Renault "Next Two"

Automatisiertes und vernetztes Fahren

Elektronik-Entwicklung für die Mobilität von Morgen

Mit dem Prototyp „Next Two" präsentierte Renault seine Vision eines automatisierten Fahrzeugs, das 2020 erhältlich sein soll und auf dem Serien-Elektrofahrzeug Zoé basiert. Waren die ersten fahrerunterstützenden Anwendungen noch kabelgebunden, ermöglicht der rasante Fortschritt in der Elektronikentwicklung heute komplett neue Funktionen im Zuge der Vernetzung im Fahrzeug – selbst bei Mittelklasse-Plattformen. Gefragt war die Entwicklung eines verlässlichen Systems, dessen Preis gleichzeitig mit Volumenfahrzeugen kompatibel ist. Bertrandt entwickelte die Softwarekonzeption des zentralen Steuergerätes und verantwortete die Umsetzung.

Assistenzsysteme als Grundlage   

Durch zusätzliche Sensoren an der Basisversion des Zoé erfasst der Prototyp „Next Two" seine Umgebung. Der Fernbereichsradarsensor an der Frontschürze erkennt beispielsweise Fahrzeuge sowie deren Geschwindigkeit und Hindernisse bis zu 200 Meter weit. Eine Infrarotkamera auf der Windschutzscheibe erfasst die Straßenmarkierungen und sorgt für die Spurhaltung. Das direkte Umfeld wird durch Ultraschallsensoren einbezogen, die rundherum am Fahrzeug angebracht sind. Dabei handelt es sich um seriennahe Sensoren, die bereits bei Fahrerassistenzsystemen eingesetzt werden und somit die wirtschaftlichen Anforderungen erfüllen.  


Auf automatisiertes Fahren umschalten
  

Das Fahren im automatisierten Modus kann manuell aktiviert werden, wenn sich das Fahrzeug auf einer Schnellstraße, ohne Fußgänger oder Radfahrer, befindet. Die Höchstgeschwindigkeit ist derzeit auf 30 km/h beschränkt, und das System nimmt keinen automatischen Spurwechsel vor. Diese Beschränkungen sind repräsentativ für eine Stausituation auf der Autobahn oder einem Stadtring. Der Fahrer kann jederzeit wieder die Kontrolle übernehmen. Umgekehrt schlägt „Next Two" dem Fahrer vor, in den automatisierten Modus zu wechseln, wenn entsprechende Bedingungen gegeben sind.


Entwicklung in kürzester Zeit

An der „Autonomous-Drive"-Funktion war Bertrandt mit der Softwarekonzeption und -umsetzung für das zentrale Steuergerät beteiligt. Beim Gesamtkontext konzentrierte sich die Entwicklung auf drei Funktionen: Längsführung, Querführung und Steuerungsstrategie. Für die Funktion der Längsführung – die das Fahrzeug beschleunigt und verzögert – stützte sich Bertrandt auf ein existierendes radarbasiertes ACC-System. Diese Basis wurde um die Brems- und Haltefunktionen erweitert. Damit lässt sich die Geschwindigkeit in Abhängigkeit von der Straße anpassen, insbesondere durch die Begrenzung der Beschleunigung in Kurven. Eine der Herausforderungen bestand im Einsatz und in der Integration von Serienkomponenten, vor allem der Motorsteuerung. Diese Serienmotorsteuerung war nicht für den Betrieb in einem autonomen System ausgelegt, was die Entwicklung einer besonders komplexen Regelung erforderte.        

Die Querführung ist für die elektrische Lenkung des Fahrzeugs zuständig. Für diese Funktion verantwortete Bertrandt den Steueralgorithmus komplett. Es galt, eine robuste Strategie zu entwickeln, unempfindlich für kurze Unterbrechungen oder vorübergehend fehlende Sensordaten. Die Gesamtsteuerung, die sämtliche Steuerungsstrategien des Fahrzeugs bündelt, wurde mittels Zustandsautomaten definiert. Besonderes Augenmerk lag dabei auf der Entwicklung der Übergänge zwischen den Zuständen, um ein flüssiges und ruckfreies Fahrverhalten zu gewährleisten. Für alle drei Funktionen wurden ein Fehlermanagement und die Bereitstellung von Notfunktionen umgesetzt, um die Sicherheit des Fahrzeugs in allen Fahrzuständen und -situationen zu gewährleisten.


Trotz der Komplexität des Systems dauerte die Entwicklung dieser Funktionen nur neun Monate. Die Ingenieure deckten Leistungen des gesamten V-Modells ab, von der Spezifikation bis hin zur Funktionsabsicherung auf der Straße. Die Software wurde mit dem Tool Matlab Simulink als MBD-Modellierung (Model Based Design) entwickelt. Die Konzeptphase erforderte, eine MiL-Simulationsumgebung (Model in the Loop) zu erstellen, um dynamisches Fahrverhalten abzudecken. Sämtliche Integrations- und Absicherungsphasen wurden mittels einer HiL-Rapid-Prototyping-Toolkette zeitsparend durchgeführt. Seit der Umsetzung dieses Prototyps wurden einzelne Schwerpunkte weiterentwickelt. Dies gilt insbesondere für die Querführung, die als Grundlage für die neue Spurhaltefunktion der nächsten Renault-Fahrzeuge dient.

Kompakt

Elektronik-Entwicklung

  • Software- und Architekturkonzeption
  • Entwicklung der Regelalgorithmen (Software) unter Matlab/Simulink
  • Erstellung eines MiL (Model in the Loop) inklusive MiL-Freigabe
  • Rapid Prototyping und Freigabe auf dem Fahrzeug