Bertrandt AG Herausforderung automatisiertes Fahren wie gestaltet man die Absicherung eines solchen Funktionsumfang 0

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1 Herausforderung automatisiertes Fahren wie gestaltet man die Absicherung eines solchen Funktionsumfang Bertrandt AG GUVU Herbstseminar, , Kai Golowko Leiter Fahrzeugsicherheit Bertrandt AG Herausforderung automatisiertes Fahren wie gestaltet man die Absicherung eines solchen Funktionsumfang 0

2 Bertrandt kompakt Gründung Bertrandt Umsatz GJ 2015/ Mio. Euro Rund Mitarbeiter 54 Standorte in Europa, USA, China Von der Idee bis zur Serienreife Designmodellbau Karosserie Interieur Elektronik Powertrain Fahrwerk Simulation Versuch EDL In unterschiedlichen Branchen Bertrandt AG Herausforderung automatisiertes Fahren wie gestaltet man die Absicherung eines solchen Funktionsumfang 1

3 Modulares Leistungsspektrum als Einzelleistung oder in Kombination Bertrandt AG Herausforderung automatisiertes Fahren wie gestaltet man die Absicherung eines solchen Funktionsumfang 2

4 Dezentrale Organisation hohe Kundennähe Rund Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter an 54 Standorten in Europa, den USA und China. Bertrandt AG Herausforderung automatisiertes Fahren wie gestaltet man die Absicherung eines solchen Funktionsumfang 3

5 Was bedeutet hochautomatisiert? Begriffsbestimmung Heute Bis 2025 Definition gemäß SAE International Standard J3016, SAE-Level > 3 Im Wesentlichen bezogen auf folgenden technische Eigenschaften: der Fahrer ist nicht mehr erforderlich in spezifischen Anwendungsfällen. das System kann alle Situationen automatisch bewältigen. Eine gesetzliche Grundlage für diesen Funktionsumfang gibt es noch nicht: am ist im Bundeskabinett ein Maßnahmenplan für Ethik-Regeln für die notwendigen Fahrcomputer beschlossen worden. Automatisierungsgrad Fahrer führt dauerhaft Längsund Querführung aus. Kein eingreifendes Fahrzeugsystem aktiv. Fahrer führt dauerhaft Längsund Querführung aus. System übernimmt die jeweils andere Funktion. Fahrer muss das System dauerhaft überwachen. System übernimmt Längs- und Querführung in einem spezifischen Anwendungsfall. Fahrer muss das System nicht mehr dauerhaft überwachen. Fahrer muss in der Lage sein, ggf. zu übernehmen. System übernimmt Längs- und Querführung in einem spezifischen Anwendungsfall. Erkennt Systemgrenzen und fordert den Fahrer zur Übernahme mit ausreichender Zeitreserve auf. Kein Fahrer erforderlich im spezifischen Anwendungsfall. System kann im spezifischen Anwendungsfall alle Situationen automatisch bewältigen. System kann während der Fahrt alle Situationen automatisch bewältigen. Kein Fahrer erforderlich. 20 Thesen wurden dabei erarbeitet. SAE-Level 0 Keine Automation SAE-Level 1 Fahrer- Assistenz SAE-Level 2 Partielle Automation SAE-Level 3 Bedingte Automation SAE-Level 4 Hohe Automation SAE-Level 5 Volle Automation Automatisierungsstufen (SAE-Level) Bertrandt AG Herausforderung automatisiertes Fahren wie gestaltet man die Absicherung eines solchen Funktionsumfang 4

6 Die heutige Straßenverkehrssicherheit in Deutschland Welches Verkehrssicherheitsniveau haben wir heute erreicht? Ein Blick in die Zahlen des statistischen Bundesamt von 2016 gibt Aufschluss: Fahrzeugbestand: 56,6 Millionen Fahrleistung: 766 Mrd. km, davon 243 Mrd. km auf der Autobahn Polizeilich erfasste Unfälle: 2,6 Millionen, davon: 2,3 Millionen Sachschadenunfälle Unfälle mit Personenschäden Volkswirtschaftlicher Schaden rund 35 Mrd. Euro In Summe verunglückten dabei Personen: Leichtverletzte Schwerverletzte Getötete Þ Angestrebt wird Europaweit die Vision Zero. Þ Das hochautomatisierte Fahren ist der Schlüssel dazu. Tausend September 1957: Einführung der Höchstgeschwindigkeit von 50 km/h innerhalb von Ortschaften. Oktober 1972: Einführung der Höchstgeschwindigkeit von 100 km/h auf Landstraßen. Nov bis März 1974: Ölkrise. März 1974: Einführung der Richtgeschwindigkeit auf Autobahnen. Juli 1973: Einführung der 0,8 Promille- Höchstgrenze. August 1980: Einführung Verwarnungsgeld Helmtragepflicht. August 1984: Einführung Verwarnungsgeld Gurtanlegepflicht. Mai 1998: Einführung der 0,5 Promillegrenze = 3,2 (vorläufig) Quelle: Statistisches Bundesamt - Bertrandt AG Herausforderung automatisiertes Fahren wie gestaltet man die Absicherung eines solchen Funktionsumfang 5

