Trends und Entwicklungen in der Fahrzeugtechnik
WS 2010/2011
Übersicht / Zusammenfassung
Trends & Entwicklungen in der Fahrzeugtechnik WS 2010 / 2011 Es besteht kein Anspruch auf Vollständigkeit. Wer Rechtschreibfehler findet, darf diese gerne behalten. © cand.‐Ing. Marco Römer
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1. Globale Szenarien
Zusammenhang von Automobil, Wohlstand und Wirtschaftswachstum o steigendes BIP o Steigende Fahrzeugkilometer Die größten börsennotierten Unternehmen Europas 2008 Automobilindustrie Mobilität als Zivilisationsbestandteil o Mobilität = Menschliches Grundbedürfnis (=Individualität, Unabhängigkeit, Gesellschaftliches Miteinander) o Mobilität ist für den Wohlstand einer Gesellschaft in einer vernetzten Welt von zentraler Bedeutung o Befriedigung hängt von lokalen Szenarien ab und diese wiederum vom globalen Szenario: „Think globally, act locally“ Entwicklung der Mobilität Steigende Distanz pro Tag und Person Megatrend Urbanisierung o 2008 erstmals mehr Stadt‐ als Landbewohner weltweit Verkehrswachstum & Verstädterung verschärfen die Kernprobleme der Stadtmobilität Relativ sichere Entwicklung: Megacitys bilden sich heraus Globale Szenarien o Kontinuitätsszenario (Intensivierung der Globalisierung, Innovationen lindern das Ressourcen‐ Problem) o Asian Invasion (Globalisierung geprägt von China, Indien, Japan & Korea) o Kampf der Kulturen (Fundamentalismus spaltet die Welt und trennt Öl vom Westen) (Bestandteile der 3 Szenarien können auch gleichzeitig eintreten) Regionen (Welche Wachstumsregionen gibt es?) o NAFTA (Nordamerika Schärferer Wettbewerb) o MERCOSUR (Südamerika Offener Markt, Stabilisierung & Innovationen (Bio‐Kraftstoff)) o EU 25 (Trendszenario mit verschärftem Wettbewerb) o ASEAN (Weiter Öffnung) Länder o Russland (Stabilisierung und Westorientierung) o Indien o Japan Megatrends o Beispiele Ausweitung des Umweltschutzes Entwicklung von Megastädten Polarisierung der Einkommen Wachsender Mobilitätsbedarf Zunehmende Sicherheitsbedürfnisse o Trend von Einzel‐ hin zu Systeminnovationen o Nur 17% der Innovationen werden vom Kunden gekauft – Gründe? Kein Interesse / kein Bedarf (‐50%) Preis zu hoch (‐50%) Seite 2 von 16
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Welche unsicheren Einflussfaktoren gelten als mögliche Trendbrüche für die Zukunft? Ölversorgung Terrorismus Chinas Entwicklung lokale politische Konflikte Was sind Innovationstreiber? Markenpositionierung Modellpolitik Globalisierung Technologische Entwicklung Was sind Innovationshemnisse? Kapitalbedarf und –verteilung Kostensenkung Beschäftigungssicherheit Welchen strukturellen Wandel gibt es in der Entwicklung & Produktion? immer mehr Varianten und neue Modelle Produktion und Entwicklung wird immer mehr an Zulieferer & Dienstleister abgegeben Zukunftslabor Daimler Trend 1: Das Auto wird sauberer (E‐Fahrzeug, Batteriefahrzeug in Großserie) Trend 2: Das Auto wird schicker Trend 3: Das Auto wird schlauer (Fahrer wird überflüssig; Problem: Kein Mensch will Kontrolle an Maschine abgeben) Trend 4: Das Auto wird sicherer (Computer entlastet Fahren) Trend 5: Das Auto wird kleiner (Spektakulär: Tata „Nano“) Trend 6: Das Auto wird nicht billiger (Steigende Energiekosten, Materialpreise)
