Refabrikation von CAN basierten

Projektstand CAN Reman / Project Status Report
Vorstellung der Ergebnisse zum
Opel Vectra C Getriebesteuergerät
Presentation of the findings on the
Opel Vectra C TCM
13.04.2010
Matthias Albrecht
Kirsten Bohr
Constantin Brückner
Sascha Englert
Josef Käufl
Peter Lang
Fraunhofer Projektgruppe Prozessinnovation
Universität Bayreuth
Inhalt
Index
Bestandsaufnahme / Overview
• Testsysteme / Testsystems
• Steuergeräte im Detail / ECU in detail
• Restbus- und Hardwaresimulation für das Getriebesteuergerät /
Restbus- und Hardwaresimulation for the transmission control module
Parametrisierung / Parameterization
• Anlernvorgang / ECU training
Diagnose / Diagnosis
• Eckdaten / Parameters
• Möglichkeiten durch Diagnosezugriff / Opportunities of diagnostic services
Steuergeräte-Software einspielen / ECU Softwareflashing
• Eckdaten / Parameters
• Seed-Key Problematik / Seed-Key problem
• Softwarebeschaffung / Softwaresourcing
• Geplante Aktivitäten / Planned activities
• Entwicklung von Prüfgeräten / Development of Test Equipment
Inhalt
Index
Bestandsaufnahme / Overview
• Testsysteme / Testsystems
• Steuergeräte im Detail / ECU in detail
• Restbus- und Hardwaresimulation für das Getriebesteuergerät /
Restbus- und Hardwaresimulation for the transmission control module
Parametrisierung / Parameterization
• Anlernvorgang / ECU training
Diagnose / Diagnosis
• Eckdaten / Parameters
• Möglichkeiten durch Diagnosezugriff / Opportunities of diagnostic services
Steuergeräte-Software einspielen / ECU Softwareflashing
• Eckdaten / Parameters
• Seed-Key Problematik / Seed-Key problem
• Softwarebeschaffung / Softwaresourcing
• Geplante Aktivitäten / Planned activities
• Entwicklung von Prüfgeräten / Development of Test Equipment
Genutztes Testsysteme
Used Testsystems
•Testfahrzeug / Test vehicle
• Getriebe
Getriebeblock /
Transmission block
Solenoidenblock /
Solenoid block
Steuergerät /
ECU
• 3x Austauschsteuergeräte /
3x Replacement ECU
Vorhandene Getriebesteuergeräte im Überblick
Available TCMs (overview)
Steuergerät
Details
Steuergerät
Details
- Opel Insignia 2,0 + 2,8 dm³
Benziner /
Opel Insignia 2,0 + 2,8 dm³
gasoline
- von MPO unbehandelt /
untouched by MPO
- Opel Vectra C / Opel Vectra C
- Alphacode PD entspricht
Motorisierung 1,9 DTH /
Alphacode PD corresponds to
1,9 dm³ DTH
- Steuergerät aus Ersatzgetriebe /
ECU for replacement
transmission
- Opel Vectra C 1,9 dm³ DTH /
Opel Vectra C 1,9 dm³ DTH
- Alphacode PL und PK
entsprechen Opel Zafira B /
Alphacode PL and PK correspond
to Opel Zafira B
- von MPO unbehandelt /
untouched by MPO
- Opel Vectra C / Opel Vectra C
- Alphacode PS entspricht
Motorisierung 1,9 DTH /
Alphacode PS corresponds to 1,9
dm³ DTH
- Steuergerät aus Testfahrzeug/
ECU for test vehicle
- Opel Zafira B / Opel Zafira B
- Vorgeschichte unbekannt /
unknown history
Vorhandene Getriebesteuergeräte im Überblick
Available TCMs (overview)
Steuergerät
Details
- Opel Insignia 2,0 + 2,8 dm³
Benziner /
Opel Insignia 2,0 + 2,8 dm³
gasoline
- von MPO unbehandelt /
untouched by MPO
- Opel Vectra C 1,9 dm³ DTH /
Opel Vectra C 1,9 dm³ DTH
- Alphacode PL und PK
entsprechen Opel Zafira B /
Alphacode PL and PK correspond
to Opel Zafira B
- von MPO unbehandelt /
untouched by MPO
- Opel Zafira B / Opel Zafira B
- Vorgeschichte unbekannt /
unknown history
Das Steuergerät ist für das Testfahrzeug (Opel Vectra C)
einsatzfähig, obwohl der Alphacode auf einen Opel Zafira B
hinweist!
