Elektrisch und autonom: SmartLoad

Erstellt: Dienstag, 30. Oktober 2018

Karlsruhe (proh). Fahrzeuge der Zukunft werden zunehmend elektrisch und autonom unterwegs sein. Dabei sollen sie so sicher und zuverlässig sein wie heutige Autos. Ein Weg, Ausfälle zu vermeiden, besteht darin, wichtige Komponenten wie Fahr- oder Bremsassistenzsysteme, die insbesondere in brenzligen Situationen für mehr Sicherheit sorgen, doppelt bereitzuhalten. Allerdings sind überzählige Elemente teuer und schwer. Gemeinsam mit Partnern aus Wissenschaft und Industrie suchen Forscherinnen und Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) im Projekt SmartLoad nach anderen Möglichkeiten.

Bei Flugzeugen, die schon heute größtenteils selbständig fliegen, ist es üblich, alle sicherheitsrelevanten Systeme doppelt einzubauen. Die Projektpartner wollen nun Wege finden, bei Autos Schäden stattdessen frühzeitig zu erkennen und dadurch drohende Gefahren zu beherrschen. "Im Projekt SmartLoad wollen wir ganz neue Methoden zur Fehlerprävention und -vorhersage entwickeln", sagt Albert Albers vom IPEK-Institut für Produktentwicklung des KIT. "Bislang wurden bei der Entwicklung automatisierter Fahrzeuge heute verfügbare Serienmodelle mit zusätzlicher Technik ausgestattet, so dass die Autos viel mehr Komponenten haben. Unser Ansatz ist nun, Fahrzeuge zu entwickeln, die ohne den Ballast zusätzlicher Komponenten auskommen", so Michael Frey vom Institut für Fahrzeugsystemtechnik (FAST) des KIT.

Für einen sicheren und zuverlässigen Betrieb sei es notwendig, das ganze Fahrzeug mit all seinen mechanischen und elektronischen Bestandteilen sowie deren Wechselwirkung mit dem Fahrer in den Blick zu nehmen, erklärt Frey. "Im Projekt SmartLoad erproben wir diesen Ansatz am Beispiel der Lenkkraftunterstützung. Wir nutzen einen Antrieb, der einzelne Räder individuell steuert. Denn während eine normale Servolenkung aus einem Motor besteht, der dem Fahrer hilft, das Lenkrad zu drehen, werden die Räder nun links und rechts unterschiedlich angesteuert, was das Lenken direkt erleichtert." So könne ein Ausfall der Servolenkung ausgeglichen werden, ohne eine solche wie bisher doppelt einzubauen.

Hinzu kommt, dass elektrische und selbstfahrende Fahrzeuge, bei denen etwa alle vier Räder individuell angetrieben und gelenkt werden, ganz neuartige Fahrmanöver vollführen können. "Es ist klar, dass bisherige Standardtests, die auf Fahrzyklen basieren, zum Testen solcher Autos nicht taugen", sagt Albert Albers. Die Lösung sollen hier Prüfstände bringen, die zwar einzelne Komponenten testen, aber diesen vorgaukeln, sie wären in einem Fahrzeug verbaut, dass gerade eine Testfahrt macht - zum Beispiel durch den Schwarzwald. Die Partner im Projekt verfügen dabei über einzelne spezielle Prüfstände. Diese sind im landesweiten Labornetzwerk für Elektromobilität "XiL-BW-e" verbunden und können so in Echtzeit alle Aspekte abbilden, die für die Fahrzeugentwicklung relevant sind.

So könnten die Belastungsgrenzen einzelner Komponenten, aber auch dezentral Fehlerketten der beteiligten Teilsysteme ermittelt werden, wie zum Beispiel ein Ausfall eines Antriebes während einer Notbremsung bei Kurvenfahrt. Im Projekt können die Forscher dafür insgesamt 7 Prüfstände in Karlsruhe, Stuttgart und Wangen im XiL-Verbund nutzen. Aufgrund der Testergebnisse sollen dann neue Elektronikkomponenten entwickelt werden. "Unser abschließendes Ziel ist es, automatische Fahrzeuge weniger komplex und damit robuster zu machen", sagt Frey. "Wobei weniger Komponenten natürlich auch weniger Kosten und weniger Gewicht bedeuten, was zum Beispiel der Reichweite und damit auch der Akzeptanz bei den Kunden zu Gute käme."

Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Projekt ist im Oktober gestartet. Während der dreijährigen Laufzeit bringen unter Federführung der AVL Deutschland GmbH insgesamt acht Partner aus Baden-Württemberg ihre Kompetenzen ein. Die Projektidee wurde im Forschungsnetzwerk Cluster Elektromobilität Süd-West entwickelt.

Mit rund 130 Akteuren aus Industrie und Wissenschaft ist der Cluster Elektromobilität Süd-West einer der bedeutendsten regionalen Verbünde auf dem Gebiet der Elektromobilität. Der Cluster, der von der Landesagentur e-mobil BW GmbH gemanagt wird, verfolgt das Ziel, die Industrialisierung der Elektromobilität in Deutschland voranzubringen und Baden-Württemberg zu einem wesentlichen Anbieter elektromobiler Lösungen zu machen.

In den vier Innovationsfeldern Fahrzeug, Energie, Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT) sowie Produktion werden renommierte große, mittlere und kleine Unternehmen, insbesondere der Region Karlsruhe - Mannheim - Stuttgart - Ulm, untereinander und mit Forschungsinstituten vor Ort vernetzt. Darüber hinaus sorgen spezialisierte Arbeitsgruppen für eine übergreifende Themenbearbeitung, zum Beispiel die AG Internationalisierung oder die AG intelligent move, die den Schwerpunkt Digitalisierung und automatisiertes Fahren hat.

Interesse mit einer Portion Skepsis

Ihre inzwischen sechste Studie zum Thema Mobilität haben die Forscher der Dualen Hochschule Baden-Württemberg nun vorgelegt. Der Fokus lag dieses Mal auf der Akzeptanz für das autonome Fahren. Befragt hat das Zentrum für empirische Kommunikationsforschung (ZEK) für die aktuelle Umfrage deutschlandweit 500 Personen.  "Die Menschen können sich langsam, aber nachhaltig mit autonomem Fahren anfreunden", lautet ein Fazit, das Prof. Dr. Udo Klaiber aus der Studie zieht.

38% gaben an, dass sie es für "eher bis sehr wichtig" halten, dass die Automobilhersteller sich mit autonomem Fahren beschäftigen. Hier hat die Elektromobilität mit 62% klar die Nase vorn, bei Mobilitätsdienstleistungen wie Carsharing liegt der Wert bei 41%.  Als Vorteile beim autonomen Fahren sehen die Befragten mehr Mobilität für gehandicapte Fahrer, eine optimale Routenplanung, entspanntes Fahren und einen besseren Verkehrsfluss.

Das Thema autonomes Fahren hat aber auch noch ganz deutliche Akzeptanzprobleme. 67% gaben an, noch kein Vertrauen in die Technik zu haben, 63% haben Angst vor Manipulationen, und 61% gibt die neue Technik das Gefühl, überwacht zu werden. "Die Hersteller müssen im Marketing noch mehr unternehmen, um die Kunden von der Technologie zu überzeugen", sagt Prof. Dr. Simon Ottler, Leiter des ZEK an der DHBW.

Ottler rät den Herstellern, ihren Kunden das autonome Fahren vertrauter und erlebbar zu machen – sei es durch virtuelle Plattformen oder über Teststrecken, wie sie derzeit unter anderem in Friedrichshafen in Kooperation mit der ZF Friedrichshafen AG, der Stadt und dem Weiterbildungsinstitut IWT der DHBW Ravensburg entstehen.  Die Studie fragte auch, warum das autonome Fahren sich in Deutschland noch nicht durchgesetzt hat.

Hier nannten die Befragten ungeklärte rechtliche und ethische Fragen, fehlendes Angebot und Infrastruktur sowie mangelnde Akzeptanz der Verbraucher. Für autonomes Fahren steht für sie an vorderster Stelle der Name Tesla (40%), gefolgt von BMW und Mercedes (jeweils rund 25%). Und wann werden in Deutschland die Autos vollkommen autonom fahren?

Nur oder immerhin 26% der Befragten schätzen, dass dies innerhalb der nächsten zehn Jahre der Fall sein wird.  Die repräsentative DHBW-Langzeitstudie ist aus einem Lehrprojekt mit dem Studiengang BWL-Industrie hervorgegangen und wird auch in Zukunft aktuelle Trends in der Automobilbranche aufgreifen. In den vergangenen Studien lag ein Schwerpunkt mit auf dem Image der Automobilhersteller vor dem Hintergrund des Dieselskandals. 

 (Quelle: KIT/DHBW/HIN)