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SIMUL ATION UND TEST Neuer Diagnosestandard für zukünftige Fahrzeuge
ENT WICKLUNG Simul ation und Test
© Softing Automotive
SOVD – Der Diagnosestandard von morgen
AUTOR Der Umbau der elektronischen Fahrzeugarchitektur hin zu
zentralisierten Hochleistungsrechnern macht auch Änderungen
der Diagnoseverfahren erforderlich. Unter dem Namen Service
Oriented Vehicle Diagnostics (SOVD) bereitet die Association for
Standardisation of Automation and Measuring Systems (ASAM)
Markus Steffelbauer derzeit eine Standardisierung der neuen Diagnosestruktur vor.
leitet das Produktmanagement
und Marketing bei der Softing Wie Softing Automotive im Folgenden zeigt, bieten schon heutige
Automotive Electronics GmbH in
Haar bei München.
Diagnosetools wie die sogenannte Smart Diagnostic Engine das
Potenzial, die künftigen Anforderungen abzudecken.
g Es ist nicht eben ein Geheimnis, gang als auch der Zellstatus überprüft Betrachtet man das autonome Fahren –
dass zwei Megatrends die gesamte Auto werden muss. Ein anderes Beispiel ist unabhängig vom erreichten Level –, spielt
mobilbranche umtreiben: elektrisches das Bremssystem, das bei einem Elektro das Thema „Safety“ eine herausragende
Fahren und autonomes Fahren. Beides fahrzeug aus der mechanischen Bremse, Rolle. Die durchgehende Überwachung
erfordert völlig neue Funktionalitäten im der Rekuperation über den Elektromotor von Funktionen und Teilfunktionen
Fahrzeug, die in vielen Fällen auch die und dem Batteriemanagement besteht. des Fahrzeugs sowie der Interaktion
Diagnose beeinflussen. Ein Beispiel ist Der Gesamtstatus der Bremse ergibt verschiedener Komponenten, in denen
das neu hinzugekommene Batteriema sich damit aus drei Teilsystemen, die diese Funktionen implementiert sind,
nagement, mit dem sowohl der Ladevor als eines diagnostiziert werden müssen. ist essenziell. Alle diese Beispiele haben
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eines gemeinsam: Sie beschreiben einen ben werden darüber hinaus noch lange ler von Testwerkzeugen, aber potenziell
nächsten Evolutionsschritt dessen, was heutige ECUs zum Einsatz kommen. auch Flottenbetreiber, Prüforganisatio
man heute Eigendiagnose von Steuer In den HPCs müssen mindestens zwei nen, Versicherungen oder der Gesetzge
geräten nennt. neue Diagnoseaufgaben implementiert ber. Daher liegt die Standardisierung der
werden. Zum einen ist das eine System Schnittstelle nahe; sie erfolgt aktuell in
diagnose des HPCs, die kontinuierlich der Association for Standardisation of
DIAGNOSE IM WANDEL
die Funktion der Betriebssysteme und Automation and Measuring Systems e. V.
Die heutige Situation ist über die Jahre die Verteilung der Aufgaben auf die ver (ASAM) unter dem Namen Service Ori
gewachsen: Für jede Hauptfunktion schiedenen Prozessorkerne überwacht, ented Vehicle Diagnostics (SOVD). Ziel
des Fahrzeugs existiert ein Steuergerät zum anderen ein Diagnosemaster, der ist die Definition einer Schnittstelle, die
(Electronic Control Unit, ECU), jede Eigendiagnosen auf Funktionsebene zu die Diagnose am Fahrzeug, etwa in der
ECU implementiert eine Überwachung sammenführt, wie im oben beschriebe Werkstatt, über einen Remote-Zugang
seiner Umgebung (Eigendiagnose), die nen Beispiel der Bremse. Darüber hinaus oder auch als Tester direkt im Fahr
Steuergeräte sind über Bussysteme mit führt jeder HPC auch die heutige Eigen zeug erlaubt (Proximity, Remote, In-
einander verbunden – in der Regel über diagnose durch. Er überwacht also Ein- Vehicle). Dabei sollen zur Vereinfachung
ein Zentral-Gateway, das auch mit der und Ausgänge sowie die deutlich gestie der Standardisierung und der späteren
OBD-Buchse verbunden ist. So kann gene Menge an Signalen über die Ethernet- Implementierung möglichst viele existie
ein Werkstattmitarbeiter einen exter Verbindung zu anderen HPCs, BILD 2. rende Mechanismen und Standards ver
nen Tester anschließen, in dem entspre wendet werden (beispielsweise TCP/IP).