The ECU is usable in the test vehicle (Opel Vectra C), although
the alpha code indicates to an Opel Zafira B!
Restbus- und Hardwaresimulation für das Getriebesteuergerät
Restbus- and Hardwaresimulation for TCM
Wahlhebel/
Gearshift
Sensor TCM/
Sensor TCM
Sensor TCM/
Sensor TCM
Öl-Temp. /
Oil Temp.
Sensor I/O
D +/- manuell / D +/- manual
Turbineneingangsdrehzahl / input revolution signal
Getriebeausgangsdrehzahl / vehicle speed signal
Getriebeöltemperatur / gearbox oil temperature
TCM
Fahrzeuggeschwindigkeit / vehicle speed
kein Nutzdaten – nur Präsenz / no payload – presents required only
Gaspedalstellung, Motordrehzahl, Kickdown / accelerator position, engine rpm, kickdown
manuell D aktiv/inaktiv / manual D active / inactive
CAN
Gateway
Klemme 15
Ignition on
ECM
CIM
ABS
Restbus- und Hardwaresimulation für das Getriebesteuergerät
Restbus- and Hardwaresimulation for TCM
Simulation der Sensoren /
Sensors simulation
Restbussimulation
Restbus- und Hardwaresimulation für das Getriebesteuergerät
Restbus- and Hardwaresimulation for TCM
Simulation der Sensoren /
Sensors simulation
Restbussimulation
Inhalt
Index
Bestandsaufnahme / Overview
• Testsysteme / Testsystems
• Steuergeräte im Detail / ECU in detail
• Restbus- und Hardwaresimulation für das Getriebesteuergerät /
Restbus- und Hardwaresimulation for the transmission control module
Parametrisierung / Parameterization
• Anlernvorgang / ECU training
Diagnose / Diagnosis
• Eckdaten / Parameters
• Möglichkeiten durch Diagnosezugriff / Opportunities of diagnostic services
Steuergeräte-Software einspielen / ECU Softwareflashing
• Eckdaten / Parameters
• Seed-Key Problematik / Seed-Key problem
• Softwarebeschaffung / Softwaresourcing
• Geplante Aktivitäten / Planned activities
• Entwicklung von Prüfgeräten / Development of Test Equipment
Anlernvorgang – Angepasstes Schalten
ECU training – adjusted shifting
Diagnose / Parametrisierung
Diagnosis / Parameterization
Schematische Darstellung des Anlernvorgangs eines GStg / Schematic of a ECU training
Problematik / Problem
Das Diagnosegerät „Tech2“ biete die Option Getriebesteuergeräte (GStg) zu Parametrisieren bzw. dessen Parametersatz zu
löschen. Dieser Parametersatz bewirkt ein angepasstes Schalten.
The diagnostic tester „Tech2“ (OEM Product) offers the option of setting or deleting the parameter set of the TCM.
This parameter is responsible for the adjusted shifting.
Erkenntnis / Finding
Der Parametersatz kann manuell (garage shift control learning) oder während eines normalen Fahrzykluses eigenständig
angelernt (shift control learning) werden.
Die im Getriebesteuergerät enthaltene FIN kann mit Hilfe eines Diagnoseservices geändert werden. Die ist notwendig, wenn
das Steuergerät in einem anderen Fahrzeug verwendet werden soll (siehe auch Kapitel Flashen).
The parameter set could be trained manually (garage shift control learning), or independently during a normal drive cycle
(shift control are learning).
