Die Hardware-Architektur umfasst den Verbund aus Steuergeräten, dem redundanten Bordnetz sowie dem Lenk- und Bremssystem. Sie bildet die Basis, um die L4 Automatisierungsfunktion in den Fahrzeugen und am HIL-Prüfstand ausführen zu können.
Arbeitsschwerpunkte
ECU / Rechner-Topologie:
Die für automatisierte Fahrfunktionen eingesetzten Algorithmen sind äußerst rechenintensiv und benötigen daher sehr leistungsstarke Hardwarekomponenten, die zugleich eine hohe Integrität aufweisen müssen. Für die Entwicklung und Evaluation dieser Algorithmen wird im ersten Schritt auf eine hoch performante und skalierbare Rechnerarchitektur gesetzt, die schnelle Entwicklungszyklen ermöglicht. Im zweiten Schritt werden die Funktionen auf Steuergeräte integriert, die eine hohe Hardwareintegrität haben und auch Anforderungen hinsichtlich zukünftigem Serieneinsatz erfüllen.
Fahrzeug- und Schnittstellenaufbau:
Ausgehend vom Hardware-Architekturkonzept werden Versuchsträger in verschiedenen Ausbaustufen aufgebaut. Dazu werden die Hardware- und Softwareschnittstellen des Serienfahrzeugs erweitert und weitere Hardwarekomponenten integriert. Es wird dabei zwischen Versuchsträgern für den Komponententest, die Funktionsentwicklung und Demonstration unterschieden. Komponentenversuchsträger dienen zur Erprobung einzelner Komponenten wie dem Bordnetz, Lenk- oder Bremssystem. Funktionsentwicklungsträger beinhalten hochflexible Steuergeräte und erlauben dadurch schnelle Funktionsentwicklung und -validierung. Um den Automatisierungszustand der Fahrzeuge nach außen anzuzeigen, werden geeignete Lösungsmöglichkeiten betrachtet und in einen der Versuchsträger prototypisch integriert.
Bordnetz
Um die Funktion sämtlicher Steuergeräte, Sensoren und Aktuatoren im Fahrzeug zu ermöglichen, muss sichergestellt werden, dass diese jederzeit ausreichend mit elektrischer Leistung versorgt sind. In diesem Arbeitspaket werden die grundlegenden Anforderungen an die elektrische Energieversorgung zusammengetragen und ein System zur hochverfügbaren Bereitstellung von Energie erarbeitet. Dabei wird in mehreren aufeinanderfolgenden Schritten das bestehende Bordnetz des Referenzfahrzeugs auf die Anforderungen der geplanten Level-4-Funktionalität angepasst. Hierzu gehören die Integration des redundanten Bordnetzes sowie des intelligenten Leistungsverteilers, der im Bedarfsfall Fehler im Energiebordnetz identifizieren und isolieren kann. Dadurch ist gewährleitet, dass die sicherheitsrelevanten Fahrzeugfunktionen fehlertolerant mit Energie versorgt werden. Diverse Simulationen, Fahrzeugmessungen und die entsprechende Integration der Messtechnik ergänzen dieses AP. Mittels der Fahrzeugmessungen können verschiedene Zustände und gezielt Fehlerfälle des Energiebordnetzes im eingebauten Zustand unter realen Fahrbedingungen erzeugt, gemessen und ausgewertet werden.
Lenksystem:
Voraussetzung für die Realisierung eines automatisiert geführten Lkws und die prototypische Entwicklung und Darstellung der Querführungsfunktion ist die Möglichkeit einer aktiven Vorgabe eines Radlenkwinkels bzw. Ausgangswellenwinkels. Ein entsprechendes bestehendes Lenksystem wird in ein Fahrzeug integriert, notwendige Anpassungen werden in Abstimmung zwischen den Projektpartnern durchgeführt. Nach Einbau in den Demonstrator werden die Softwareschnittstellen für den Betrieb auf öffentlichen Straßen mit Sicherheitsfahrer entwickelt und freigegeben. Die Realisierung für ein fahrerloses System stellt deutlich höhere und neue Anforderungen an das Ziel-Lenksystem und die Systemverbund-Interaktion, da die Systemreaktion nach jedem möglichen Erstfehler betrachtet werden muss und für diesen Fall ein Degradationskonzept zu entwickeln ist.
Bremssystem
Um einen autonom fahrenden LKW sicher betreiben zu können, ist ein redundantes Bremssystem nötig, welches unter allen gegebenen Bedingungen sicher und zuverlässig funktioniert. Die zentrale Aufgabe besteht darin, die für diesen Anwendungsfall notwendigen Sicherheitskonzepte unter gleichzeitiger Einhaltung der fahrdynamischen Anforderungen zu erfüllen. Der gewählte Lösungsansatz ist skalierbar. Dazu gehört auch die Möglichkeit, die Parkbremse als tertiäres Bremssystem als zusätzliche Rückfallebene mit einzubeziehen. Ähnlich verhält es sich mit der Funktion “Steer-by-Brake”, die als eine solche tertiäre Ebene zu der redundanten Lenkung des Projektpartners verstanden werden kann. Da nicht alle Komponenten neu entwickelt werden müssen und ein Teil der Sensorik und Aktuatorik gemeinsam von dem primären und dem sekundären System genutzt werden, lassen sich bestehende Fahrzeugkonzepte mit wenig Aufwand nachrüsten.