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2. Entwicklungstendenzen in der Fahrzeugelektronik
Kunde im Fokus: Trends/Kundenanforderungen o Globalisierung (Anpassen der Produkte an internationale Bedürfnisse) o Nomadic Life (Mobilität als Lebensstil) o Mass Customization (Starker Wunsch nach Individualisierung des Fahrzeugs) o Komplexe Simplizität (Einfache Benutzeroberflächen für immer komplexerer Systeme) Welche Herausforderungen resultieren daraus für die Zukunft? o Komplexität nimmt zu Entwicklungszeit nimmt ab o Vernetzung von Menschen und Systemen Mehr als 50% der Defekte im Auto durch Elektronik (ADAC Pannenstatistik 2006) Elektronikarchitekturen im Auto o Dezentrale Architektur + Entkoppelung von Fahrzeugfunktionen ‐ mehrere Übertragungsstrecken hohe Übertragungszeiten ‐ verteilte hohe Funktionskomplexität erhöhter Betreuungsaufwand o Zentrale Architektur + eine Übertragungsstrecke schnelle, sichere Funktionsvernetzung + beherrschbare Funktionskomplexität geringer Betreuungsaufwand + flexibler,baureihenübergreifender Einsatz verlässliche Fahrzeugarchitektur LED‐Scheinwerfer (Vorteile & Nutzen) o Neue Designsprache der LEDs o Lebensdauer der LEDs größer als Fahrzeuglebensdauer o Keine bewegliche Teile im Scheinwerfer Kernkompetenz Bedienkonzept (Audi MMI) o Funktionsclusterung (Was gehört zusammen?) o Informationsmanagement (Was wird Wo Wie Wann angezeigt?) o Terminalauswahl (MMI, MFL, Telefon, Klima, Fond, sep. Schalter) o Internationalisierung (EU, USA, China, Japan) o Usability Engineering (Sitzkisten, Fahrsimulator, Prototypen) Ausblick – Vernetzung geht weiter o Car‐2‐x Systeme: (Auto, Infrastruktur, Zuhause) Kernaufgaben der Elektrik in der Produktion o Prüfplandatenbank o Kostenoptimierung o Prüfmittel o Prüfstrategie o Detailplanung Inbetriebnahme/Prüfung o Schnittstellen zur Entwicklung Welche Änderungen gibt es bei der Motorprüfung o Bisher: Werker sitzt im Auto & betätigt Gas & Bremse o Neu: Werker aktiviert die Prüfung Motor konditioniert und prüft sich vollautomatisch Welche Anforderungen erfordern neue Entwicklungswerkzeuge o Unterschiedliche Entwicklungszyklen Seite 4 von 16
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Steigende Komplexität Kundenrelevanz Vernetzte Systeme
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3. Neue Antriebskonzepte
Bedarf an neuen Antriebskonzepten vorhanden Wissenschaftliche Betrachtung von alternativen Antriebskonzepten notwendig Verwendetes Hilfsmittel: „Well‐To‐Wheel“ Analyse Erlaubt ganzheitliche Betrachtung und Vergleich von Antriebskonzepten aller Art Grundprinzip Well To Wheel Analyse o Well‐To‐Tank Wie viel Energie / Emissionen muss man aufwenden, um ein MJ an gespeicherter Energie in Treibstoff aus verschiedenen Rohstoffen zu erzeugen [Einheit = MJ/MJ] o Tank‐To‐Wheel Wie viel Energie / Emissionen muss man aufwenden, um 1km mit verschiedenen Treibstoffen zu fahren [Einheit = Lit/100km bzw. km/Lit] o Well‐To‐Wheel Tank to Wheel und Well to Tank kombiniert (multipliziert) [Einheit = MJ/km] Vor‐ und Nachteile von Biomasse als Energieträger? o + Geschlossener CO2 Kreislauf regenerativ o ‐ Wälder werden gerodet o ‐ Anbau kostet auch Sprit o ‐ Hoher Wasserverbrauch Wie soll die weitere Entwicklung gehen? Evolution statt Revolution o optimieren des Antriebs (TFSI etc.) o