7 Anforderungen an das Fahrzeug heute im weltweiten Einsatz Zur Freigabe eines Fahrzeuges erfolgt heutzutage ein umfassendes Testprogramm: Crashversuche frontal und lateral gegen starre Wände und Crashbarrieren sowie Pfähle in Geschwindigkeiten bis 64 km/h mit verschiedenen Insassen: Kleinkind, Kind kleine Frau (5%) normaler Mann (50%) großer Mann (95%) zusätzlich Fußgängerschutz Pole MDB C2C / Rollover ODB / SOB Full Width USA Europa Japan China Indien Südkorea Australien 4 Lastfälle Bertrandt AG Herausforderung automatisiertes Fahren wie gestaltet man die Absicherung eines solchen Funktionsumfang 6

8 EuroNCAP gibt die Geschwindigkeit vor Bertrandt AG Herausforderung automatisiertes Fahren wie gestaltet man die Absicherung eines solchen Funktionsumfang 7

9 Die Amerikaner planen aber etwas noch gewaltigeres Der NHTSA Small Oblique Aufprall, geplant 202x im U.S. NCAP: Das Fahrzeug wird mit 2 THOR-M Dummy bestückt und getestet Es trifft eine Barriere auf ein stehendes Fahrzeug Test mit einem Offset von 35% Zielgeschwindigkeit Erstkontakt 56 mph (90 km/h) km/h Bertrandt AG Herausforderung automatisiertes Fahren wie gestaltet man die Absicherung eines solchen Funktionsumfang 8

10 Grundlagen der Sicherheit im Fahrzeug heute Für die Sicherheit im Innenraum sorgen dann: eine stabile, integre Struktur: mit einem definiertem Energieaufnahmevermögen den Überlebensraum sichernd und im Anschluss definiert zu öffnen die Rückhaltesysteme, bestehend aus: einer stabilen Sitzstruktur energieaufnehmenden Innenraumverkleidungen dem Lenkrad und darauf abgestimmte Lenksäule einem gut abgestimmten Gurtsystem und darauf exakt zeitlich abgestimmte Airbagsysteme Þ Damit wird ein maximaler Insassenschutz im physikalischen Grenzbereich erreicht. Þ Aber die Systeme sind abgestimmt auf die Nominallage des Insassen. Bertrandt AG Herausforderung automatisiertes Fahren wie gestaltet man die Absicherung eines solchen Funktionsumfang 9

11 Chancen für den Fahrzeuginnenraum bei automatisierten Fahrfunktionen Das Interieur wird zum dritten Lebensraum: Dritter Lebensraum / Wohnraum / Erlebnisraum neben dem Zuhause und dem Arbeitsplatz Differenzierung nach den Nutzertypen, z.b. Business, Family, Sport Abkapslung von der Außenwelt mit dem Zweck Privat- und Intimsphäre, Ruhe und Entspannung zu schaffen Sicherstellen von Funktionen wie Bedienung, Klimatisierung und Sicherheit Gewinn von Zeit für Lesen, Büroarbeit, Internet Quelle: Bertrandt AG Herausforderung automatisiertes Fahren wie gestaltet man die Absicherung eines solchen Funktionsumfang 10