The VIN is stored in the TCM, but it could be changed by using a diagnostic service. This is required, if the TCM is used in
another vehicle (see also Chapter flashing).
Inhalt
Index
Bestandsaufnahme / Overview
• Testsysteme / Testsystems
• Steuergeräte im Detail / ECU in detail
• Restbus- und Hardwaresimulation für das Getriebesteuergerät /
Restbus- und Hardwaresimulation for the transmission control module
Parametrisierung / Parameterization
• Anlernvorgang / ECU training
Diagnose / Diagnosis
• Eckdaten / Parameters
• Möglichkeiten durch Diagnosezugriff / Opportunities of diagnostic services
Steuergeräte-Software einspielen / ECU Softwareflashing
• Eckdaten / Parameters
• Seed-Key Problematik / Seed-Key problem
• Softwarebeschaffung / Softwaresourcing
• Geplante Aktivitäten / Planned activities
• Entwicklung von Prüfgeräten / Development of Test Equipment
Eckdaten zur Diagnose
Diagnosis parameter
• Als Transportprotokoll wurde ISO TP (ISO 15765-2) genutzt. /
Transportprotokoll ISO TP (ISO 15765-2) is used.
• Das verwendete Diagnoseprotokoll scheint ein Opel eigenes Protokoll, der GMW 3110 (General Motors Worldwide) / ISO 15765-2, zu
sein. Dieses ist wiederum eine Mischung aus KWP2000 (ISO 14230-3) und dessen Weiterentwicklung UDS (ISO 14229/15765-3). Eine
genaue Spezifikation zur GMW 3110 konnte nicht beschafft werden. /
The used diagnostic protocol seems to be an Opel internal protocol, the GMW 3110 (General Motors Worldwide) / ISO 15765-2.
Obviously, it is a mixture of KWP2000 (ISO 14230-3) and UDS (ISO 14229/15765-3).
The specification for GMW 3110 is not available.
• Es wurden folgende Diagnosefunktionen untersucht und nachgebildet:
• Fehlerspeicher lesen und löschen.
• Vom Getriebe ermittelte Sensordaten auslesen.
• Erweiterte Diagnosefunktionen (Flashvorgang)
Analyzed diagnostic functions:
• Read and delete the fault memory
• Read transmission sensor information.
• Extended diagnostic functions (flash process)
Möglichkeiten durch Diagnosezugriff
Opportunities of diagnostic services
Fehlerspeicherinformationen liefern erste Eindrücke über Fehlersituationen und den allgemeinen
Ausgangszustand des Getriebes bzw. Getriebesteuergerätes.
The fault memory provides a first impression about the general initial state of the gearbox and the
TCM.
Sensordaten stellen dem Nutzer eine große und tiefe Informationsvielfallt über interne Sensoren und
verarbeitet Nutzdaten zur Verfügung.
The Sensors provide the user with large and deep number of Information about the internal sensors
and the processed CAN payload.
Aktion / Activity
Öltemperatur prüfen
Drehzahlsensor mit Motordrehzahl (CAN) vergleichen
Via Soft- oder Hardware Gangwechsel stimulieren
Drücke der Solenoiden prüfen




Stromaufnahme an Solenoiden prüfen

Test oil temperature

Compare rotational speed sensor with Engine rpm (CAN)
Stimulate gear shift via soft- or hardware

Test pressure of the Solenoids

Test the power consumption of the Solenoids

Ergebnis / Result
Interner Sensor i.O. / n.i.O.
Interner Drehzahlsensor i.O. / n.i.O.
Ansteuerung der Solenoiden i.O. / n.i.O.
interne Druckverhältnisse liefern
Auskunft über Hydraulik
fehlerhafte Solenoiden aufspüren
Internal Sensor pass / fail
Internal rotational speed sensor pass / fail
Activation of the Solenoid pass / fail
Internal pressure conditions provide
information about the hydraulics
find defective Solenoids
Fehlerspeicher löschen um einen einwandfreien Auslieferzustand des Getriebes zu komplettieren
Clear fault memory to provide a proper delivery status.
