Continental en AWS breiden virtuele ECU-tools uit in 2023

Het technische landschap van de ontwikkeling van motorregeleenheden (ECU) verschuift van hardwaregerichte processen naar cloud-native, softwaregedefinieerde architecturen. Op 17 augustus 2023 kondigde Continental vECU Creator aan, een tool voor virtuele ECU-ontwikkeling binnen het Continental Automotive Edge (CAEdge)-framework, met AWS als cloudprovider. Op dat moment werd de tool gepresenteerd als iets wat nog moest komen, niet als een uitgebracht product. Voor de onafhankelijke tuning- en kalibratiesector betekent deze stap een afscheid van traditionele bench-testmethoden, richting een toekomst die wordt gedomineerd door software-in-the-loop (SIL) en gevirtualiseerde validatiecycli.

Virtualisatie van automotive-software stelt Tier 1-leveranciers zoals Continental in staat softwarefuncties los te koppelen van de fysieke microcontrollers (MCU's) waarin ze uiteindelijk zullen draaien. Door gebruik te maken van de high-performance computing (HPC)-infrastructuur van AWS kunnen ontwikkelaars het gedrag van complexe voertuigsystemen simuleren lang voordat fysieke prototypes worden gebouwd. Deze aanpak speelt in op de toenemende complexiteit van moderne softwaregedefinieerde voertuigen (SDV's), waarin de codebase vaak meer dan 100 miljoen regels code omvat.

Het CAEdge-framework en de opkomst van virtuele ECU's

De kern van het partnerschap tussen Continental en AWS is het CAEdge-platform, een modulaire hardware- en softwareomgeving die is ontworpen om de ontwikkeling van automotive-functies te stroomlijnen. In een traditionele werkwijze moeten kalibratie-ingenieurs wachten op fysieke hardware (vaak aangeduid als ‘A-samples’ of ‘B-samples’) voordat ze softwarelogica kunnen testen. Deze afhankelijkheid veroorzaakt aanzienlijke knelpunten in de ontwikkelingscyclus.

Door de ECU te virtualiseren creëert Continental een ‘digitale tweeling’ van de hardwareomgeving. Deze virtuele ECU (vECU) stelt ontwikkelaars in staat code uit te voeren in een cloudomgeving die de instructieset-architectuur (ISA) van de doelhardware spiegelt. Dit is vooral relevant voor de volgende generatie Continental-platforms, zoals die in high-performance computing-eenheden en zone-controllers. Voor professionele tuners is het begrijpen van de verschuiving naar vECU's cruciaal, omdat dit bepaalt hoe toekomstige kaartstructuren en beveiligingslagen, zoals die in de Simos- en SID-families van Continental, worden ontworpen en beschermd.

Het virtualisatieproces is afhankelijk van AWS-instanties die realtime besturingssystemen (RTOS) en de onderliggende AUTOSAR-stack (AUTomotive Open System ARchitecture) simuleren. Dit maakt massaal parallel testen mogelijk. In plaats van dat één ingenieur één ECU op de testbank test, kunnen duizenden geautomatiseerde testgevallen tegelijkertijd in de cloud worden uitgevoerd, waarbij logicafouten of kalibratie-instabiliteiten in een fractie van de tijd worden opgespoord.

Gevolgen voor onafhankelijke kalibratie- en tuningprocessen

De versnelling van softwareontwikkeling bij OEM's en Tier 1-leveranciers heeft een directe doorwerking op de onafhankelijke aftermarket. Naarmate Continental overgaat op wendbaardere, cloudgeïntegreerde ontwikkeling, zal de frequentie van softwareupdates die via Over-the-Air (OTA)-mechanismen worden uitgerold naar verwachting toenemen. Deze verschuiving maakt een andere aanpak van versiebeheer en softwarecompatibiliteit noodzakelijk voor tuningbedrijven.

Wanneer software in een virtuele omgeving wordt ontwikkeld en gevalideerd, kan het verschil tussen verschillende firmwareversies complexer worden. Tools en functies die traditioneel worden gebruikt voor fysieke ECU-aanpassingen, zoals die in onze ETP-functieset worden belicht, moeten evolueren om de abstractielagen die door virtualisatie worden geïntroduceerd aan te kunnen. De overgang naar cloudgebaseerde ontwikkeling gaat vaak samen met een verschuiving naar meer gecentraliseerde voertuigarchitecturen, waarbij functies die eerder over meerdere kleine ECU's verdeeld waren, worden samengevoegd in één hoogwaardige domeincontroller.

Bovendien stelt het gebruik van AWS-infrastructuur Continental in staat tijdens de ontwikkelingsfase robuustere beveiligingsprotocollen toe te passen. Gevirtualiseerde omgevingen maken het mogelijk versleuteling en Secure Boot-reeksen te testen tegen een breder scala aan gesimuleerde aanvalsvectoren. Voor de tuninggemeenschap betekent dit dat de beveiligingsbarrières in toekomstige Continental-units waarschijnlijk geavanceerder zullen zijn, omdat ze al in een virtuele ‘sandbox’ zijn uitgehard voordat ze de productielijn bereiken.