Biokraftstoff 1. Generation (Biodiesel) o Erdgas o Synfuel (Synthetischer Kraftstoff) o CSS (Combined Combustion System) Kombination von Diesel‐ und Ottomotorprinzip Direkteinspritzung, Turboaufladung, Variable Verdichtung + sauber, sparsam, hohes Drehmoment, leistungsfähig o Sunfuel (Ethanol) o Regenerative Energiequellen (Wind, Biomasse, Erderwärmung) Ansatze Emissionen zu reduzieren? o Start‐Stopp Automatik o Downsizing o Aufladung o Hybridkonzepte o Elektromechanische Servolenkung Getriebekonzepte der Zukunft – Verbesserungspotentiale? o Hybridisierbarkeit o Effizienz o Kosten o Funktion o Gewicht
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4. Umwelttrends
Angebot / Verfügbarkeit erneuerbarer Energien >> Weltenergiebedarf Mehrverbrauch durch immer schärfere Abgasgesetzgebung Herausforderung: Dieselknappheit & Benzinüberschuss o Diesel wird aus Osten importiert o Benzin wird nach Nordamerika (und andere Länder) exportiert Szenario Bedarfsentwicklung o Steigerung der Fahrleistung 2% p.a. o Dieselisation bis zu 55% in 2012 Energiefluß im Fahrzeug (Hauptverluste) o 70‐75% Verlustwärme ( Thermische Rekuperation) o Verlust durch Traktionsenergie beim Bremsen ( regenerative Bremssysteme) o 10% Leerlaufverlust ( Start‐Stopp‐Systeme) CO2‐Handlungsfelder o Verbrauch / CO2‐Emission des Fahrzeuges o Verkehrsaufkommen o Qualität der Verkehrsführung o Individuelles Fahrverhalten der Fzg.‐Führer o Qualität der Energie‐Ressourcen Zentrale umweltbezogene Herausforderungen o Klimawandel (CO2/Verbrauch Regulierung zur Senkung, Politik der monetären Hand) o Ressourcen (Nachfrageanstieg bes. in BRIC‐Staaten, Peak der Ölförderung bald erreicht) o Gesundheit (Luftqualitätsansprüche, Lärmschutz, Verschärfung Abgasnormen) 3 Phasen der Umweltbeeinflussung des Automobils o Herstellung, Betrieb, Verwertung o Gate to Gate – Cradle to Gate – Cradle to Grave Wichtigste Emissionen im Betrieb o Feinstaub o Volatile Organic Compound (VOC) o Geräusche o Abgase Reduktionspotential bei Geräuschemissionen o Antrieb o Reifen o Straßenoberfläche Prinzipielle Wege zur Verbrauchsreduktion (Folie 57) o Formel Fahrwiderstand: FFW = FLuft + FRoll + FSteig + FB o Um den Verbrauch um 10% zu senken, muss man … 10% am Antrieb verbessern 18% am Fahrzeuggewicht reduzieren 41% den Luftwiderstand verringern 51% den Rollwiderstand verkleinern Fahrspaß und geringer Verbrauch als Zielkonflikt Seite 7 von 16
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o Gleiche Anforderungen ( geringes Gewicht) o Gegensätzliche Anforderungen ( Rollwiderstand) Anforderungen an die Altfahrzeugverwertung o 85% Reyclingfähigkeitsquote o 95% Verwertbarkeitsquote Warum ist eine Verbrauchsreduktion unumgänglich? o Gesellschaft (Klimadiskussion, Kraftstoffpreise, CO2‐Fokussierung) o Gesetzgeber (Flottengrenzwert 130 g/km) o Wettbewerb (Verbrauchsmaßnahmen anderer Hersteller, Angebote Hybride) Schlussfolgerungen? o Einbeziehung alternativer Energiequellen zur Kraftstoffherstellung o Entwicklung von CO2‐neutralen Pfaden zum Fahrzeugbetrieb o konsequente weitere Erhöhung der Effizienz der Antriebsaggregate bei gleichzeitiger Emissionsreduzierung
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5. Hybridtechnologien
