Was hat das Zukunft Mobilität Fahrzeug der Zukunft unter der Haube?

mio01-2013> Zukunft Mobilität

So könnten LKWs in der Zukunft aussehen - aerodynamisch und mit alternativen Antriebssystemen.

Die Beherrschung der aktuellen Komplexität der Informations- und Kommunikationstechnik im Automobil bildet heute eine Kernkompetenz der etablierten Automobilhersteller. Die Komplexität wird aber durch eine immer höhere Funktionenanzahl im Automobil kaum mehr wirtschaftlich verwaltbar.

Diesem Fakt kann entgegengewirkt werden, indem bei der Informations- und Kommunikationstechnik innerhalb der Fahrzeuge ein disruptiver Ansatz gewählt wird, welcher auf längere Sicht die Entwicklungs-, Vernetzungs- und Integrationskosten im Vergleich zu derzeitigen Realisierungen senkt. Durch die Reduktion der Komplexität der Informationsverarbeitung innerhalb von Fahrzeugen können somit die Kosten gesenkt und der Markt für neue Teilnehmer geöffnet werden.

Diese Komplexitätsreduktion kann durch eine Zentralisierung der Systemarchitektur erreicht werden, die keinen komponentorientierten, sondern einen informationsorientierten Ansatz verfolgt. Die Funktionalität wird in die Softwareebene verlagert und auf dem Zentralrechner ausgeführt. Dadurch ist sie anpassbar und aktualisierbar. Ein Plattformmanagement, welches die einzelnen Funktionen gegeneinander abschirmt und nichtfunktionale Anforderungen erfüllen kann, dient dabei als Integrationsbeschleuniger. So reicht es aus, wenn einmalig die korrekte Funktionsweise der Basisdienste des Zentralrechners nachgewiesen wird. Anschließend können die einzelnen Funktionen unabhängig voneinander entwickelt und getestet werden. Eine zeitintensive Untersuchung des Gesamtsystems wird weitestgehend vermieden, was aktuell den größten Aufwand bei der Funktionsintegration darstellt. Im Innotruck wurde die erste prototypische Ausprägung umgesetzt. Zur weiteren Vorbereitung einer Serieneinführung dienen kooperative Projekte wie RACE bei Siemens und Chromosome bei dem fortiss Institut der Technischen Universität München.

Zentral kann auch das Energiemanagement im Fahrzeug die Verteilung der Energie steuern. Dies ist dann möglich, wenn die einzelnen Komponenten des Fahrzeugs dem Energiemanagement entsprechende Daten, wie Zustands- und Umgebungsdaten, bereitstellen und Steuerbefehle ausführen können. Durch diesen Ansatz ist es möglich, dasselbe Energiemanagement bei Fahrzeugen mit unterschiedlichsten Komponenten einzusetzen (Plug&Play). Das hat den Vorteil, dass nur einmal ein entsprechendes Energiemanagement entwickelt und die Schnittstellen definiert werden müssen und nicht erneut für jede Variation an Fahrzeugkomponenten. Die Komplexität und Vielfältigkeit der heutigen Schnittstellen steigt mit jeder neuen Fahrzeugfunktion. Ein Beispiel dafür sind die neuartigen Fahrassistenzfunktionen, die in einem immer größeren Umfang eingeführt werden. Verschiedene Bedienelemente, wie das Kombi-Instrument, Klimasteuerung und der Touchscreen für die Infotainment Systeme, bieten völlig unterschiedliche Darstellungs- und Bedienkonzepte an. Der Fahrer kann durch eine immer steigende Menge an Informationen überfordert werden, die durch die neuen Sensoren und Kommunikationskanäle gewonnen werden. Jetzige Mensch-Maschine Schnittstellen basieren auf dem sogenannten vertikalen Ansatz, in welchem die verschiedenen Bedienelemente einen direkten Einfluss auf die entsprechenden Fahrzeugsysteme haben. Ein Beispiel dafür sind die Pedale und die Gangschaltung, welche einen direkten Einfluss auf den Motor, die Bremsen und das Getriebe ausüben. Die vertikale Steuerung betrifft nicht nur die Fahrzeugdynamik. Die Bedienelemente der mittleren Konsole der heutigen Automobile sind nach den vielen physikalischen Systemen strukturiert. Ein solcher Ansatz ist die natürliche Folge der historischen Entwicklung und einer kontinuierlichen Erweiterung der Funktionalität innerhalb des Fahrzeugs.

Das Projekt „Diesel Reloaded“ wurde von Herrn Prof. Dr.-Ing. Gernot Spiegelberg gestartet, um entsprechende Maßnahmen zu erarbeiten und kommunizieren zu können. Im Rahmen seines Rudolf-Diesel Senior Fellowships am Institute for Advanced Study der Technischen Universität München wurde der projektzugehörige Demonstrator „Innotruck“ aufgebaut. Eine entsprechende Systemarchitektur zur Integration neuer Funktionen, wie oben beschrieben, bildet hier die Plattform des elektronischen Aufbaus des Fahrzeugs. Im Stand lassen sich bis zu acht Elektrofahrzeuge an den Innotruck anschließen. Der Truck wirkt in diesem Fall als ein intelligentes Haus. Die eingebaute Batterie, die während der Fahrt zur Betreibung des Elektroantriebs dient, wird in diesem Falle zur lokalen Pufferung genutzt, wie es auch in zukünftigen Häusern in Form der stationären Batterien der Fall sein wird.

Aufgrund der räumlichen Trennung des Antriebstrangs und des Fahrerarbeitsplatzes ist eine Drive-by-Wire Funktionalität notwendig. Das Fahrzeug kann dadurch mit einer innovativen Mensch- Maschine Schnittstelle ausgestattet werden, die aus zwei Kugelsidesticks und einer zentralen Konsole mit dem virtuellen Armaturenbrett besteht. Die Sidesticks sind in den Fahrersitz integriert und ermöglichen ein ermüdungsfreies Fahren, da die Arme sich immer in einer natürlichen Position befinden. Das virtuelle Armaturenbrett passt sich dynamisch an den Fahrer und die Verkehrssituation an. In der zentralen Konsole sind zusätzlich zwei kleine Bildschirme integriert, die die Rückspiegel ersetzen. Die Bilder von mehreren Kameras können auf dem Touchscreen angezeigt werden, wodurch der Fahrer stets einen umfassenden Überblick über die unmittelbare Umgebung des Trucks besitzt. Zusätzlich wird die Rückwärtsfahrt mit angekuppelten Anhänger regelungstechnisch assistiert.


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