Redundanzarme Implementierung sicherheitskritischer Funktionen in autonomen Elektrofahrzeugen (RISE); Abschlussbericht fortiss GmbH

Zusammenfassung

Das Verbundprojekt RISE untersuchte neuartige redundanzarme Systemarchitekturen für den sicheren und zuverlässigen Betrieb autonomer Elektrofahrzeuge. Ziel war es, klassische, kosten- und ressourcenintensive Hardware-Redundanz teilweise durch die frühzeitige Erkennung drohender Komponentenausfälle, prädiktive Instandhaltung und eine proaktive Rekonfiguration der Fahrzeugelektronik zu ersetzen. Hierzu wurden im Konsortium Detektorstrukturen, Alterungs- und Prognosemodelle, rekonfigurierbare Elektronikarchitekturen sowie ein vernetzter Fahrzeugdemonstrator entwickelt. Das Teilvorhaben von fortiss konzentrierte sich auf die Verbindung von Fehlerprognose und modellbasierter Rekonfiguration. Sensordaten, physikalische Modelle und Verfahren des maschinellen Lernens wurden kombiniert, um die thermo-mechanische Degradation elektronischer Komponenten zu bewerten und deren verbleibende Nutzungsdauer einschließlich der Prognoseunsicherheit abzuschätzen. Auf dieser Grundlage wurden Rekonfigurations- und Degradationsstrategien automatisch synthetisiert, die Softwarefunktionen vor einem erwarteten Hardwareausfall auf alternative Steuergeräte verlagern. Die Verfahren wurden in das modellbasierte Werkzeug AutoFOCUS3 integriert, über eine Cloud-Architektur mit dem Gesamtsystem verbunden und im gemeinsamen Fahrzeugdemonstrator validiert. Die Ergebnisse zeigen, wie prädiktive Zustandsbewertung und proaktive Rekonfiguration zur Aufrechterhaltung sicherheitskritischer Funktionen beitragen und zugleich den Bedarf an statischer Hardware-Redundanz reduzieren können.