chende Algorithmen Daten von den Steu Wie der Name nahelegt, soll der
STANDARDISIERTE HPC-DIAGNOSE
ergeräten auslesen und diese zu sinnvol Zugang dem strukturellen Pattern der
len Reparaturanweisungen verbinden. Ein HPC stellt also eigene Diagnosen, serviceorientierten Architektur (Service
Das autonome Fahren fordert im Fahr Funktionsdiagnosen und – da er die Oriented Architecture) folgen. Heutige
zeug allerdings deutlich höhere Rechen Verbindung ins Internet ermöglicht – Diagnoseprotokolle arbeiten fast aus
leistungen, als sie über heutige ECUs zur auch das Interface für konventionelle schließlich im Request-Response-Ver
Verfügung gestellt werden können. Folg ECUs dar. Aus der Sicht eines externen fahren. Dabei fragt der Tester meist ein
lich werden – aus Redundanzgründen Testers bedeutet dieses Vorgehen eine zelne Datenelemente in den Steuergerä
mindestens zwei – Hochleistungsrechner erheblich gesteigerte Informationsquali ten ab und wertet sie anschließend aus.
(High Performance Computer, HPC) ins tät, da viele Signale bereits vorgefiltert, Die „Informationshäppchen“ stehen in
Fahrzeug eingebaut, BILD 1. Diese sind aggregiert und bewertet sind, bevor sie einem engen Zusammenhang und sind
in der Regel als Multi-Core-Konzept mit übertragen werden. oft redundant in verschiedenen ECUs
mehreren Betriebssystemen und womög Eine solche Schnittstelle zur Diagnose verfügbar sowie zeitlich nicht korreliert.
lich dynamischer Lastverteilung zentra hat naturgemäß neben den Automobil Bei der serviceorientierten Diagnose
lisiert ausgeführt und implementieren herstellern zahlreiche weitere Interessen ermöglicht eine Abfrage die genaue
sowohl zentralisierte Kontroll- als auch ten: fahrzeugintern die Hersteller von Ermittlung der benötigten Information.
Diagnosefunktionen. Für lokale Aufga HPCs und ECUs, fahrzeugextern Herstel Die Vorvera rbeitung hat also bereits
BILD 1 Paradigmenwechsel:
zentralisierte Rechenleistung
(© Softing Automotive)
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ENT WICKLUNG Simul ation und Test
ECU-Diagnose HPC-Diagnose
ECU HPC
Sensor Aktor
Sensor Aktor
Kern-/OS-Diagnose
CAN-Bus
Diagnose-
Master
Ethernet
BILD 2 Neue Diagnosefähigkeiten in HPCs (© Softing Automotive)
durch den Datenserver, hier den SOVD- orientierter Anwendungsfälle gehört SMART DIAGNOSTIC ENGINE
Server im HPC, stattgefunden, BILD 3. dazu beispielsweise die Möglichkeit, ALS SOVD -PROTOT YP
Ob die Daten dazu von den ECUs ein aktuelle HPC-interne Werte oder große
zeln abgefragt wurden oder bereits kon Datencontainer auszulesen. Mit Bezug Die Idee des Datenservers ist in der Dia
tinuierlich im HPC aggregiert wurden, auf den Prozess sollen der Fahrzeug gnose nicht neu, sie hat sich als soge
spielt keine Rolle. zustand direkt analysiert oder Fahr nannter Modular-Vehicle-Communica
Durch SOVD wird die heutige Diagnose zeugdaten im HPC geloggt werden tion-Interface-Server (MVCI) mit ODX-
nicht obsolet, vielmehr werden alle exis können. Adressierte fahrzeugbezogene Daten bereits seit vielen Jahren durch
tierenden Anwendungsfälle, wie Fehler Anwendungsfälle umfassen etwa die gesetzt. Allerdings ist die standardisierte
speicheroperationen, ECU-Programmie Ausführung von Abläufen direkt im objektorientierte Programmierschnitt
rung oder Variantenkodierung, erfüllt Fahrzeug oder den Zugriff durch meh stelle (API) für Remote-Anwendungsfälle
und durch neue ergänzt. Bezüglich daten rere Tester gleichzeitig. aufgrund der Vielzahl an benötigten
BILD 3 SOVD-Standard (Service
Oriented Vehicle Diagnostics)
(© Softing Automotive)
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Funktionsaufrufen nicht tauglich. Die in Embedded-Anwendungen wie Daten ragend geeignet, weil er die Informati
integrierte Java-basierte Umgebung für loggern und auf Telematiksteuergeräten onsermittlung und -aufbereitung von der
Abläufe wiederum ist zu schwierig zu (Telematic Control Units, TCUs) im Fahr häufig unzuverlässigen Übertragungs
