Automotive Flashcards
1
Q
4 Subsysteme im Fahrzeug
A
- Antriebsstrang
- Fahrwerk
- Karosserie
- Multimedia und Telematik
2
Q
Subsystem Antriebsstrang
A
- Komponenten zur Energieerzeugung und Fortbewegung des Autos zugeordnet.
- Funktionen (Bsp): die Steuerung der Geschwindigkeit und das Starten des Motors.
3
Q
Subsystem Fahrwerk
A
- Komponenten zur Fahrdynamik zugeordnet.
* Funktionen (Bsp): das Bremsen und Lenken
4
Q
Subsystem Karosserie
A
- Komponenten zur Sicherheit und Komfort zugeordnet.
* Funktionen (Bsp): das Abschließen des Autos, die Beleuchtung des Innenraums und die Klimatisierung.
5
Q
Subsystem Multimedia und Telematik
A
- Komponenten zur Entertainment und Telekommunikation zugeordnet
- Funktionen (Bsp): das Radio und Telefonanlage
6
Q
W*
A
Externe Sollwertgeber (zb Fahrer)
7
Q
W
A
Führungsgröße / Sollwert (aus Sollwertgeber)
8
Q
U
A
Steuergröße (aus Steuerung / Regler Überwachung)
9
Q
R
A
Mess - und Rückführungsgröße (aus Sensoren)
10
Q
X
A
zu regelnde Größe (aus Strecke)
11
Q
Y
A
Stellgröße (aus Aktuatoren)
12
Q
Z
A
Störgröße (von außen / Umwelt)
13
Q
Arbeitsweise einer Regelung
A
Verhalten der Strecke X wird beobachtet R und mit Hilfe von Steuer- U und Stellgrößen Y möglichst gut an Führungsgröße W herangeführt. Dabei können von ausßen Störungen Z auftreten.
14
Q
Welche sind die 3 Arten von Regler
A
- P-Regler
- I-Regler
- D-Regler
15
Q
P-Regler
A
Steuergröße (U) ist proportional zur Differenz zwischen Führungsgröße (W) und Messgröße (R).
16
Q
Reaktion der P-Regler
A
Der Regler reagiert nur, falls eine Abweichung vorliegt und hat eine Verstärkung von kp.
17
Q
Wann ist P-Regler sinnvoll und Beispiel?
A
Die Anwendung von diesem Regler ist sinnvoll, wenn unmittelbar nach Abweichung reagiert werden soll und diese Abweichung nicht unbedingt vollständig ausgeregelt werden sollen.
Z.B.: Zimmertemperaturregelung
18
Q
I-Regler
A
Steuergröße (U) ist proportional zum Integral der Differenzen zwischen W und R (oder W-R) über die Zeit.
19
Q
Reaktion der I-Regler
A
Der Regler reagiert erst langsam ist dafür aber sehr genau.
20
Q
Wann ist I-Regler sinnvoll und Beispiel?
A
Die Anwendung von diesem Regler ist sinnvoll, wenn vollständige Ausregelung der Störung benötigt ist und nicht sofort reagiert werden muss oder soll.
Z.B.: Straßenbeleuchtungsregelung
21
Q
D-Regler
A
Steuergröße (U) ist proportional zur Ableitung der Differenz (W-R) nach der Zeit.
22
Q
Reaktion der D-Regler
A
Der D-Regler reagiert sofort.
23
Q
Wann ist D-Regler sinnvoll und Beispiel?
A
Die Anwendung von diesem Regler ist sinnvoll, wenn schnell und stark auf die Veränderung reagiert werden soll.
Z.B.: Notbremsregelung bei Hindernissen vor dem Auto.
24
Q
Def. Regelung
A
- Vorgang, bei dem fortlaufend eine … Regelgröße (die zu regelnde Größe), erfasst, mit … der Führungsgröße verglichen und im Sinne einer Angleichung an die Führungsgröße beeinflusst wird.
- Kennzeichen für das Regeln ist der geschlossene Wirkungsablauf, bei dem die Regelgröße im Wirkungsweg des Regelkreises fortlaufend sich selbst beeinflusst.
25
Def. Steuerung
- Vorgang in einem System, bei dem ... Eingangsgrößen ... Ausgangsgrößen aufgrund der dem System eigentümlichen Gesetzmäßigkeiten beeinflussen.
- Kennzeichen für das Steuern ist der ... Wirkungsweg ..., bei dem die ... beeinflussten Ausgangsgrößen nicht fortlaufend ... wieder über dieselben Eingangsgrößen auf sich selbst wirken.
