Ausfallsicheres Bordnetz für die Autos der Zukunft

Hochautomatisiertes Fahren setzt voraus, dass Fahrzeuge Fehler selbstständig beheben können, bis der Fahrer in der Lage ist, selbst einzugreifen.

Dazu muss im Bordnetz des Autos die Ausfallsicherheit kritischer Funktionen garantiert sein. Das Fraunhofer ESK zeigt, wie das mit Erweiterungen des aktuellen AUTOSAR-Standards umzusetzen ist. Hierfür stellen die ESK-Forscher auch eine Werkzeugkette vor, mit der solche Bordnetze entwickelt werden können.

Fällt in einem hochautomatisierten Fahrzeug eine Steuerungseinheit aus, muss das Fahrzeug selbstständig reagieren, bis der Fahrer eingreifen und das Fahren wieder selbst übernehmen kann. Bis das der Fall ist, muss das Auto quasi selbstständig einige Sekunden sicher weiter fahren. Vom Standpunkt der Sicherheit aus betrachtet heißt das: Das System muss ausfallsicher sein, in der Fachsprache fail-operational.

Ausfallsicherheit im Bordnetz bedeutet hier: Die Verfügbarkeit kritischer Funktionen muss gegeben sein, ein reines Abschalten reicht nicht mehr aus. Dies wiederum heißt, dass die E/E-Architektur (Elektrik-/Elektronik-Architektur) bis zu einem gewissen Grad in der Lage sein muss, Fehler zu kompensieren.

Jedoch sollte dies nicht für jede einzelne Funktion, zum Beispiel Steuerung und Bremsvorgang, sondern systemweit angelegt sein. Die Gründe dafür sind einerseits eine bessere Handhabbarkeit der Komplexität und andererseits für die Vielzahl an kritischen Fahrzeugfunktionen insgesamt niedrigere Kosten.

Rahmen des EU-Projekts SafeAdapt wurden Methoden und Lösungen für die Realisierung ausfallsicherer Architekturen erforscht. Das Fraunhofer ESK hat die Möglichkeit geschaffen, solche Architekturen zu entwickeln, und das so, dass sie mit verschiedenen Steuergeräten und heterogenen Technologien realisierbar sind.

Dafür lassen sich die Entwurfswerkzeuge des ESK nämlich in eine AUTOSAR-konforme Werkzeugkette integrieren. Damit ermöglichen die ESK-Forscher eine automatische Berechnung ausfallsicherer Konfigurationen sowie die automatische Generierung der Steuergerätesoftware. Fraunhofer ESK zeigt somit erstmalig eine AUTOSAR-kompatible Lösung für zukünftige Bordnetze mit fail-operational Verhalten, wie es für die zukünftigen Automatisierungsgrade notwendig wird.

Am Beispiel einer Steer by Wire-Lenkung demonstriert das Fraunhofer ESK, wie eine solche fail-operational E/E-Architektur mit aktuellen AUTOSAR Classic-Plattformen realisiert werden kann.

Genauer gesagt zeigt das Exponat auf der Embedded World, wie die Entwicklung abläuft und das System arbeitet – und somit während der Fahrt das Funktionieren der Lenkungssteuerung garantiert wird. Im Mittelpunkt dabei steht ein Modellauto mit Steuerungseinheiten, das zur Demonstration eines Fehlerszenarios mit einer Fahrsimulation verbunden ist.

Das Exponat wurde im Rahmen des Projekts SafeAdapt entwickelt, das von der EU gefördert wird. Ziel des Projekts ist die Entwicklung einer ausfallsicheren E/E-Architektur für künftige Fahrzeuge sowie der Aufbau eines Testfahrzeugs und eines Driver-in-the-Loop-Fahrsimulators.

Mitte dieses Jahres sollen erste Evaluierungsergebnisse vorliegen. Das Projekt SafeAdapt hat eine Laufzeit von drei Jahren und endet mit Ablauf des Jahres 2016. Projektpartner neben dem Fraunhofer ESK sind CEA LIST (Frankreich), Delphi (Deutschland), DuraCar (Niederlande), Fico Mirrors (Spanien), Tecnalia Research & Innovation (Spanien), Pininfarina (Italien), Siemens (Deutschland) und TTTech Computertechnik (Österreich).

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