Der Weg zur Automobilität der Zukunft führt über die Hybridtechnologie! CO2 Gehalt der Atmosphäre während der letzten 420000 Jahre „konstant schwankend“ Definition von Hybridfahrzeugen o Im Hybridfahrzeug min. 2 Energiewandler & 2 Energiespeicher zum Antrieb vorhanden Rahmenbedingungen für Automobilhersteller/‐zulieferer o Gesellschaft (Steigendes Bewusstsein, Öffentliche Diskussion, Lobbyisten) o Energieressourcen (Kraftstoffverfügbarkeit, Abhängigkeit, Verknappung Vorräte) o Wettbewerber (Zunehmende Aktivitäten bei alternativen Antrieben) o Gesetzgebung (Emissionsgesetzgebung, Verbrauchvorschriften, Steuervorteile) Warum ist die Elektrifizierung des Fahrzeugantriebs aus gesellschaftlicher Sicht interessant? o Reduktion der verkehrsbedingten CO2‐Emissionen (in Abhängigkeit von der Art der Stromerzeugung) o Reduktion der Importabhängigkeit vom Erdöl o Reduktion der lokalen Schadstoff‐ und Lärmemissionen o Effizienter Einsatz des gesamten Spektrums der erneuerbaren Energien im Verkehr o Verbesserung der Netzstabilität bei zunehmenden Anteil fluktuierender erneuerbarer Energien (Energieversorger) Trend: Gesetzgebung wird sich weltweit weiter verschärfen Hybridkonzepte: Warum Elektro‐ und Verbrennungsmotor kombinieren? (Folie 32) o Überlagerung der Wirkungsgradkennfelder zeigt, dass sich beide Antriebskonzepte gut ergänzen können o Ziel Hybridkonzepte ist optimale Kombination beider Antriebe Hybridkonzepte: Klassifikation (Grad der Elektrifizierung nimmt zu) o Konventioneller Antrieb o Hybridfahrzeug (HEV) o Plug‐In Hybridfahrzeug (PHEV) o Elektrofahrzeug (EV) Hybridkonzepte: Spektrum der Fahrfunktionen o Micro Hybrid (z.B. BMW 3er, …) Geringe Fahrzeugmodifikationen gegenüber konventionellen Fahrzeug Ersetzen des konventionellen Anlassers durch eine leistungsfähige Variante Start & Stopp, optimierter Generatorbetrieb o Mild Hybrid (z.B. BMW 7er, S‐Klasse, …) Nutzen E‐Maschine (10‐15kW) um Fahrer zusätzlich Hybridfunktionalität zu bieten Start & Stopp, optimierter Generatorbetrieb, Boosten, Rekuperieren o Full Hybrid (z.B. Toyota Prius, Lexus 600h, VW Twin Drive, …) Lautloses vollelektrisches Fahren …., elektrisches Fahren Hybridkonzepte: Hybridfunktionen und typische Betriebsstrategien o Start‐Stopp o Elektrisches Fahren o Segeln Seite 9 von 16
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o Betriebspunktverschiebung o Boosten o Rekuperieren Energieflüsse in Hybridkonzepten: Antriebsstrukturen für Vollhybride (Folie 42) o seriell (VM arbeitet mit EM als Generator) o parallel (Leistung EM & VM ergänzen sich, Lastpunkt VM werden mit EM opt. verschoben) o leistungsverzweigt (Leistungsfluss elektrisch & mechanisch variabel) Neue oder angepasste Fahrzeugkomponenten für Hybridfahrzeuge o Bordnetz o el. Klimakompressor o el. Wasserpumpe o HV‐Batteriesystem o Hybridmodul (Trennkupplung, EM) o Bremssystem (Unterdruckpumpe) o Controller / Steuergerät o Leistungselektronik Elektromotor: Kennfelder und Eigenschaften? o Wirkungsgrad >90% (ca. 30% bei VM) o Sehr hohe Drehmomente bei Drehzahl 0 ( Anfahren) o Sehr großer Drehzahlbereich möglich ( Getriebe) o Kurzzeitige Überlastung möglich ( Beschleunigungsvorgänge) Technologisch größte Herausforderung sind die Speicher o Größe & Gewicht o Lebensdauer (möglichst ein Autoleben) o Kosten & Sicherheit Batterietechnologien im Vergleich o Blei