폭스바겐과 Ansys가 새로운 자동차 워크플로를 통해 전자 파워 스티어링 요구 사항을 함께 해결

엔드 투 엔드 모델 기반 툴체인이 자동차 회사가 시스템 안전성과 복잡성을 해결하고 자동화된 스티어링 기능을 향상시키는 데어떤 도움을 주는지 알아보십시오.

최근 통계에 따르면 자율 주행 자동차, 차량 공유 및 배송 서비스가 주류로 받아들여지는 시기가 머지않은 것으로 보입니다. 맥킨지 미래 모빌리티 센터에 따르면 자율 주행은 2035년까지 3,000억~4,000억 달러의 수익을 창출할 수 있을 것으로 예상됩니다. 이것은 자율 주행 차량(AV) 개발에 이미 투자한 상표 부착 생산업체(OEM) 및 티어 공급업체에게 좋은 소식입니다. 그러나 성공 여부는 새로운 기술적 역량 및 안전에 대한 우려 사항을 해결할 수 있는 능력 등여러 요소에 의해 좌우됩니다.

폭스바겐은 첨단 전자 파워 스티어링(EPS) 시스템을 개발하면서 급변하는 자동차 환경과 자율 주행으로의 발전에 발맞추기 위해 노력하고 있습니다. 폭스바겐은 EPS 성능과 안전성을 빠르게 향상시켜 요구 사항 임계값을 충족하는 동시에 브랜드 고유의 정확하고 반응성이 뛰어난 핸들링을 개선하기 위해 Ansys 소프트웨어를 사용합니다.

폭스바겐 AG의 소프트웨어 시스템 및 도구 책임자인 Johannes Grau 박사는 "안전이 중요한 개발 프로젝트에서 사용하기 위해 특별히 개발된 소프트웨어 도구가 툴체인에 가치를 더합니다."라며 "Ansys 제품은 자격 평가 기준에 있어 매우 중요한 부분입니다."라고 얘기합니다.

미래를 대비하는 자동차 전문 지식 구축

오늘날의 EPS 시스템은 다양한 시나리오에서 스티어링 프로세스를 폭넓게 제어할 수 있는 기능을 갖추고 있으므로 훨씬 복잡합니다. 따라서 최신 자동차는 이미 차선 유지 보조, 고속도로 시나리오에서의 일시적 자율 주행, 셀프 가이드 주차 및 심지어는 자동 무인 호출까지 포함한 다양한 자동화 기능을 사용할 수 있습니다.

미래를 내다보면 다음 발전 단계는 운전자와 앞바퀴 사이에 기계적 연결이 없는 시스템 즉, Steer-by-wire 시스템이 될 것입니다. 이러한 스티어링 시스템은 고도의 자율 주행(SAE 레벨 3 이상)을 가능하게 하며, 결국 스티어링 휠 또는 사람의 폴백 없이 무인 제어로 발전할 것입니다. 이러한 관점은 가능한 모든 시나리오에서 차량 제어를 유지하는 장애 운영 시스템의 필요성을 보여줍니다.

승차감과 핸들링은 주로 스티어링 감각에 의해 결정되기 때문에 스티어링 시스템 개발은 폭스바겐에서 매우 중요한 일입니다. 운전상의 변화는 차량 소프트웨어의 기능으로서 밀리초 단위의 차이로 귀결되는 경우가 많습니다. 오늘날 운전자가 여전히 무의식적으로 느끼는 이러한 겉으로 드러나지 않는 차이는 흔히 성능에 대한 명확한 판단으로 이어집니다. 자율 주행의 경우 운전자 입력이 부족하기 때문에 이 평가는 훨씬 복잡해집니다.

현재 폭스바겐은 프리미엄 플랫폼 전기차(PPE) 차량에 통합할 수 있는 첨단 모듈식 스티어링 시스템을 개발 중입니다. 혼합체에 추가적으로 소프트웨어 구성 요소를 추가하면 운전자 경험에 중요한 맞춤형 "스포츠" 느낌을 제공하는 데 도움이 됩니다. 특히, 스티어링 시스템 소프트웨어는 모델별 경험에 적용할 수 있는 동작을 제공하면서도 PPE 라인업 전체에 걸쳐 성능에 대한 전반적인 브랜드 기대치와의 일관성을 유지해야 합니다. 이를 통해 폭스바겐은 갑작스러운 스티어링 보조 기능 상실 또는 의도치 않은 스티어링을 포함하여 AV 기능과 관련된 도로상의 위험을 완화합니다.

자율 주행 환경에서 성공적인 EPS 개발을 수행하는 데 필요한 복잡성을 충족하기 위해 여러 영역과 다중 물리 전반에 걸쳐 테스트가 필요했습니다. 시스템 하드웨어, 소프트웨어 및 메커니즘을 모두 고려해야 합니다. 이는 750,000라인의 코드를 생성하는 비용 효율적인 소형 전자 제어 장치(ECU)에 대해 8,000개 이상의 요구 사항에 대한 테스트, 유효성 검사 및 검증을 책임지는 약 150명의 폭스바겐 엔지니어에게 있어 엄청난 과제입니다.

더 복잡한 문제로, 소프트웨어 시스템 구성 요소의 연이은 분석에 필요한 모든 테스트 사례를 실행하는 데는 24시간 이상이 걸립니다. 시간과 비용 측면에서 경쟁력을 유지하기 위해 폭스바겐은 프로세스와 제품 모두를 간소화하는 속도를 높여야 했습니다.

