Ausfallsichere Elektronik für's Autonome Fahren

In nahezu allen Konzepten zur Mobilität von morgen hat das autonome Fahren seinen festen Platz. Da beim vollautomatisierten Fahren ein Eingreifen des Menschen nicht mehr vorgesehen ist, müssen die entsprechenden Sensoren und die Elektronik höchste Zuverlässigkeitsanforderungen erfüllen: Das System muss sowohl auf unvorhergesehene Ereignisse reagieren können als auch im Falle von Fehlern oder Funktionsbeeinträchtigungen stabil bleiben – beispielsweise bei falschen, verzögerten oder fehlenden Informationen, beim Ausfall einer Komponente oder dem Verlust der elektrischen Energieversorgung.

Nun könnte man theoretisch alle elektronischen Komponenten in zweifacher Ausführung einbauen. Falls eine Komponente ausfällt, wäre dafür eine baugleiche vorhanden, die „einspringen“ könnte. Diese Lösung wäre allerdings weder wirtschaftlich noch technisch so einfach umsetzbar, da der Bauraum im Fahrzeug knapp würde.

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Video: Ausfallsichere Elektronik für's Autonome Fahren

Forschende der Fraunhofer EMFT haben gemeinsam mit mehreren Industriepartnern im Rahmen des Projekts AutoKonf eine clevere Alternative entwickelt: Ein redundantes, generisches Steuergerät. Fällt das für die Lenkungs- oder Bremsfunktion zuständige Steuergerät aus, übernimmt das überzählige generische Steuergerät die jeweilige Aufgabe und kann das Fahrzeug sicher führen. Damit das redundante Steuergerät sowohl die Aufgaben der Lenkung als auch der Bremssteuerung übernehmen kann, werden im Projekt Elektroniksysteme entwickelt, mit denen u.a. die Signalverteilung und Stromversorgung dynamisch geändert werden.

Das Fraunhofer EMFT-Team beschäftigt sich mit der Integration von Schaltfähigkeit in Steckverbindern und Schnittstellenmodulen. Es werden unter anderem klassische Schaltmatrices untersucht und neuartige Verfahren erforscht, welche unter besonderer Beachtung der Zuverlässigkeit auch in kleinstem Bauraum funktionieren. Dazu wird ein thermisches Design für die notwendige Aufbau- und Verbindungstechnik entwickelt.

Am Ende des Projekts soll sich das Konzept unter den definierten Test- und Fehlerfällen beweisen: Während die Stabilitätskontrolle aktiv ist, wird in das neue System ein Fehler injiziert. Der Projektpartner und Verbundkoordinator Intedis wird dann mithilfe eines Fahrzeugprüfstands überprüfen, ob und inwieweit die Fahrzeugstabilität dennoch erhalten bleibt.

© Intedis
Klimaprüfung einer elektronischen Baugruppe
© Fraunhofer EMFT / Bernd Müller
Klimaprüfung einer elektronischen Baugruppe
EDX-Analyse am REM
© Fraunhofer EMFT / Bernd Müller
EDX-Analyse am REM

Das Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF (Zuwendung aus dem Wirtschaftsplan des Sondervermögens Energie- und Klimafonds (EKF), Förderkennzeichen: 16EMO0187) gefördert.