Höhere Diagnosefunktion wie Flashen (siehe folgendes Kapitel)
Extended diagnostic services like flashing (see next Chapter flashing).
entwickeltes Diagnose-Panel (CANoe)
developed Diagnostic-Panel (CANoe)
Inhalt
Index
Bestandsaufnahme / Overview
• Testsysteme / Testsystems
• Steuergeräte im Detail / ECU in detail
• Restbus- und Hardwaresimulation für das Getriebesteuergerät /
Restbus- und Hardwaresimulation for the transmission control module
Parametrisierung / Parameterization
• Anlernvorgang / ECU training
Diagnose / Diagnosis
• Eckdaten / Parameters
• Möglichkeiten durch Diagnosezugriff / Opportunities of diagnostic services
Steuergeräte-Software einspielen / ECU Softwareflashing
• Eckdaten / Parameters
• Seed-Key Problematik / Seed-Key problem
• Softwarebeschaffung / Softwaresourcing
• Geplante Aktivitäten / Planned activities
• Entwicklung von Prüfgeräten / Development of Test Equipment
Eckdaten zum Flashvorgang
Parameters of Softwareflashing
• Der Flashvorgang findet in einer „geschützten Session“ der Diagnose statt. Hierzu findet eine Sicherheitsabfrage statt, vergleichbar mit
einer Passwortabfrage. Das richtige Passwort ist unbekannt.
The flash process will be done in a protected diagnostic session. To enter these protected diagnostic session a security access is required,
similar to a password protection. The correct key is unknown.
• Nach einem erfolgreich abgeschlossenen Flashvorgang muss / kann eine neue Teilenummer und / oder eine neue VIN (Vehicle
Identification Number) in das GStg geschrieben werden.
After a successful flash process a new part number and / or a
new VIN (Vehicle Identification Number) should / could to be
written into the TCM.
• Die aufzuspielende Software ist nicht frei verfügbar
und muss über andere Kanäle beschafft werden.
The TCM software is not free available and needs
to be sourced by other channels.
• Dieser Vorgang kann ohne Fahrzeug realisiert werden.
Flash process can be realized outside the vehicle.
Ergebnis / Result
Es konnten erfolgreich Steuergeräte anderer Fahrzeugmodelle
(Opel Zafira B) mit Software für Opel Vectra C Steuergeräte
umprogrammiert werden. Abschließend muss / kann eine neue
VIN eingespielt werden.
A TCM of another car models (Opel Zafira B) is successfully
reprogrammed with software for Opel Vectra C ECU. After the
reprogramming a new part number and / or a new VIN (Vehicle
Identification Number) should / could be written to the TCM.
Software zum Flashen mit CANoe / Software for flashing with CANoe
Seed-Key Problematik
Seed-Key Problem
Will man einen Schreibvorgang auf die interne Software des Steuergerätes realisieren muss eine Sicherheitsabfrage erfolgreich
absolviert werden. Dazu Schickt das Steuergerät einen „Seed“ an den Nutzer / das Testgerät, woraufhin dieser / dieses mit einem
gültigen Key antwortet.
To realize a successful TCM flash process the security access needs to be completed successfully. Therefore after the request the
TCM sends a „Seed“ to the user / diagnosis tool. With this „Seed“ the user / diagnosis tool calculates a valid Key and send it back to
the TCM.
Problematik / Problem
10 s
1 Anfrage = 10 Sekunden Wartezeit
1 Request = 10 Timeout period
x
65535
216 max. falsche Antworten
216 max. invalid keys
Lösungsansatz / Solution
Hinter dem security access liegt eine mathematische
Funktion, welche es zu erfassen gilt um den Vorgang zu
optimieren.
Behind the security access there is a mathematical function
which needs to be identified in order to optimize the
process.
Die Prozesssicherheit steigt mit der Anzahl der analysierten
Steuergeräte.
The process reliability is increasing with the number of
analyzed TCMs.