26
AutoSAR
(AUTomotive Open System ARchitecture)
ist eine Partnerschaft zwischen Automobilherstellern, Zulieferern und andere Unternehmen, die dazu dient, eine standardisierte SW-Architektur für elektronische Steuergeräte zu entwickeln und etablieren
27
Komponenten der Basissoftware (AutoSAR)
1. Dienstleistungen
2. ECU (elektronic control unit) Abstraktion
3. Microcontroller-Abstraktion
28
AutoSAR
| Kommunication zw. Anwendungsschicht und Basissoftware
erfolgt über die Runtime Environment (diese stellt eine Schnittstelle für Anwendungen dar)
29
Software & Steuergeräte SG im Fahrzeug
SW steckt im SGs
- SGs sind nahe an Sensoren/Aktuatoren verbaut
- Verbunden durch Busse
Funktionen zu SGs heute n:m möglich
30
Kombinierter Regler
PI: Regler addiert P- und I-Ausgang
PID: zusätzlich noch ein D-Regler parallel
31
Kombinierter Regler
- Parallelschaltung mehrerer Regler
PI: Regler addiert P- und I-Ausgang
PID: zusätzlich noch ein D-Regler parallel
32
Ziel vom AutoSAR
Austausch von SW auf ECUs verbessern
| - Durch SWArchitektur, Formatdefinition, Protokolle
33
Hauptbestandteile von AutoSAR
- APIs der Basissoftware
- Kern: AutoSAR Runtime Env.
- Templates (= Metamodell) von Code & Dokumenten
34
Def. Task
Aufgabeneinheit, die von einem Prozessor oder Netzwerk von Prozessoren eingeplant und (wirklich scheinbar) parallel zu anderen Tasks ausgeführt werden kann.
- wirklich parallel: auf versch. Prozessoren
- scheinbar parallel: auf einem Prozessor durch abwechselnde Zuteilung
35
Def. Echtzeitanforderung
Anforderung, die mit Zeitfenster (Aktivierung, Deadline) angegeben wird.
36
Def. Harte Echtzeitanforderung
Nachweis gefordert, dass Zeitfenster stets eingehalten wird.
37
Def. Weiche Echtzeitanforderung
Nachweis nicht gefordert
38
Hysterese
beschreibt ein Systemverhalten, bei dem die Ausgangsgröße neben den äußerlich einwirkenden Parametern des Systems auch von seinem vorherigen Zustand abhängig ist.
Bsp: Frostwarnlampe
39
Def. Feature Interaction
ist das meist unbeabsichtigte Zusammenwirken mehrerer Features, das zu unerwarteten Effekten führt.
40
Verhalten eines Features (Def)
definiert duch seine Ausführungsablauf und seine Ausgabe für eine vorgegebene Eingabe
41
Logisch-direkte Verbindung läuft...
in der Regel über Bus
42
Technisch-direkte Verbindung läuft...
nur zu Sensoren/Aktuatoren
43
Speicherarten in Microcontrollern
Flash (flash EPROM)
44
Netztopologien
1. Sterntopologie
2. Ringtopologie
3. Linientopologie
45
Nachricht (Aufbau bzw. Bestandteile)
ID-nr (adressierung mit ID)
Status-, Steuer- & Prüfinfo
Nutzdaten (mehrere Signale)
46
Protokolle (def)
* sind unmissverständliche Nachrichten.
| * regeln den Aufbau und den Austausch von Nachrichten.
47
Kommunikationsmatrix
..stellt die S-E-Beziehung in einer Tabelle dar.
S: Sender
E: Empfänger
48
Kommunikation in AUTOSAR
Tasks sind die Teile der Anwendungen
- Tauschen Signale aus(Anwendungsschicht)
- Warten in Warteschlangen (Transportschicht)
- Steuerung des Buszugriffs (Netzwerkschicht: Nachrichten)
49
Zuverlässigkeit und Ausfallgründe
```
+ Zuverlässigkeit von HW sinkt
+ versch. Ausfallgründe
+ SW verschleißt (Abnutzung) nicht
+ aber SW altert, wenn nicht mehr zur Umgebung passt.
+ SE bearbeitet sie
```
50
Zuverlässigkeit (Reliability) Def.
Gesamtheit der Eigenschaften einer Einheit, die sich auf die Eignung zur Erfüllung gegebener Erfordernisse unter vorgegebenen Bedingungen für ein gegebenes Zeitintervall beziehen.
51
Verfügbarkeit(Availability) Def.
Wahrscheinlichkeit, ein System zu einem vorgegebenen Zeitpunkt in einem funktionsfähigen Zustand anzutreffen.
52
Mittlere Verfügbarkeit V - Def.
V = Mittlere Betriebszeit (MMTF) / Gesamtzeit
V = 1 / ( 1 + ( MTTR / MTTF ))
* MTTF : mean time to failure
* MTTR: mean time to repair
53
Sicherheit (Safety) Def.
Sachlage, bei der das Risiko nicht größer als das Grenzrisiko ist. Als Grenzrisiko ist dabei das größte noch vertretbare Risiko zu verstehen.