Ansys 수석 애플리케이션 엔지니어인 Soeren Schreiner는 "적응성이 뛰어나야 하는 솔루션은 복잡성과 변동성이 높은 동시에 비용에 민감하고 안전해야 합니다."라며 “안전은 개발 비용의 대부분을 차지하는 요소입니다.”라고 얘기합니다.

단일 툴체인에서 ISO 26262 ASIL-D 및 ASPICE L2 준수

자율 주행 기술은 하드웨어와 소프트웨어의 조합을 통해 운전자의 입력 없이 작동합니다.. 이 경우 AV 하드웨어는 시스템 소프트웨어에 의해 구성되고 컴파일되는 데이터 수집을 담당합니다. 그런 다음, 이 정보는 머신 러닝 알고리즘 또는 실제 시나리오를 해석하도록 훈련된 코드 라인을 통해 처리됩니다.

폭스바겐 엔지니어는 안전성을 증명하기 위해 의무 안전 표준에 따라 시스템 소프트웨어를 개발했음을 적극적으로 입증해야 합니다. 이를 위해서는 국제 표준화 기구(ISO)에서 발행한 전기 또는 전자 차량 시스템의 기능 안전에 대해 국제적으로 인정되는 표준인 ISO 26262를 준수해야 합니다. ASIL-D는 EPS와 같은 안전 관련 전기 및 전자(E/E) 시스템의 개발을 지원하는 데 사용되는 프레임워크를 확립하는 ISO 26262의 구성 요소입니다.

또한 폭스바겐의 스티어링 시스템은 ASPICE L2 요구 사항을 준수해야 합니다. ASPICE는 자동차 개발 시 임베디드 소프트웨어의 모범 사례를 정의합니다. 레벨 2(L2)에서는 ASPICE 표준을 거의 또는 완전히 충족하는 작업 결과물을 안정적으로 제공할 수 있는지 검증합니다.

Ansys SCADE Architect, SCADE Suite, SCADE Test 및 SCADE LifeCycle 개발 도구를 사용하여 엔드 투 엔드 모델 기반 시스템 및 소프트웨어 설계 툴체인을 만들 수 있었습니다. 새로운 툴체인은 폭스바겐이 소프트웨어를 효율적으로 개발하고 배포할 수 있도록 지원하는 동시에 매우 복잡한 안전 관련 시스템의 일부로 ISO 26262 ASIL-D 및 ASPICE L2 안전 제약 조건을 준수할 수 있도록 지원합니다.

Schreiner는 "폭스바겐과 함께 개발한 것은 매우 효율적이고 유연한 워크플로입니다."라며 “이 프로세스를 통해 소프트웨어 설계 모델 및 기능 테스트 프로젝트와 자동으로 동기화되는 복잡한 다단계 소프트웨어 아키텍처 모델을 지정하고 유지 관리하는 동시에 완전한 요구 사항 추적성을 구현할 수 있습니다.”라고 얘기합니다.

또한 툴체인을 원활하게 하기 위해 SCADE Suite 및 SCADE Test 소프트웨어는 폭스바겐이 규정을 준수하는 데 필요한 활동을 줄였습니다.

Grau는 "소프트웨어 도구 검증이 도구 개발의 일부인 소프트웨어 개발 도구를 사용하면 툴체인에 가치를 더할 수 있습니다."라며 “Ansys SCADE Suite 소프트웨어와 같은 검증된 도구는 안전 관련 개발 프로세스 내에서 검토 비용을 줄일 수 있는 가능성을 제시합니다.”라고 얘기합니다.

SCADE 소프트웨어 솔루션으로 비밀 코드 해독

SCADE 플랫폼의 소프트웨어는 폭스바겐의 모델 기반 EPS 시스템 및 소프트웨어 설계 툴체인을 구축하는 데 핵심적인 역할을 했습니다. 다음과 같은 특징을 통해 자율 주행 차량 기능의 안전성을 향상시키는 데 독보적인 위치를 유지합니다.

• 폭스바겐은 정규화된 코드 생성, 모델 기반 테스트 및 reporting을 통해 모델 수준에서 모든 ISO 26262 관련 활동(테스트, 적용 범위, 검토)을 소스 코드에 대해 반복할 필요가 없다고 주장할 수 있습니다. 이를 통해 엔지니어는 코드에 표시된 대로 모델의 동작 방식을 입증하는 데 일반적으로 필요한 연이은 테스트를 건너뛸 수 있습니다.
• ECU를 위한 개방형 표준화 아키텍처를 개발 및 구축하여 확장성을 높이는 AUTOSAR 또는 자동차 개방형 시스템 아키텍처 호환 소프트웨어 생성. 이 표준은 서로 다른 회사 또는 티어 공급업체에서 제작된 구성 요소를 조립하고 상호 간에 성공적으로 통신할 수 있도록 인터페이스를 서로 조정하는 데 주로 사용됩니다.

자세한 내용

Ansys는 ISO 26262 인증을 획득한 모델 기반 개발 툴체인인 SCADE Suite 소프트웨어에서 OEM을 위한 안전이 중요한 소프트웨어 인증 프로세스에서 위험을 제거하는 첨단 도구를 제공합니다.

최신 웨비나 ISO 26262 안전 분석: 기능 안전을 위한 경로 간소화에서 자세한 내용을 알아보십시오.