=
7,6 d
max. 1 Woche Zeitaufwand pro Steuergerät
max. 1 week time consuming per TCM
Softwarebeschaffung
Software sourcing
Da eine Vervielfältigung von Steuergeräte-Software
sowohl durch Opel als auch durch deren Zulieferer
Flashvorgang
Flash process
nicht gewünscht wird, ist diese nur auf
eingeschränkte Weise zu beschaffen.
Der einfachste Weg der Softwarebeschaffung ist
hierbei das Mitschneiden der übertragenen Daten
GStg-3
GStg-2
GStg-1
bei einem Flashvorgang in einer Vertragswerkstatt.
The unlicensed copying ECU software is not
wanted by Opel and their suppliers. So the
availability is limited. The easiest way to get the
Schematische Darstellung des Mitschneidens und Vervielfältigens der benötigten Software.
Schematic of the recording and copying of the ECU Software
software is the recording of the data transfer
during a flash operation at a authorized dealer .
ACHTUNG: Eine kommerzielle Nutzung verstößt sowohl gegen das angloamerikanische Urheberrecht als auch gegen das
kontinentaleuropäische Copyright. Somit kann dieser Vorgang als Diebstahl nach §242 des deutschen Strafgesetzbuches als auch nach
kontinentaleuropäischem Recht zur Anzeige gebracht werden!
Attention: Commercial use contravene Anglo-American copyright as well as the Continental European copyright. This process could be
seen as a theft pursuant to § 242 of the German Penal Code and Continental European law!
Geplante Aktivitäten
Planned activities
Zeitaufwand für die Key-Bestimmung zu minimieren / Minimize the required time to find a key
Um den mathematischen Zusammenhang zwischen Seed und Key besser nachzubilden wird dieser Zusammenhang mit Hilfe von 20
weiteren Steuergeräten untersucht.
Mit diesen Daten wird versucht den Zeitaufwand für die Key-Bestimmung zu minimieren.
To approximate the mathematical relationship between Seed and Key more exactly this relationship is studied with the 20 more
ECUs.
With this data the required time to find a key should be minimized.
Geplante Aktivitäten
Planned activities
Robustheit des Flash-Prozesses zu erproben / Test the robustness of the flash process
Bisher wurde das „Um-flashen“ ein mal (mangels weiterer Steuergräte) in Richtung von Opel Zafira B auf Opel Vectra C
durchgeführt. Hier war der Erfolg an der veränderten K-Matrix ersichtlich. Weitere Versuche konnten nur von Opel Vectra C auf
Opel Vectra C durchgeführt werden. Ein Erfolg ist dabei lediglich an der positiven Antwort auf die Diagnoseanfragen abschätzbar.
Ein Unterschied in Steuergeräteverhalten ist nicht vorhanden, somit kann ein Erfolg nicht sichergestellt werden.
Um die Robustheit des Flash-Prozesses zu erproben wird im nächsten Schritt die Software für den Opel Zafira B beschafft. Diese
wird benötigt, um eine ECU zwischen zwei Softwareversionen hin und her zu flashen. Das unterschiedliche Verhalten der
Softwareversionen, bzw. die abweichende K-Matrix ermöglicht so eine schnelle und zuverlässige Überprüfung des Erfolgens des
Flashprozesses.
Ziel ist es, ein Opel Vectra TCM auf einen Opel Zafira B TCM „um-zu-flashen“. Dies ist mit dem Original Opel Diagnosegärt (Tech2)
nicht möglich.
So far, the reflashing in direction of Opel Zafira B to Opel Vectra C was done once (more Opel Zafira B TCMs were not available). In
this case, the success could be evaluated by the modified VMM (Vehicle Message Matrix). Furthermore tests have been performed in
flashing from Opel Vectra C to Opel Vectra C. Here the success could be evaluated by the positive response of the diagnostic
requests only. A difference in behavior is not available, so the success could not be guaranteed.