NiCd NiMH Li‐Ion Li‐Metall ( kleiner Baugröße & geringeres Gewicht) Kenngröße eines Speichersystems o Energieinhalt: Speicherbare Energie in kWh o Spezifische Energie: Enthaltene Energie pro Masse in kWh/kg o Energiedichte: Enthaltene Energie pro Volumen Energiedichte ist limitierender Faktor! Bremsen in Hybridfahrzeugen o Bei Motorstopp muss Bremsunterstützung verfügbar sein (el. Unterdruckpumpe) o keine Veränderung des typischen Bremsverhaltens trotz Rekuperation o Dem Fahrer muss das Bremsgefühl erhalten bleiben Spezielle Crashanforderungen für Hybridfahrzeuge o Keine Beschädigung der Hybridkomponenten o Festsitz der Komponenten im Fahrzeug o Keine Auslaufen von Elektrolyt o Elektrische Isolation der Leitungen & Komponenten o Sicherheitsabschaltung bei einem Crash Prognosen zu Antriebskonzepten & Energieträgern (Folie 97f)
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5a. Auf dem Weg ins Elektrozeitalter
Kostenoptimierung durch Variantenreduzierung Maßnahmen und Potentiale zur Verbrauchsreduzierung – Welchen Beitrag kann Leichtbau leisten? o 36% des Verbrauchs sind ganz oder teilweise masseabhängig o 64% des Verbrauchs sind primär masseunabhängig Potentiale zur weiteren Effizienzsteigerung o Downsizing o Downspeeding o Thermomanagement o Variable Ventilsteuerung o Schaltbare Verbraucher o Neue Produktionsstruktur o Zylinderabschaltung o Elektrifizierung o Flex Fuel o Aufladung o Mehrfacheinspritzung o Direkteinspritzung o Reibungsoptimierung o Abgasrückgewinnung o Leichtbauwerkstoffe o Verbrennungsformung o Hochdruckeinspritzung Unterscheidung unterschiedlicher Arten von Biokraftstoffen o Konventionelle Biokraftstoffe (Biodiesel, Ethanol) o Zukünftige Biokraftstoffe: Sun Fuel (SunDiesel, Zellulose Ethanol, Biogas) Hohes CO2‐Reduktionspotential Keine Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion Hohe Hektarerträge Lithium‐Ionen Batterie (Vor‐ und Nachteile) o + Hohe Energie‐ und Leistungsdichte o + Hohe Zellspannung (~ 3.6V) o + Hoher Wirkungsgrad o + Materialien verfügbar und potenziell billig o ‐ Chemie empfindlich bei Herstellung o ‐ Geringe Fehlertoleranz o ‐ Elektrolyt ist brennbar o ‐ LIB sind als Gefahrgut klassifiziert Vergleich verschiedener Zelltypen o Rundzelle (+ hohe Energiedichte, schnelle Fertigung; ‐ Kühlung schlecht) o Prism. Zelle (+ Kühlung gut, Vol. & Gew. im Modul gering; ‐ Zellgehäuse teuer) o Folienzelle (+ spezifische Energie hoch, Designflexibilität hoch, Kühlung gut; ‐ Dichtigkeit über Lebensdauer fraglich, mechanische Festigkeit offen)
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Well‐To‐Wheel‐Vergleich: Die Herkunft des Stroms entscheidet o Diesel 111g o Erdgas 98g o Strommix EU 2007 88g o Strommix China 2007 179g
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6. Fahrwerke der Zukunft