12 Auswirkungen für den Fahrzeuginnenraum Package (Platz für neue Freiheitsgrade): Durch das automatisierte und das elektrifizierte Fahren ändern sich die Proportionen des Fahrzeugs: die Achsen rücken nach außen das Fahrzeug wird höher der Mitteltunnel fällt in seiner heutigen Form weg, das eröffnet die Chance Fahrer- und Beifahrersitz zu drehen Þ Auf den ersten Blick bringt das Vorteile für den Insassenschutz, wir gewinnen Raum und damit Zeit für den Abbau der einwirkenden Energie auf die Insassen. Quelle: Bertrandt AG Bertrandt AG Herausforderung automatisiertes Fahren wie gestaltet man die Absicherung eines solchen Funktionsumfang 11

13 Auswirkungen für den Fahrzeuginnenraum Komfort & Klimatisierung Die Klimatisierung erfordert neue Lösungen, insbesondere in der Positionierung der Luftausströmer, denn der Insasse kann verschiedene Positionen einnehmen. eine definierte Luftzirkulation erfordert einen neuen Einbauraum. Schnittstelle Mensch Maschine Der zukünftige Fahrzeug-Innenraum bietet neue Möglichkeiten, Displays zu positionieren. Auch Scheiben rücken als Anzeigemedium in den Mittelpunkt des Interieurs, aber die Wahrnehmung der Außenwelt wird eingeschränkt. Potentielle Gefahrensituationen sind schwieriger zu erkennen. Quelle: Bertrandt AG Bertrandt AG Herausforderung automatisiertes Fahren wie gestaltet man die Absicherung eines solchen Funktionsumfang 12

14 Auswirkungen für die Sicherheit Die Frage des Sicherheitsniveau muss man unter verschiedenen Blickwinkeln betrachten. Die Grundannahme lautet: Das Sicherheitsniveau bleibt mindestens gleich oder wird höher für den Insassen bei einem Unfall. Eine absolute Unfallvermeidung wird auch im bei hochautomatisierten Fahren nicht möglich sein. Eine sehr lange Übergangszeit zwischen konventionellen Fahrzeugen und hochautomatisierten Fahrzeugen, dadurch wird über Jahrzehnte ein Mischverkehr zu erwarten sein. Nicht alle im Straßenverkehr vorkommenden Situationen können verarbeitet werden: Wetter- und Umwelteinfluss Systemfehler Hackerangriffe von außen Tiere Quelle: Bertrandt AG Bertrandt AG Herausforderung automatisiertes Fahren wie gestaltet man die Absicherung eines solchen Funktionsumfang 13

15 Auswirkungen für die Sicherheit Szenario 1: Die Unfallhäufigkeit und Schwere nimmt signifikant ab, die heutigen Systeme können eventuell reduziert werden: Aufgrund der geringeren Unfallschwere verzichtet man unter Umständen auf eine Vielzahl von Airbags, der heutige passive Insassenschutz ist auf ähnlichem Niveau erreichbar. Erreicht wird dieses Szenario durch die verringerte Aufprallgeschwindigkeit von robust eingreifenden Notbremssystemen. Dazu wird der Gurt ins Zentrum der Aufmerksamkeit rücken, denn dieser ist alleinig in der Lage die Ankopplung des Insassen im Crashfall zu gewährleistet. Unabhängig von der aktuellen Sitzanordnung. Eventuell kommen noch in geringerem Umfang Sitzintegrierte Airbags aus Kopfstütze oder Seite des Sitzes im Fahrzeug zum Einsatz. Quelle: Bertrandt AG, ZF Bertrandt AG Herausforderung automatisiertes Fahren wie gestaltet man die Absicherung eines solchen Funktionsumfang 14

16 Auswirkungen für die Sicherheit Szenario 2: Die Unfallhäufigkeit nimmt ab aber die Unfallschwere kann im Bereich der heutigen Unfallszenarien liegen und soll mit dem maximalen Schutzniveau gelöst werden. Die Summe der Insassenschutzsysteme nimmt noch einmal deutlich zu. Neue Airbagsysteme mit einer sehr hohen Adaptivität in alternativen Einbauräumen müssen integriert werden. Die Insassenkinematik im Crashfall erfährt noch variantenreichere und komplexere Situationen. Es kommt zu einer höheren Absicherungsvarianz, da erhebliche Wechselwirkungen der Schutzsysteme zu erwarten sind. Der Einsatz von virtuellen Methoden wird dann weiter verstärkt werden müssen. Man kommt vermutlich nicht mehr um ein virtuelles Menschmodell (z.b. THUMS) herum. Im Innenraum müssen die Insassen exakt detektiert werden können, um eine entsprechend passende Auslösestrategie der eingesetzten Rückhaltesysteme gewährleisten zu können. Þ Der Freiheitsgrad für den Insassen wird eingeschränkt werden müssen. Quelle: Welt, Bertrandt AG Bertrandt AG Herausforderung automatisiertes Fahren wie gestaltet man die Absicherung eines solchen Funktionsumfang 15

