Die Gründung von Embedded Software
Hintergrund der Gründung des Unterteams
Mit der Entscheidung, in der Saison 20/21 den ersten elektrisch angetriebenen Rennwagen in der Geschichte von GET racing zu entwickeln haben sich einige grundlegende Dinge im Team verändert.
Dazu gehört eine neue Struktur der mechanischen und elektrotechnischen Unterteams. In diesen zum Teil neuen Unterteams wird, soweit möglich, das komplette elektrotechnische System intern gefertigt. Dazu gehört unter anderem der Akku, welcher mit bis zu 404V sowohl das Low-Voltage, als auch High-Voltage System versorgt und mit selbstentwickeltem Akkumanagement betrieben wird.
Um den Gleichstrom aus dem Akku zu Wechselstrom zum Betreiben der Emrax 188 Elektromotoren zu wandeln, kommt ein selbst entwickelter Inverter zum Einsatz.
Neben diesen vor allem sicherheitskritischen Bauteilen wird auch der Rest des elektrischen Systems selbstentwickelt, wozu unter anderem der zentrale Fahrcontroller, das Low-Voltage Akkumanagement sowie verschieden Sensor- und Leistungsknoten gehören.
Um solch ein komplett selbst entwickeltes System zu betreiben, ist nicht nur die Entwicklung von anspruchsvoller Hardware notwendig, sondern auch von eingebetteter Software für einige Microcontroller, welche die präzise und sichere Funktion dieser Bauteile sicherstellt.
Aufgaben des Unterteams
Daher wurde diese Saison das Embedded Software Team gegründet, welches sich dediziert mit der Software auf dem Fahrzeug auseinandersetzt. Dabei muss nicht nur Software entwickelt werden, welche die Funktionen auf dem jeweiligen Bauteil sicherstellt, sondern auch im Gesamtsystem funktioniert und sich mit den anderen Bauteilen integrieren lässt.
Der erste Schritt des neuen Unterteams war die Planung und Entwicklung eines Gesamtkonzeptes in enger Zusammenarbeit mit den elektrotechnischen Unterteams,
da das Gesamtsystem sowohl in Hardware auf dem Auto als auch in Software konzeptioniert werden muss.
Dazu gehört, welcher Controller welche Aufgaben übernimmt, welche Funktionen dezentral und welche zentral gesteuert werden, aber vor allem auch. wie das Fahrzeug sicher betrieben werden kann.
Da das Fahrzeug mit einem Hochvoltnetz betrieben wird und der Fahrer sich in diesem Prototyp befindet, muss sichergestellt werden, dass der Fahrer bei jeder möglichen Fehlfunktion völlig geschützt bleibt. Aber auch Schäden am Fahrzeug durch Fehlfunktionen sollen nach Möglichkeit verhindert werden.
Dazu muss die Integrität von Signalen geprüft werden, sichergestellt werden, dass alle kritischen Sensorwerte regelmäßig übermittelt werden und im Fehler das gesamte System schnell und sicher heruntergefahren werden.
Um die einzelnen Controller im Gesamtsystem zu integrieren, kommt ein CAN-Bus zum Einsatz, welcher bis heute Industriestandard im Automotive-Bereich ist. Dieses Bus Netzwerk arbeitet nachrichtenbasiert, wobei immer die höchst priorisierte Nachricht Vorrang hat. Auch die Auslegung unseres CAN-Bus und die Planung der einzelnen Nachrichten sind Aufgabe des Embedded Software Unterteams.
Zur Überwachung des Gesamtsystems, aber auch zur Fehlersuche und Weiterentwicklung wird im Unterteam außerdem der sogenannte Datalogger entwickelt. Dieser ist Teil eines Livetelemetriesystems und decodiert alle CAN Nachrichten um deren Inhalte in Echtzeit in einer Datenbank zu speichern.
Unter der Leitung des Embedded Software Unterteams steht außerdem ein kleines Team von Webentwicklern, welche das Webinterface des Wagens entwickeln. Dieses ist der andere Teil des Livetelemetriesystems und zeigt die vom Datalogger gesammelten Daten in Graphen aufbereitet an.
So lässt sich neben der Strecke das Verhalten der Bauteile überwachen und ungewöhnliches Verhalten feststellen, bevor es einen kritischen Wert erreicht.
Über das Webinterface sollen sich außerdem Parameter und Fahrverhalten des Wagens einstellen, als auch neue Software auf die zumeist schlecht erreichbaren Platinen schreiben lassen.
So sticht letztendlich immer wieder die interdisziplinäre Kommunikation mit anderen Unterteams heraus, welche das Arbeiten im Unterteam besonders spannend macht.