54
Gefahr im SE
auch als unbewusstes Risiko
55
On-board Diagnose (für die Steigerung der Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit und Sicherheit )
Steuergerät überwacht sich teilweise selbst
56
Wann dürfen nicht alle Funktionen aktiv sein?
bsw. bei Qualitätssicherung und Softwarepflege
57
Wann sind Feature Interactions problematisch?
wenn sich dadurch das System unerwartet verhält
58
Wie findet man Feature Interactions?
* Entscheidungstabellen und -bäume aufstellen
* Spezifikation und Bedienungsanleitung lesen
* Konsistenzprüfungen
Nötig: für die unerwarteten Kombinationen Anforderungen nacherheben
59
Entwicklung von Steuergeräten (V-Modell)
```
Entwikclung elektr. Systeme
- Partitionierung -
START paralleler Entwicklung von:
SG-SW Entwicklung
SG-HW Entwicklung
Aktuator-Entwicklung
Sollwertgeber- und Sensorenentwicklung
ENDE paralleler Entwicklung
- Integration -
(Quality Gates = Synchronisationspunkte)
```
60
Simultaneous Engineering Pros and Cons
+ Maximale Überlappung, hoher Durchsatz
| - vielfältige Wechselwirkungen, schwer zu koordinieren
61
Stufenweise Prüfung
* Verifikation und Validieren in versch. Umgebungen
* Immer näher an Realität; immer schwerer handhabbar
* Aufwand wächst, Geschwindigkeit für Änderungen sinkt
62
Netzwerktopologie im Fahrzeug?
Linientopologie
| Umsetzung im CAN und FlexRay
63
Wie sind die Subnetzwerke im Fahrzeug miteinander verbunden?
sind durch Gateway-Steuergeräte verbunden
64
Kommunikation über den CAN-Bus
CAN-TN A und B beginnen die Übertragung gleichzeitig ausgehend vom Start-Bit und senden nach und nach ihre ID-Bits.
Beim Senden prüfen A und B welches Bit sich auf dem Bus befindet. (0 ist gegenüber 1 dominanter Bit) Falls A eine 0 und B eine 1 sendet, so hat A die höhere Priorität und B stellt das Senden ein. A kann ohne Unterbrechung weitersenden, während B bis einem späteren Zeitpunkt warten muss.
65
Wie erfolgt die Priorisierung der Nachrichten beim CAN-Bus?
...über den Vergleich einzelner Bits beim Senden.
66
Arbitrierung beim CAN-Bus
...bewirkt dass immer der TN mit der < ID (hat immer mehr führende 0en) die Priorität auf dem CAN-Bus hat.
67
Was passiert mit Nachrichten mit niedrigeren Priorität?
sie werden immer wieder durch die Arbitrierung verdrängt. Dies führt zur zunehmenden Verzögerung beim Zustellen diese Nachrichten bis hin zu einer dauerhaften Nichtzustellung.
68
Darstellung der Carmatrix / Kommunikationsmatrix
```
(Reihen)
* alle verbundenen Steuergeräte
* Nachrichten
* Nutzdaten in Form von Signalen
(Spalten)
* Sender-Geräte
* Empfänger-Geräte
```
69
Safety Integrity Level SIL
...beurteilt die Zuverlässigkeit der elektrischen, elektronischen, programmierbar elektronischen Systeme im Bezug auf die Sicherheitsfunktionen.
70
Was sagt SIL aus?
Eine Sicherheitsstufe muss eingehalten werden, damit das Risiko einer Fehlfunktion minimiert werden kann.
71
Sicherheitsanforderungsstufe
...stellt ein Maß für die Zuverlessigkeits eines elektrischen, elektronischen, programmierbar elektronischen Systems in Abhängigkeit von der Gefährdung dar.
72
Wieso muss die Sicherheitsstufe eingehalten werden?
...damit das Risiko einer Fehlfunktion minimiert werden kann.
73
Wie wird SIL bestimmt?
Das SIL wird festgelegt, indem die Faktoren Schadensausmaß, Aufenthaltsdauer, Gefahrenabwendung und Eintrittswahrscheinlichkeit eines unerwünschten Ereignisses bestimmt und das SIL auf einem Risikographen abgelesen wird.
74
Hysterese Beispiel
Frostwarnlampe
75
Beispiel für SIL Bestimmung
das Versagen eines Fahrerairbags in einem KFZ
76
Verifikation
...Dok, Design und Code werden verifiziert. Sie beschäftigt sich damit, ob das Produkt fehlerfrei und ausgereift ist, jedoch nicht damit, ob es nützlich ist. (ein objektiver Prozes)
77
Validierung
...ist die Evaluation des Endproduktes und beschäftigt sich damit, ob das Produkt den Kundenanforderungen entspricht. (eher Subjektiv und benötigt das Endprodukt oder Teile davon)
78
Entwicklung der Fahrzeuge (History)
...von Übung 2?