17 Der ZF-Faurecia Konzeptsitz Beispiel: der ZF-Faurecia Konzeptsitz Auf der IAA 2017 in Frankfurt wurde dieser Konzeptsitz für das Cockpit 2025 gemeinsam von ZF und Faurecia vorgestellt. Welche Eigenschaften an den Sitz erwarten diese Zulieferer: 3 zusätzliche Sitzpositionen, im ersten Schritt nur die Rückenlage Die Gurtanbindungspunkte können mit der Fahrerposition mitwandern Integrierte Gurtstraffer können den Insassen in der PreCrash Phase ankoppeln, oder auch einfach nur warnen bzw. informieren Integration von 2 Seitenairbags links und recht, Schwerpunkt Schutz von Kopf und Hals In der Rückenlehne ein integrierter Airbag zum Schutz des hinteren Insassen Quelle: Konzept Sitz von ZF und Faurecia Bertrandt AG Herausforderung automatisiertes Fahren wie gestaltet man die Absicherung eines solchen Funktionsumfang 16

18 Wo stehen wir heute Das erste Fahrzeug mit einer SAE Level 3 Funktionalität kommt auf dem Markt: Im neuen Audi A8, vorgestellt im Juli 2017, wird es eine Funktion für Stausituationen geben, die automatisiert in einem Geschwindigkeitsbereich von 0 60 km/h agiert. Beschränkt auf den Betrieb auf Autobahnen oder autobahnähnlichen Straßen. Diese Funktion basiert auf einem umfangreichen Sensorset. Der Innenraum ist konventionell, d.h. auch die Insassen weiterhin in definierter Lage, ausgelegt. Neue Einbauräume für Gurte und Airbags werden erprobt: Airbags werden konzeptionell in den Dachhimmel integriert (Konzept ZF). Kleine Airbagmodule werden in der Sitzstruktur eingesetzt. Gurtkonzepte werden intensiv untersucht, speziell in Bezug auf Energieaufnahme und Integrierbarkeit in die Sitzstruktur. Quelle: Audi AG, ZF Bertrandt AG Herausforderung automatisiertes Fahren wie gestaltet man die Absicherung eines solchen Funktionsumfang 17

19 Wo stehen wir heute Industrie und Gesetzgeber schaffen die notwendigen Rahmenbedingungen für automatisiertes Fahren: Relevante Normen und Gesetze werden angepasst Fazit: Änderungsanträge zum Wiener Übereinkommen über den Straßenverkehr von 1968 UN-ECE Regelungen werden aktuell angepasst (z.b. UN-ECE R-79) Das deutsche Forschungsprojekt Pegasus untersucht mit breiter industrieller Beteiligung bis Mitte 2019 effektive Methoden automatisiertes Fahren abzusichern ( Testfelder zur Erprobung im realen Straßenverkehr sind definiert (z.b. Teilstück der A9 in Bayern) Technologisch stehen alle Systeme, Sensoren und Aktoren zur Verfügung. Die juristische Sicherheit muss schnellstmöglich hergestellt werden. Methoden zur Absicherung müssen auf diese höhere Komplexität angepasst werden. Der Innenraum von Fahrzeugen wird sich massiv verändern. Chancen für die Industrie, Chancen für die Mobilität von morgen. Quelle: BMWi Bertrandt AG Herausforderung automatisiertes Fahren wie gestaltet man die Absicherung eines solchen Funktionsumfang 18

20 Erste Erkenntnisse aus Projekt Pegasus Forschungsprojekt Pegasus: Gestartet Jan > Jun (42 Mon.) 17 Partner von OEM, Tier-1, Versuchslaboren, Wissenschaft Volumen von 34,5 Mio. Euro, ca Mannjahre Zentrale Frage: Wie gut ist gut genug? Welche funktionale Leistungsfähigkeit müssen hochautomatisierte Fahrfunktionen aufweisen, damit sie vom Fahrer und von der Gesellschaft akzeptiert werden? Wie gut fährt der Mensch? Auf einer deutschen Autobahn fährt ein menschlicher Fahrer im Durchschnitt 12 Mio. km, bevor er in einen Unfall mit Personenschaden verwickelt ist. Quelle: Pegasus Projekt Bertrandt AG Herausforderung automatisiertes Fahren wie gestaltet man die Absicherung eines solchen Funktionsumfang 19

