Elektronikmodul schützt autonome Fahrzeuge vor Bordnetz-Ausfall
© Fraunhofer IZM/Volker Mai
Laut einer optimistischen Schätzung des ADAC wird der Anteil der Neufahrzeuge, in denen sich die fahrende Person auf allen Autobahnen anderen Aufgaben widmen kann, bis zum Jahr 2050 auf 70 Prozent steigen. Kritiker bemängeln jedoch noch einige ungeklärte Fragen bei selbstfahrenden Shuttles: Kann ein automatisches System auch im Notfall zuverlässig reagieren, und was passiert, wenn es durch einen sich ausbreitenden Kurzschluss zusammenbricht?
Die Energieversorgung in autonomen Elektrofahrzeugen wird durch zwei Quellen gewährleistet: Neben der Hochvoltbatterie gibt es eine herkömmliche 12 V Batterie, die das Auto im Ruhezustand oder in hohen Lastsituationen im Fahrbetrieb versorgt. Sicherheitskritische Komponenten wie Bremse und Lenkung können somit an zwei Energiepfade angebunden werden. Was passiert jedoch, wenn in einem der beiden ein Fehler, zum Beispiel ein elektrischer Kurzschluss auftritt? In den heutigen Bordnetzarchitekturen von hoch- und vollautomatisierten Fahrzeugen ist es üblich, den betroffenen Bereich durch eine Überlastsicherung abzugrenzen. Dieser Aufbau führt allerdings dazu, dass die betroffene Komponente im Fehlerfall gänzlich abgeschaltet wird. Damit ein Totalausfall verhindert werden kann, entwickelten Forschende des Fraunhofer-Instituts für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM im Projekt HiBord gemeinsam mit Partnern ein elektronisches Trennelement. Dieses isoliert den Fehler im Bordnetz, so dass es nicht zu sicherheitskritischen Situationen kommt. Das neu entwickelte Trennelement verfügt über 16 MOSFET-Schalter und kann bis zu 180 Ampere problemlos leiten. Wird dieser Schwellwert, etwa bei einem Kurzschluss überschritten, öffnet der elektrische Schalter und trennt den Strom. Da die MOSFET-Schalter sogar bis 300 Ampere belastbar sind, werden sie weit unter ihrer Belastungsgrenze betrieben und weisen dadurch eine deutlich höhere Lebensdauer auf als bisherige Lösungen. Das Modul wurde bereits erfolgreich in einem BMW i3 in Betrieb genommen.