Konventionelle Fahrwerktechnik (Folie 3) o Limousine mit passivem Fahrwerk o Sportwagen mit passivem Fahrwerk o Fahrzeug mit geregeltem Fahrwerk Vorteile: Elektrohydraulische Bremse (EHB) o Sicherheit Kürzere Brems‐/Anhaltewege Optimales Pedalgefühl Keine Pedalvibrationen im ABS‐Modus Leicht vernetzbar mit zukünftigen Verkehrsleitsystemen Besseres Crashverhalten o Komfort Verbessertes Packaging, geringer Montageaufwand Realisiert „Trockenbremsen“ Ermöglicht Energierückgewinnung bei Hybridfahrzeugen BMW Aktivlenkung (Einschlagwinkel Hinterräder bis zu 3°) Aktive Sturzverstellung (Mercedes F400 Carving) BMW Dynamic Performance Control (Torque Vectoring) Audi Dynamic Ride Control (DRC) ( aktive Dämpferanpassung) Aktives Bose‐Fahrwerk (elektrische Regelung von Längs‐, Quer‐ & Vertikaldynamik) Continental: Global Chassis Control (GCC): Ziele? o Verbesserung der Fahrdynamik o Reduktion des Anhalteweges o Systemübergreifende Sensornutzung o An die Fahrsituation angepasste Optimierung von Komfort und Fahrstabilität o Aufeinander abgestimmte Systemeingriffe für Bremse, Lenkung, Federung und Dämpfung X‐by‐Wire Technologien o Steer‐by‐Wire Gewichtsreduktion Bauraum geringer Bessere Energiebilanz Crasheigenschaften verbessern sich Rückmeldekräfte frei wählbar Lenkrad vom Fahrwerk entkoppelt o Brake‐by‐Wire Bremsenregelung 1000 1/s Schnellerer Aufbau der Bremskraft Bremsweg auf Eis um bis zu 15% kürzer Vibration auf Bremspedal bei ABS‐Eingriff entfällt Gewichtsreduktion Crash‐Sicherheit steigt Umweltfreundlich
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Drive‐by‐Wire (Überbegriff für X‐by‐Wire) Innenraum entkoppelt vom Fahrwerk Bequeme Sitzposition Verletzungsrisiko sinkt Gewichtsreduktion Konstruktive Freiheiten Ziel: Ersetzen mechanischer/hydraulischer Systeme durch elektrische Komponenten Erweiterung bisheriger Assistenzsysteme um Lenkwinkeleinschlag (Beispiel) P1 Prototype der Stanford University Vorteile von Radnabenmotoren o Energieeffizienz o ermöglicht Modularisierung o erlaubt neues Fahrzeugdesign (Packageoptimierung) o Gewichtsreduktion o Anfahrverhalten Offene Fragen bei Radnabenmotoren o Hohe Temperaturen in der Nabe o Erschütterungen in der Nabe o Ungefederte Radmassen X‐by‐Wire: Offen Fragen!? o Akzeptanz des Fahrzeugmarktes o Verantwortung Fahrer/Assistenzsysteme o Rechtsfragen: Mechanische Verbindung (Lenkanlagen) muss gegeben sein o Einfluss der Automation auf das Fahrverhalten Bussystem: FlexRay – Merkmale? o echtzeitfähige, globale Zeit, zeitgesteuert o synchrone und asynchrone Datenübertragung o deterministische Datenübertragung o Bandbreite von 10Mbit/s o Redundanz o Fehlererkennung o unterschiedliche Bustopologien o optisches und elektrisches Medium o flexibel Was bringt die Zukunft? o Hohe Anforderungen an moderne Fahrwerkssysteme o Optimierung an der Mechanik, Hydraulik, Elektrik ( Trend: Vernetzung nimmt weiter zu) o Die „Starachse“ ist nicht tot o
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7. Fahrerassistenz & Integrierte Sicherheit
Definition von Unfallprävention o Abgrenzung aktive / passive Sicherheit passive: Linderung der Unfallfolgen aktive: Vermeidung von Unfällen Passiver Sicherheit sind Grenzen gesetzt. Weitere Entwicklungen erfolgen größtenteils im Bereich der aktiven Fahrsicherheit Die Aufprallgeschwindigkeit geht quadratisch ein, der Verformungsweg lediglich linear Geschwindigkeit runter, Geschwindigkeit runter, Geschwindigkeit runter … (Dr. Tropschuh ) Der Einsatz von Systemen zur Unfallprävention wird auch vom Gesetzgeber forciert Beispiel: Audi side assist (Toter‐Winkel Warnsignal bei Spurwechsel) Beispiel: Audi braking guard (Optical Warning Acoustic Warning Braking Jerk) Beispiel: Lane Departure Warning Beispiel: Volkswagen Park Assist ( Erhöhter