bedienen und außerdem unter Security- zeug. Vergleicht man die Anwendungs strecke entkoppelt: An den Datenserver
Gesichtspunkten suboptimal; sie wurde fälle mit denen des SOVD-Servers, so – unabhängig von der Implementierung
standardisiert bereits durch OTX ergänzt. erkennt man eine vollständige Über als SOVD-Server oder mit der Softing
Softing hat deshalb schon seit Jahren einstimmung. Beide Lösungen adres SDE in der aktuellen Form – wird eine
eine erweiterte Lösung im Einsatz, die sieren fahrzeuginterne, fahrzeugnahe Anfrage gestellt, der Server bezieht
plattformunabhängig umgesetzt ist und und Remote-Anwendungen, bieten eine Daten aus unterschiedlichen Quellen
den MVCI-Server und die OTX-Runtime serviceorientierte API und unterstützen und bereitet diese auf. Anschließend
um eine funktionsorientierte Schnitt auch die heutige (klassische) Diagnose. kann das Ergebnis zurückgemeldet
stelle erweitert, BILD 4. Mit dieser kann Eine echte serviceorientierte Architektur werden. Kommt es dabei zu Verzögerun
der Anwendungsentwickler unabhängig ist mit Softing SDE nicht gegeben, weil gen, weil beispielsweise die Verbindung
vom Diagnoseprotokoll immer genau auf der aktuelle Fokus auf heutigen Fahrzeu abgebrochen ist, hat das keinen Einfluss
die Funktionen zugreifen, die er gerade gen liegt, bei denen der Kommunikations auf die Aussagekraft der Information.
benötigt, etwa „FehlerSpeicherGesamt status eine große Rolle spielt (Session Für das Vorgehen gibt es zahlreiche
Fahrzeug“ oder „EcuProgramming“. auswahl, SecurityAccess). Deshalb wird Anwendungsfälle. Ein Beispiel ist das
Die Implementierung ist herstellerabhän mit Fertigstellung der Standardisierung Remote Engineering in der Entwick
gig oder, je nach Inhalt, sogar fahrzeug neben der heutigen C++-API eine am lung, bei dem rare Testobjekte zentral
variantenabhängig und kann deshalb REST-Paradigma angelehnte und stan verwaltet werden und von verschiede
über eine Konfigurationsdatei gesteuert dardisierte API angeboten, die auf der nen Anwendern weltweit verwendet
werden (Application GuideLine, AGL). heutigen API aufbaut, BILD 5. und aktualisiert werden können [1].
Die Softing Smart Diagnostic Engine Ein ähnliches Szenario ergibt sich
(SDE) ist heute bereits in unterschied zunehmend bei Werkstattarbeiten, wo
REMOTE-DIAGNOSE
lichsten Anwendungen im Einsatz: in der Servicetechniker bei komplizierten
MIT SOFTING SDE
PCs in Entwicklung, Produktion und Fällen über die Remote-Strecke Unter
Werkstatt, auf „smarten“ Geräten wie Der serviceorientierte Ansatz ist insbe stützung aus einem Technischen Center
Mobiltelefonen und Tablets, aber auch sondere für die Remote-Diagnose hervor erhalten kann. Dies ist insbesondere
ECU-Programmierung Diagnosetester
ECU-Variantenkodierung
Fahrzeugschnelltest
ECU-Identifikation
DTC lesen/löschen
Diagnosemesswerte Diagnoseabläufe
Stellglieder setzen Testabläufe
Diagnosedienste ... Automatisierung Diagnosedienste
Remote Remote Local
Application
GuideLine C++, C#, COM Softing SDE
AGL Smart Diagnostic API
OTX-Scripte
OTX-Runtime
OTX
OTX
C++, C#, Java, COM
Diagnosedaten MVCI-Server API
MVCI-Server-API
ODX D-PDU-API
BILD 4 Softing Smart Diagnostic Engine (SDE) (© Softing Automotive)
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ENT WICKLUNG Simul ation und Test
BILD 5 Softing SDE als Prototyp von
SOVD des ASAM (© Softing Automotive)
von Bedeutung, wenn die Werkstatt gen wie der Softing SDE bereits heute zu Methodik im Unternehmen implemen
zum Fahrzeug kommen muss, etwa starten: tiert ist, kann die entsprechende Erweite
bei Baumaschinen oder landwirtschaft – Parallelität von Legacy rung nachgerüstet werden. Die Diagnose
lichen Geräten. Hier ist dann auch die und Neuimplementierung bleibt in allen Fällen zuverlässig, da sich
Kombination der Kommunikations – funktionierender ODX-Datenprozess Daten und Laufzeitverhalten nie ändern.