Virtualisatie en de toekomst van prestatievalidatie

Hoewel fysieke dyno-tests de gouden standaard blijven voor de definitieve prestatievalidatie, bewegen de voorbereidende fasen van kalibratie zich steeds meer naar de virtuele wereld. Het gebruik van AWS-tools door Continental wijst erop dat ‘omgevingsgelijkheid’ (het idee dat de ontwikkelomgeving perfect moet overeenkomen met de productieomgeving) nu een prioriteit is.

Voor onafhankelijke kalibrators roept dit de vraag op of gevirtualiseerde simulatietools uiteindelijk toegankelijk worden voor prestatieoptimalisatie in de aftermarket. Momenteel is de drempel voor hoogwaardige ECU-simulatie aanzienlijk: die vereist diepe toegang tot eigen hardware-abstractielagen (HAL's). Naarmate de industrie zich echter rond platforms als CAEdge standaardiseert, kan de methode om met ECU-logica te werken meer gestandaardiseerd worden, al blijft die technologisch veeleisend.

De overgang naar SDV's verandert ook de aard van wat er ‘getuned’ wordt. In een gevirtualiseerde architectuur kunnen prestatiewinsten niet alleen voortkomen uit het aanpassen van ontstekingstiming of boostdruk, maar ook uit het optimaliseren van de manier waarop verschillende softwaremodules binnen de gevirtualiseerde stack samenwerken. Dit vraagt om een verschuiving van puur mechanisch begrip naar een breder begrip van ingebedde softwaresystemen en cloudintegratie.

Uitdagingen bij de overgang naar cloud-native automotive software

Ondanks de efficiëntie die het partnerschap tussen Continental en AWS oplevert, is de overgang niet zonder hobbels. Een van de belangrijkste uitdagingen is ervoor te zorgen dat aan de eisen voor realtime-latentie wordt voldaan wanneer voertuigfuncties in de cloud worden gesimuleerd. Automotive-regellussen, vooral die voor motordynamiek en veiligheidskritieke systemen, werken op microseconde-schaal. Om deze timingnauwkeurigheid na te bootsen in een gevirtualiseerde, niet-deterministische cloudomgeving zijn zeer gespecialiseerde softwarewrappers nodig.

Daarnaast levert de integratie van verouderde systemen in een modern cloud-native raamwerk moeilijkheden op. Veel bestaande ECU-functies zijn ontworpen voor specifieke hardwarebeperkingen die in de cloud niet bestaan. Continental moet deze functies zorgvuldig overzetten naar het CAEdge-platform zonder hun fundamentele gedrag te wijzigen, een proces dat bekendstaat als ‘bit-exacte’ simulatie. Voor de tuningindustrie betekent dit dat de kaarten en logicatabellen in een productie-ECU nog steeds moeten overeenkomen met de documentatie en patronen die in eerdere generaties zijn vastgelegd.

Voor bedrijven die voor deze architectuurverschuivingen een voorsprong willen houden, is het verkennen van professionele ontwikkelingsroutes essentieel. Middelen zoals de ETP-proefperiode bieden inzicht in hoe moderne tools omgaan met steeds complexere ECU-datasets, in een tijdperk waarin software niet langer een statisch onderdeel is maar een dynamisch, cloudbeheerd middel.

Veelgestelde vragen: softwarevirtualisatie in de auto

Wat is een virtuele ECU (vECU)?
Een vECU is een softwarematige weergave van een fysieke motorregeleenheid. Hiermee kunnen ontwikkelaars ECU-software draaien en testen op standaard pc- of cloudhardware (zoals AWS), in plaats van de fysieke automotive-hardware te vereisen.

Hoe beïnvloedt het partnerschap tussen Continental en AWS tuning in de aftermarket?
Het partnerschap versnelt de ontwikkeling van softwaregedefinieerde voertuigen (SDV's). Dit leidt tot frequentere OTA-updates en meer gecentraliseerde, veilige ECU-architecturen, waarvoor tuners geavanceerdere softwarematige interfacetools nodig hebben.

Verdwijnen fysieke ECU's?
Nee, fysieke hardware is nog steeds nodig om opdrachten in het voertuig uit te voeren. De ontwikkeling, het testen en de kalibratie van de software die op die hardware draait, verschuiven echter naar virtuele omgevingen om tijd en kosten te besparen.

Wat is CAEdge?
Continental Automotive Edge (CAEdge) is een volledig geïntegreerd raamwerk voor hardware en software, ontwikkeld door Continental en AWS. Het biedt de infrastructuur om automotive-software in een cloud-native omgeving te ontwikkelen, uit te rollen en te beheren.