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Fahrzeugbau

Wie Autos zu Testfahrzeugen für E-Mobilität und autonomes Fahren werden

| Autor/ Redakteur: Michael Seifert, Matthias Raba, Sebastian Zeuleis, David Jakob / Sandra Häuslein

Vorserienfahrzeuge, Technikträger und Prototypen werden zu hochwertigen Messfahrzeugen und liefern Erprobungsergebnisse für die Mobilität von morgen. Den Auf- und Umbau der Fahrzeuge übernimmt die ASAP Gruppe.

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Für Validierungen in den Bereichen E-Mobilität und autonomes Fahren sind besondere Herausforderungen zu meistern. So müssen etwa vor Freigabe einer autonomen Fahrfunktion rund eine Million Testkilometer zurückgelegt werden.
Für Validierungen in den Bereichen E-Mobilität und autonomes Fahren sind besondere Herausforderungen zu meistern. So müssen etwa vor Freigabe einer autonomen Fahrfunktion rund eine Million Testkilometer zurückgelegt werden.
( Bild: Klaus J. A. Mellenthin/ASAP )

Vor der Freigabe einer autonomen Fahrfunktion müssen rund eine Million Testkilometer zurückgelegt werden. Dabei muss sich die Funktion neben einer virtuellen Absicherung auch in der Realität beweisen. Hier kommt der Fahrzeugbau ins Spiel: zur Entwicklung und Absicherung neuer Funktionen und Komponenten stellt er das benötigte Werkzeug zur Verfügung: Fahrzeuge in Form von Technikträgern, Prototypen oder Vorserienfahrzeugen.

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Beim Aufbau der Innovationsfahrzeuge gilt es, sowohl im Bereich der E-Mobilität als auch des autonomen Fahrens, das Fahrzeug als Gesamtsystem im Blick zu haben: alle neuen Komponenten und Funktionen müssen darin integriert werden. Das bedeutet auch, dass beispielsweise die E/E-Architektur entsprechend angepasst werden muss, damit die Strom-, Signal- und Datenverteilung zwischen allen Komponenten sichergestellt ist. Auch bei der Umsetzung von Notaussystemen für autonome Fahrzeuge oder der Integration eines Batteriemanagements bei E-Fahrzeugen muss das Gesamtsystem betrachtet werden. Eine weitere Herausforderung beim Aufbau der Technikträger liegt in der Integration der Messtechnik ins Fahrzeug: der zugehörige Hochleistungsrechner ist für die Simulation der Steuergeräte verantwortlich, die neu entwickelt werden sollen. Mit den simulierten Steuergeräten werden die gewünschten Funktionen im Fahrbetrieb abgebildet und auf diese Weise die notwendigen Erkenntnisse für ihre Entwicklung erlangt. Der Hochleistungsrechner zeichnet dabei nicht nur alle Daten lückenlos auf, sondern verarbeitet sie auch: über neu eingerichtete Schnittstellen zur Fahrzeugbus-Architektur werden über ihn Brems-, Lenk- oder Beschleunigungsanforderungen an das Fahrzeug weitergegeben.

E-Fahrzeuge auf dem neuesten Stand

Für Entwicklungen im Bereich E-Mobilität liegt neben den Umbauten der Fahrzeuge eine weitere Herausforderung in der regelmäßig notwendigen Aktualisierung der Hard- und Softwarestände des Prototyps. Dabei integrieren Mitarbeiter des Fahrzeugzentrums neue Meilensteine der Entwicklung, sodass den Entwicklern jederzeit der aktuelle Stand der Technik zur Verfügung steht. Im Aktualisierungsprozess, dem Flashen, wird auf allen Steuergeräten der neue Softwarestand installiert. Beim E-Fahrzeug betrifft dies z.B. die Steuergeräte für Leistungselektronik, Hochvoltbatterie, Gateway, Getriebe sowie Antriebssteuergerät bzw. Motorsteuergerät bei Hybridfahrzeugen. Unter Berücksichtigung der Flashkonfiguration des Steuergeräts werden die Updates mit Diagnosetools wie Idex und Diagra an einem über Diagnoseadapter und -schnittstelle mit dem Fahrzeug verbundenen Rechner integriert.

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Sobald die Aktualisierung des E-Fahrzeugs abgeschlossen ist, sorgt das Fahrzeugzentrum für die Überprüfung der Updates sowie die Inbetriebnahme. Zur Absicherung der Funktionalität werden dabei mithilfe von Tools wie Inca-Messungen durchgeführt und auch reale Fahrversuche umgesetzt. Anhand des Prüfkatalogs des Kunden wird jedes einzelne der aktualisierten Steuergeräte auf mögliche Fehler hin untersucht. Die Gesamtfunktionen des Motorsteuergeräts sind beispielsweise in einem Dokument von rund 6000 Seiten definiert. Bei Messungen und Fahrversuchen im Bereich der E-Mobilität konzentrieren sich Mitarbeiter des Fahrzeugzentrums auf die Prüfung der Daten-Plausibilität. So wird etwa beim Motor- beziehungsweise Antriebssteuergerät darauf geachtet, ob die prädiktive Betriebsstrategie, also der effizienteste Betrieb für eine festgelegte Strecke, richtig berechnet wird.

Freie Sicht für autonomes Fahren

Während im Bereich der E-Mobilität für den Fahrzeugbau der Fokus auf den Aktualisierungen des Gesamtfahrzeugs liegt, werden für das autonome Fahren insbesondere Umbauten für Technikträger und Prototypen benötigt. Grund hierfür: für die Entwicklung hochautomatisierter Fahrzeuge müssen viele Fahrzeugumfeldsensoriken im Technikträger Platz finden – und dieser Platz war im zur Verfügung stehenden Serienmodell ursprünglich nicht vorgesehen. Die Sensoren, Kameras sowie Radar- und Lidarsysteme müssen dementsprechend neu in das Fahrzeug integriert werden, ohne dass Optik und Komfort des Fahrzeugs oder Funktion der Sensorik darunter leiden. Detaillierte Vorgaben für den Aufbau eines entsprechenden Technikträgers definieren deshalb unter anderem den Abstrahlwinkel der Sensoren. Für stets freie Sicht aller Sensoren müssen sich die Abstrahlwinkel überschneiden, sodass 100 % des Fahrzeugumfelds jederzeit eindeutig erkannt werden. Die zuverlässige Funktionalität der Fahrzeugumfeldsensorik ist eine Grundvoraussetzung für das autonome Fahren: Auf Basis der über die Sensorik aufgenommenen Informationen berechnen die Steuergeräte im selbstfahrenden Auto beispielsweise, ob das Fahrzeug einen Überholvorgang einleiten kann, ob es mit zulässiger Geschwindigkeit auf der richtigen Spur fährt und ob Personen oder Objekte in Sicht sind.

Neue Funktionen und Komponenten werden schließlich mithilfe der Prototypen für autonomes Fahren im Prüfgelände und auf Testanlagen erprobt. In Fahrversuchen übernimmt ASAP beispielsweise die Absicherung des Notbremsassistenten, um Fehlreaktionen des Systems auszuschließen.

* Michael Seifert leitet das Fahrzeugzentrum bei ASAP, Matthias Raba ist dort Teamkoordinator Systemintegration, Sebastian Zeuleis ist Teamkoordinator E-Mobilität und David Jakob ist Teamkoordinator Erprobung

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