schnittstelle (Vehicle Communication – Durchgängigkeit der Lösung.
Interface, VCI) und einer 4G/5G-fähigen Auch wenn in neuen Anwendungen
FA ZIT
TCU eine außerordentliche Hilfe. durch die Einführung der HPCs erheb
Insbesondere in der Produktion ist die lich mehr Diagnose im Fahrzeug imple Autonomes und elektrisches Fahren
Integration der Softing SDE in das VCI mentiert wird, müssen die heutigen führen zu neuen E/E-Architekturen, die
ein großer Vorteil, weil die komplette Systeme noch Jahrzehnte gewartet und durch die Integration von HPCs im Fahr
Diagnoselösung an der richtigen Stelle repariert werden. Wenn beide Lösungen zeug und die Verbindung ins Internet
im Fahrzeug angesteckt werden kann ähnliche Basisfunktionalitäten verwen auch eine neue Form der Diagnose
und an allen Bandpositionen Diagnose den, dann ist der Umstieg einfacher und ermöglichen. Diese wird aktuell im
abläufe unabhängig vom WLAN-Emp weniger fehleranfällig. Gerade die Ein ASAM e.V. unter dem Namen SOVD stan
fang durchgeführt werden können. Für führung von funktionierenden ODX- dardisiert. Dabei werden die heutigen
eine ECU-Programmierung wird dann Datenprozessen hat durchaus hohen Anwendungsfälle durch neue Fähigkei
keine WLAN-Verbindung mehr benö Aufwand bedeutet – heute sind diese ten ergänzt, die insbesondere die Fern
tigt, Testergebnisse von autarken Abläu Prozesse stabil. Eine Integration der diagnose und spezifische Diagnosen mit
fen im VCI werden an geeigneter Stelle Softing SDE führt da lediglich zu einer und für die HPCs beinhalten. Heute exis
ausgelesen. Neulokalisierung, die Daten liegen dann tierende Lösungen wie die Softing SDE
verschlüsselt auf dem HPC im Fahrzeug, zielen auf dieselben Anwendungsfälle
Freigabeprozeduren bleiben aber, wie und sind in der Praxis erprobt. Sie kön
DIAGNOSE VON MORGEN
sie heute sind. Die Datenverarbeitungs nen sofort eingesetzt und später zu einer
HEUTE BEGINNEN
kette schließlich ist geschlossen: In der standardisierten Lösung erweitert werden.
Der Einsatz eines Standards hat gerade Entwicklung ist die Softing SDE im Ent
in den Fällen Vorteile, in denen verstärkt wicklungstester auf dem PC integriert, in LITERATURHINWEIS
mit anderen Firmen zusammengearbei der Produktion wandert sie ins VCI, und [1] Steffelbauer, M.: Größtmögliche Entw ick
lungseffizienz durch Remote Engineering. In:
tet wird. Es spricht unabhängig davon im Servicefall ist sie im HPC als Teil des ATZelektronik 14 (2019), Nr. 10, S. 36-39
einiges dafür, mit etablierten Umsetzun Fahrzeugs verfügbar. Sobald die SOVD-
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Sonderausgabe 2021 in Kooperation mit Softing Automotive Electronics GmbH, Stefanie Burgmaier | Andreas Funk | Joachim Krieger
Richard-Reitzner-Allee 6, 85540 Haar; Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, Postfach 1546,
PROJEKTMANAGEMENT: Anja Trabusch
65173 Wiesbaden, Amtsgericht Wiesbaden, HRB 9754,
USt-ldNr. DE81148419 TITELBILD: © Softing Automotive Electronics GmbH
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DIAGNOSE- UND TESTLÖSUNGEN BY SOFTING
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