To test the robustness of the flash process in the next step the Opel Zafira B software needs to be sourced. This software is required
to flash an ECU with two different software versions. The different behavior of the software versions allows a fast and reliable
evaluation of the flash process.
The aim is to reflash an Opel Vectra TCM with an Opel Opel Zafira B Software. This is even not possible with the original Opel
diagnostic tester (Tech2).
Entwicklung von Testsystemen – PC Lösung
Development of test systems – PC solution
Einsatzbereich / Application area
Der denkbare Einsatzbereich reicht vom schnellen Eingangstest von Steuergeräten bis hin zur Anbindung an
vorhandene Prüfsysteme.
The possible area of application ranges from a fast initial test of ECUs up to connecting to existing test
systems.
Vorteile / Pro
• Komplexe Auswertungen möglich. (Ergebnisse in Excel Dateien etc.)
• Einfache Fernwartung via Internet möglich. (VNC Viewer)
• Jederzeit sehr einfach aktualisierbar.
• Sehr flexibel bei der Gestaltung der gewünschten Benutzeroberfläche.
• Auf nahezu allen PCs lauffähig.
• Complex evaluations possible. (Results in Excel files, etc.)
• Easy remote maintenance via Internet. (VNC Viewer)
• Always easy updateable.
• Flexible in the design of the required user interface.
• Runs on almost all PCs.
Nachteile / Contra
• Evtl. teure Softwarelizenzen nötig.
• Hardwareschnittstellen nötig (I/O-Schnittstellenkarte (optional), CAN-Schnittstellenkarte).
• Hohe Störanfälligkeit für Hardware bezüglich der Einsatzumgebung.
• Expensive software licenses maybe required.
• Hardware interfaces (I / O interface card (optional), CAN interface card) are required.
• High susceptibility of hardware as regards the operating environment.
Entwicklung von Testsystemen – Testkoffer
Development of test systems – Test box
Einsatzbereich / Application area
Ein Testkoffer bietet eine kompakte, robuste und mobile Möglichkeit Eingangsfunktionstests an
Steuergeräten zu realisieren.
A test box is a compact, robust and portable way to realize initial function tests of ECUs.
Vorteile / Pro
• Hoch mobil und auch von ungeschultem Personen zu bedienen.
• Vergleichsweise billig in der Anschaffung.
• Auch für industrielle Einsatzgebiete ausführbar.
• Initiale Funktionsüberprüfung und Flashvorgang realisierbar.
• Mobile and easy to operate also by untrained persons.
• Low cost solution in compare to other once.
• For industrial use also.
• Initial function tests and flash operations realizable.
Nachteile / Contra
• Funktionsumfang lässt sich im Nachhinein nur schwer erweitern.
• Difficult to expand function volume.
Entwicklung von Testsystemen – Prüfstand
Development of test systems – Test bench
Einsatzbereich / Application area
Transfer der Forschungsergebnisse auf die vorhandene Technik des Getriebeprüfstandes um einen möglichst realistischen und
vollständigen Test des Steuergerätes im Verbund mit dem Getriebe zu gewährleisten.
Transfer the research results to the existing transmission test bench technology to realize a most realistic and complete test of the
ECU and transmission together in combination.
Vorteile / Pro
• Vollständige Simulation aller Ein- und Ausgänge des Steuergerätes möglich.
• Test des Steuergerätes im Verbund mit dem Getriebe.
• Verhalten des Steuergerätes unter Lastsituationen prüfbar.
• Garantie über Funktion des Getriebes mit dem Steuergerät kann gegeben werden.
• Sensoren/Aktoren des Getriebes können mittels Diagnosefunktion überprüft werden.
• Full simulation of all in- and outputs of the ECUs.
• Test of the ECU in conjunction with the transmission.
• Behavior of the ECU under load situations could be tested.
• Warranty could be issued for the function of transmission and ECU.
• Sensors / actuators of the transmission could be tested by diagnostic functions.
Nachteile / Contra
• Ggf. Neukauf an Hardware nötig.
• New hardware required.
Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Thank you very much for your attention!