Komfort) Wie können Systeme zur Unfallprävention beitragen? o Fahrzeugstabilisierung (ABS, ESP, ASR, …) o Verbesserte Wahrnehmung (Adaptives Bremslicht, Adaptives Kurvenlicht, Night‐Vision, …) o Umweltdetektion (Einparksensoren, Spurhalteassistent, Blind Spot Detection, …) o Komfort (Tempomat, Spracheingabe, Touchscreen, …) o Überwachung (Reifendruckkontrolle, Driver Monitoring) Die Systeme greifen an verschiedenen Stellen in das Wirkungsgefüge Fahrer – Fahrzeug – Umwelt ein Einordnung der Systeme in das Wirkungsgefüge (Folie 41ff) o Was ist Sinn bzw. Aufgabe des Systems? o Muss Fahrer mit dem System über Normalmaß der Führungsaufgabe hinaus zusammenarbeiten? o Findet eine Interaktion mit der Umwelt statt? o Ist das Fahrzeug notwendiger Bestandteil des Systems? Evolutionäre Weiterentwicklung von Systemen: Stärkeres Einbeziehen der Kommunikation zwischen Fahrzeug und Umwelt o Einparksensoren Einparkassistent o Braking Guard Automatische Notbremsung Welche Möglichkeiten gibt es im Bereich der Umwelt? o Verbesserung der Infrastruktur o Schaffung von Gesetzen, Normen, Standards Prinzipielle Struktur eines Assistenzsystems o Situationserfassung o Situationsanalyse und Aktionsentscheidung o Aktionsausführung Ultraschallsensoren (Vor‐ & Nachteile) o + Kosten o + Platzbedarf o + Entfernungsgenauigkeit o ‐ Reichweite (0‐5m) Seite 15 von 16
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o ‐ Nur bei Schleichfahrt einsetzbar (Empfindlichkeit gegen Windgeräusche) Optische Kamera (Vor‐ & Nachteile) o + Empfangenes Bild entspricht so gut wie der Wahrnehmung des menschlichen Auges o + Objektbreitenmessung ist möglich o ‐ Entfernungsmessung nur mittels Stereokamera o ‐ Schwere Bildinterpretation Radar (Vor‐ & Nachteile) o + Möglichkeit der Messung der Relativgeschwindigkeit o + Auswirkungen von Wettereinflüssen ist gering o + Reichweite (max. 200m für Long‐Range‐Radar) o + Keine direkte Sichtverbindung erforderlich o ‐ Kosten o ‐ Schwere Objektklassifizierung Lidar (Vor‐ & Nachteile) o + Kosten o + Im Vergleich zu Radar einfache Signalverarbeitung o + Gute Objektklassifizierung o ‐ Direkte Sichtverbindung erforderlich o ‐ Reichweite stark wetterabhängig o ‐ Keine Messung der Relativgeschwindigkeit Trends in der aktiven Sicherheit o Sensordatenfusion Komplementär (Sensoren gleicher Bauart decken unterschiedliche Bereiche ab) Kompetitiv (Sensoren scher sich gegenseitig ab Datenvalidierung) Datenfusion: Ultraschall – Satellitennavigation (Parklückenidentifikation) Datenfusion: Kamera – Lidar – Radar (verbesserte Objekterkennung) Kooperativ (Zusammenarbeit der Funktion notwendig Mehrwertgenerierung) Datenfusion: ESP – Kamera (Prädiktive Fahrdynamikregelung) Datenfusion: Navigation – Kamera – Radar (Erweiterte ACC‐Funktionalität) o Verbesserte Objekterkennung o Car‐to‐Car Communication o Autonome Fahrzeugführung (!?) Car 2 X Communication (Kommunikation des Fahrzeugs mit anderen Verkehrsteilnehmern oder der Umgebung X o Sicherheit (Hinweis auf Gefahrenstellen; Unfälle; …) o Verkehrseffizienz (Warnung vor Staus; …) o Komfort (Austausch von Nutz‐ oder Unterhaltungsdaten; …) Denkbare Kommunikationswege bei Car 2 X o W‐LAN o UMTS / GSM Autonome Fahrzeugführung: Wiener Übereinkommen 1968
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