RTE

Das in Millionen von Anwendungen eingesetzte RTA-Betriebssystem, das dem AUTOSAR-Laufzeitumgebungsstandard entspricht, bietet eine robuste Entwicklungslösung – insbesondere angesichts der zunehmend komplexen Steuergerätecodierung, die in Bereichen wie HEV erforderlich ist.

INCA

Die Verteilung der Funktionen auf verschiedene Steuergeräte erhöht auch die Komplexität der Kalibrierung. Die Mess-, Kalibrierungs- und Diagnosewerkzeuge der INCA-Werkzeugfamilie bieten zahlreiche Möglichkeiten, diese Komplexität zu beherrschen. INCA ermöglicht es, verschiedene, auf unterschiedliche Steuergeräte verteilte Applikationslabels sowie Fahrzeugbus-Kommunikationsdaten auf einer Oberfläche darzustellen und zu verarbeiten. Das Management der verschiedenen Steuergeräte, wie zum Beispiel der Zugriff über unterschiedliche Busse und Protokolle, wird abstrahiert. Dies verschlankt den Kalibrierungsprozess, was insbesondere bei der Arbeit mit HEV-Funktionen einen entscheidenden Vorteil darstellt. Zudem können dieselben Labels auf verschiedenen Steuergeräten synchron gemessen und kalibriert werden, was die Datensicherheit deutlich erhöht.

Schnelle Funktionsentwicklung

Neue Funktionen für den elektrischen Antriebsstrang müssen schnell und zuverlässig entwickelt werden. Das gilt für einzelne Komponenten wie die Regelung des Elektromotors, der Batterie und des Thermomanagements, aber auch für das gemeinsame Antriebsmanagement von Getriebe, Elektromotor und Verbrennungsmotor mit Start-Stopp-Betrieb, Rekuperation und Power-Boost (Hybridmanagement). Neben vielen bewährten Lösungen bietet ETAS eine Vielzahl von Innovationen:

EHOOKS
EHOOKS ist eine Methode für externe und interne Bypass-Konzepte, die das flexible und einfache Einfügen von Hooks in bestehende Software-Zustände ohne Änderung des Software-Quellcodes ermöglicht.

Pre-Calibration
Mit Simulink®-INCA-Kopplung (INCA-SIP) oder offener XCP-Schnittstelle für Simulations-PC (INCA-SCX) lässt sich INCA über entsprechende Schnittstellen als konsistente Experimentier- und Kalibrierungsoberfläche nutzen, um Kalibrierungen am virtuellen Modell durchzuführen, bevor die entsprechende Hardware verfügbar ist. Erstellte Datensäze lassen sich dann in den darauffolgenden Kalibrierschritten wiederverwenden.

Das Bild zeigt einen Softwareentwickler vor einem Bildschirm, der sich auf Cybersicherheit in der E-Mobilität konzentriert

Cybersecurity in der E-Mobilität

Der Umstieg auf Elektroautos erfordert eine Umstellung der E/E-Architekturen und vor allem neue Konnektivitätsmöglichkeiten, zum Beispiel für Ladestationen oder OTA-Updates. Dies sind aber auch neue Einfallstore für unautorisierte Software oder Cyberattacken, die ein neues Sicherheitskonzept für Fahrzeuge erfordern. ETAS bietet flexible State-of-the-Art-Lösungen für diese neuen Herausforderungen und stellt Ihnen ein Team aus Expertinnen und Experten zur Seite, die Sie mit individuellen Ansätzen bei verschiedensten Anwendungsfällen unterstützen.