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Fraunhofer Geschäftsbereich Adaptronik

Funktionale Sicherheit und Zuverlässigkeit in der Elektromobilität

Die Entwicklung von Elektrofahrzeugen bedeutet nicht nur im Hinblick auf die Realisierung eines alltagstauglichen Fahrzeugkonzepts eine neue Herausforderung. Auch die Untersuchung und Bewertung der Sicherheit und Zuverlässigkeit solcher Elektromobile führt Forscher und Entwickler an neue Fragestellungen heran.

Abb. 1: Im Hinblick auf Zuverlässigkeit und Funktionssicherheit zu untersuchende aktive magnetorheologische Kupplung des Fraunhofer LBF.
Abb. 2: Bestimmung von Sicherheitszielen und Zuordnung zu Systemkomponenten eines Elektrofahrzeugs.

Sicherheitsorientierte Systemgestaltung

Innerhalb der Fraunhofer Systemforschung Elektromobilität FSEM werden unter Beteiligung mehrerer Institute Fahrzeugkonzepte und Technologieträger für die Elektromobilität entwickelt. Neben der Erarbeitung technischer Gestaltungskonzepte und Lösungen sind Zuverlässigkeit und funktionale Sicherheit dabei von grundlegender Bedeutung. Das Fraunhofer LBF begleitet die Entwicklung typischer Komponenten der Elektromobilität, wie zum Beispiel Radnabenmotor, zentrales Steuergerät und Energiespeichersysteme mit Analysemethoden hinsichtlich der Systemzuverlässigkeit und funktionalen Sicherheit. Dabei besteht die Herausforderung einerseits darin, die spezifischen Anforderungen und technologischen Besonderheiten von E-Fahrzeugen zu berücksichtigen. Zum anderen gilt es, die bewährten Analysetechniken für solche Systeme den Sicherheitserfordernissen angemessen anzuwenden und bedarfsgerecht zu erweitern.

Entsprechend dem aktuellen Stand der Technik wurde als Vorbereitung dafür und für eine sicherheitsorientierte Systemgestaltung eine Gefährdungsanalyse und Risikoklassifizierung anhand der ISO / DIS (Draft International Standard) 26262 für funktionale Sicherheit von Straßenfahrzeugen angefertigt. Darin geforderte Analysetechniken und Bewertungsmethoden dienen dazu, möglicherweise gefährliche Situationen zu identifizieren, nach "Automotive Safety Integrity Level (ASIL)"-Klassifizierung zu bewerten und angemessene Abhilfemaßnahmen zu vereinbaren. In gemeinsamen Workshops wurden dadurch von den beteiligten Partnerinstituten getragene Zielsetzungen erarbeitet.

Neben der sicherheitsorientierten Systemgestaltung dienen die Ergebnisse der Gefährdungsanalyse und Risikoklassifizierung auch als essentielle Grundlage der nun durchzuführenden Fehlermöglichkeits- und Einflussanalysen (FMEA), die mit Konzeption der Sicherheitsmechanismen in verschiedenen Systemteilen bereits begonnen werden konnten. Die aktuell laufenden Entwicklungstätigkeiten werden somit mit Qualitätsmethoden nach dem derzeitigen Stand der Technik der Automobilindustrie begleitet. Zudem fließen in die Entwicklung die für die Automobilindustrie noch neuen und überaus aktuellen Anforderungen der funktionalen Sicherheit ein.