21 Erste Erkenntnisse aus Projekt Pegasus Absicherung der Funktion Automatisiertes Fahren : Einleitung: Die Absicherungsfalle Bislang wird das Systemverhalten im Verkehr als bloßer stochastischer Prozess betrachtet. Dies entspricht dem Versuch, den Zustandsraum durch reines Fahren repräsentativ abzudecken. Paradigmenwechsel: Zur Erreichung eines ganzheitlichen Ansatzes zum hinreichenden, vollständigen und effizienten Testen von hochautomatisiertem Fahren (HAF) innerhalb der Funktionsgrenzen ist ein Paradigmenwechsel notwendig. Quelle: Pegasus Projekt Bertrandt AG Herausforderung automatisiertes Fahren wie gestaltet man die Absicherung eines solchen Funktionsumfang 20

22 Erste Erkenntnisse aus Projekt Pegasus Zusammenspiel: Labortest Simulationen HIL / SIL Umfeld Einspeisung von Szenarien aus einer DB Verifikation der Funktion Prüfgeländetest Validierung der Szenarien Ankerpunkte für die Bewertung und den Vergleich Projekt x-track Feldabsicherung auf der Straße im realen Umfeld statistische Absicherung Quelle: Pegasus Projekt Bertrandt AG Herausforderung automatisiertes Fahren wie gestaltet man die Absicherung eines solchen Funktionsumfang 21

23 Projekt x-track ein mobiles Labor zur Absicherung von FAS und automatisiertes Fahren Das Bertrandt Projekt x-track Zum wurde das Projekt x-track gestartet. Was verbirgt sich dahinter? Einfach gesagt, ein mobiles Testlabor für die Absicherung von Anforderungen des automatisierten Fahrens: Ein MAN TGE Transportbus, somit maximale Flexibilität für Tests auf europäischen Teststrecken Ein Fahrroboter zur hochgenauen und reproduzierbaren Steuerung des Versuchsfahrzeugs 3 Inertialplattformen auf Basis von dgps zur Verfolgung von 3 Objekten im 3D Raum mit einer Genauigkeit von ca. 2cm Mess- und Steuerrechner zur Datenverarbeitung Wetterstation zur Erfassung der Umgebungsparameter Prüfanlage für vorausschauenden Fußgängerschutz mit Fußgänger und Radfahrer Eine mobile Plattform für das GVT (Global Vehicle Target) Messtechnik für Bremsenanalysen und ein Messlenkrad für Fahrdynamik Quelle: Bertrandt Bertrandt AG Herausforderung automatisiertes Fahren wie gestaltet man die Absicherung eines solchen Funktionsumfang 22

24 Projekt x-track ein mobiles Labor zur Absicherung von FAS und automatisiertes Fahren Das Bertrandt Projekt x-track Alle Varianten von Tests können gefahren werden, egal ob: nach EuroNCAP Protokoll 2018, IIHS oder U.S. NCAP Regularien freie Fahrmanöver Unfallnachstellungen bei Tag und Nacht, bei jedem Wetter mit bis zu 3 Objekten Quelle: Bertrandt Bertrandt AG Herausforderung automatisiertes Fahren wie gestaltet man die Absicherung eines solchen Funktionsumfang 23

25 Ziel: Entwicklung von Komfort, Sicher und Effizient Bertrandt AG Herausforderung automatisiertes Fahren wie gestaltet man die Absicherung eines solchen Funktionsumfang 24

26 Ansprechpartner Vielen Dank. Für Rückfragen stehe ich Ihnen gerne zur Verfügung: Kai Golowko Leiter Fahrzeugsicherheit Bertrandt Ingenieurbüro GmbH Lilienthalstr Gaimersheim Telefon: / Mobil: / Mail: Bertrandt AG Herausforderung automatisiertes Fahren wie gestaltet man die Absicherung eines solchen Funktionsumfang 25

27 Vielen Dank! Auf eine Unfallfreie Zukunft. Bertrandt AG Herausforderung automatisiertes Fahren wie gestaltet man die Absicherung eines solchen Funktionsumfang 26