Ein E-Mobil ist mehr als ein konventionelles Fahrzeug mit Elektromotor. Weit mehr! Deshalb reicht es auch nicht aus, den Benzintank gegen Batterien zu tauschen und einen anderen Antrieb einzubauen. Fahrzeughersteller müssen ein Auto in vielen Teilen neu erfinden und dafür völlig neue Gesamtkonzepte entwickeln. Doch damit ergeben sich auch neue Anforderungen an die Zuverlässigkeit. Um die Sicherheit von Elektromobilen besser analysieren und verbessern zu können, setzt das Forschungsprojekt »e performance« auf die Forschungen des Fraunhofer IESE.

Wenn es nach der Bundesregierung geht, wird der Verkehr in 40 Jahren fast ganz auf fossile Brennstoffe verzichten können – zumindest in den deutschen Großstädten. Doch wie kann eine elektromobile Zukunft konkret aussehen? Wie lassen sich kommende Probleme rechtzeitig erkennen und Hürden auf eine möglichst geringe Höhe bringen?  Elektromobilität neu denken – das ist die Idee des AUDI-Forschungsprojekts »e performance«, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung mit 22 Millionen Euro gefördert wird und an dem Partner aus Industrie, Universitäten und Forschungsinstituten beteiligt sind – darunter auch das Fraunhofer-Institut für Experimentelles Software Engineering IESE sowie das Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB

Die Projektpartner haben sich das Ziel gesetzt, das Elektroauto als ein ganz neues Fahrzeug zu denken und neue Technologien für elektrische Mobilität zu entwickeln. Dieses neue Fahrzeugkonzept soll nicht nur energieeffizient und komfortabel, sondern vor allem auch sicher sein. Alle Systeme und Komponenten müssen aufeinander abgestimmt sein. Das Projekt wurde in mehrere Arbeitspakete wie zum Beispiel Energiespeicher, Bedienkonzepte und Fahrdynamikregelung eingeteilt. Da es sich um ein komplett neuartiges Systemkonzept für Elektroautos handelt, mussten auch zuverlässige Sicherheitskonzepte entwickelt werden. Hier greift das Forschungsprojekt »e performance« auf die Expertise der Forscher am Fraunhofer IESE zurück. »Die funktionale Sicherheit hat bei der Entwicklung eines Fahrzeugs immer höchste Priorität«, sagt Sören Kemmann vom Projekt »e performance« am Fraunhofer IESE, in dem bereits seit zehn Jahren Techniken zur Sicherheitsanalyse entwickelt werden. »Dank der verschiedenen Partner aus Industrie und Forschung waren in diesem Projekt alle Kompetenzen vorhanden, um neuartige Sicherheitskonzepte für Elektrofahrzeuge nicht nur theoretisch zu entwickeln, sondern diese auch praktisch umzusetzen.« 

Am Anfang des Projekts standen grundlegende Überlegungen und Evaluierungen dazu, welche Gefährdungen bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen auftreten können. Eines der offensichtlichsten Probleme dabei: Werden mehrere Computersysteme in ein Fahrzeug integriert, muss zum Beispiel gewährleistet werden, dass auch bei Ausfall eines Computers die anderen weiter arbeiten. Werden die Räder mit einzelnen Motoren angetrieben, muss außerdem sichergestellt werden, dass nicht ein Rad in die eine und ein anderes in die andere Richtung laufen kann. »Um die Risiken zu definieren haben wir anhand verschiedenster Verkehrsszenarien ausführliche Risikoanalysen durchgeführt, wie zum Beispiel: Was passiert, wenn der Fahrer am Morgen vergisst, den Stecker vom Fahrzeug, das er über Nacht aufgeladen hat, zu trennen und einfach losfährt? Hier muss es einen Sicherung geben, die in dieser Situation 100 Prozent zuverlässig greift«, erklärt Kemmann. 

Mit Hilfe sogenannter Komponentenfehlerbäume (CFTs) entwickelten die Forscher spezielle Sicherheitsanalysen. Sie dienen im Wesentlichen dazu, die Ursache-Wirkungsbeziehungen möglicher Fehler ableiten zu können. In der nächsten Phase des Projekts wurden die technischen Hintergründe diese Gefährdungen genau definiert, um anschließend mittels »Safety Concept Trees« (SCTs) Sicherheitskonzepte zu erarbeiten, die diese Risiken deutlich minimieren oder sogar ganz ausschließen. Auf diese Weise gelang es den Forschern, eine neue modellbasierte Methode zu entwerfen, mit der Gefährdungssituationen formalisiert werden können. Darüber hinaus entwickelten sie eine neue Methode zur Risikobewertung bei starker Integration von mehreren Systemen. Mithilfe dieser Methoden sollen sich zukünftig einfacher und schneller Sicherheitskonzepte und Vernetzungstechnologien für Elektroautos entwickeln lassen. »Das wohl wichtigste Ergebnis ist ein Baukasten an Sicherheitstechnologien, der nicht auf bereits bestehende Konzepte zurückgreift, sondern auf neuen Lösungen beruht und der die Abhängigkeiten der einzelnen Lösungsansätze zueinander deutlich stärker als bislang berücksichtigt«, resümiert Kemmann. 

Nachdem zunächst unterschiedliche Teilmodule gebaut wurden, entwickelten die Projektpartner mit dem Prototypen F12 schließlich ein fahrfähiges Elektroauto.  In dem Fahrzeug wurden drei unterschiedliche Elektromotoren verbaut, die sich einzeln ansteuern lassen. Bei niedriger Geschwindigkeit kann die Kraft ausschließlich über den Zentralmotor an der Vorderachse übertragen werden, bei höherer Geschwindigkeit wird der Twin-Motor an der Hinterachse hinzugenommen. Aufgeladen kann das Elektroauto eine Strecke von bis zu 250 Kilometern zurücklegen. Grundlegenden Funktionen wie Parken, Leerlauf, Rückwärts- und Vorwärtsfahren werden per Tastendruck gesteuert, alles andere über einen herausnehmbaren Tablet-Computer.

Das »e performance«-Projekt, das im Oktober 2009 startete, konnte in diesem Jahr erfolgreich abgeschlossen werden. Viele der Technologien, die die Projektpartner in den drei Jahren in den Bereichen Antriebsstrang, Wissensmanagement, Bedienung und Anzeige entwickelten, haben gute Aussichten auf eine spätere Serienfertigung. Ob City-Flitzer, Familienauto oder Sportwagen – ebenso wie die Sicherheitskonzepte, die am Fraunhofer IESE entworfen wurden, sollen sie flexibel in verschiedene elektrisch angetriebene Autos eingesetzt werden können.(mdi)

Keine Kommentare vorhanden

Das Kommentarfeld darf nicht leer sein
Bitte einen Namen angeben
Bitte valide E-Mail-Adresse angeben
Sicherheits-Check:
Zwei + = 9
Bitte Zahl eintragen!
image description
Experte
Alle anzeigen
Sören Kemmann
  • Fraunhofer-Institut für Experimentelles Software Engineering IESE
Weitere Artikel
Alle anzeigen
Überall fährt es sich anders
Reisen ohne Hürdenlauf
Barrierefrei durch die Stadt
Veranstaltungen
Alle anzeigen
Stellenangebote
Alle anzeigen