Die Idee

FORSCHEN AN DEN
FAHRZEUGEN DER ZUKUNFT

Worum geht es konkret?

Bei der Bewältigung der Herausforderungen, die sich aus einem steigenden Mobilitätsbedarf und der fortschreitenden Urbanisierung ergeben, werden automatisierte elektrische Fahrzeuge eine Schlüsselrolle einnehmen. Sie schaffen die Grundlage für einen nachhaltigen und intelligenten Straßenverkehr, neuartige Mobilitäts- und Transportkonzepte sowie Verbesserungen der Verkehrssicherheit und Lebensqualität in urbanen Räumen.

[Foto: Prof. Dr. Lutz Eckstein]
Prof. Dr. Lutz Eckstein
RWTH Aachen - ika

„In UNICARagil ist es uns erstmalig gelungen, die forschungsstärksten deutschen Universitäten im automatisierten und elektrischen Fahren sowie ausgewählte, hochinnovative Unternehmen in einem Projektkonsortium zu vereinen. Mit Unterstützung des BMBF wollen wir einen substanziellen und nachhaltigen Beitrag dazu leisten, dass auch die Wiege zukünftiger Automobilgenerationen in Deutschland stehen wird.“

Gesamtkoordinator

2018 – 2022

15 Lehrstühle an
8 Universitäten

Im Vorhaben UNICARagil werden, ausgehend von neuesten Ergebnissen der Forschung zum automatisierten und vernetzten Fahren sowie zur Elektromobilität, vollständig fahrerlose elektrische Fahrzeuge entwickelt. Die Grundlage hierfür bildet ein Fahrzeugkonzept, das aus Nutz- und Antriebseinheit besteht. Es soll sich flexibel an vielfältige Anwendungsfälle in Logistik und Personentransport anpassen – insbesondere in Szenarien, in denen der Einsatz fahrerloser, emissionsfreier Fahrzeuge sinnvoll ist.

[Bild: UNICAR<em>agil</em> Autos]

8 Industriepartner,
davon 4 KMU

Rd. 26 Mio. €
BMBF-Förderung

Kernelement der Forschungs- und Entwicklungsarbeiten ist die funktionale Fahrzeugarchitektur, die mit der Cloud, der Straßeninfrastruktur und einer Sensordrohne vernetzt ist. Weitere Schwerpunkte liegen in der Entwicklung generischer Sensormodule für die Umfelderfassung, einer flexibel erweiterbaren und updatefähigen Software- und Hardware-Architektur sowie hochdynamischen Radnabenantrieben, die völlig neue Bewegungsformen im Straßenverkehr erlauben und die UNICARagil Fahrzeuge besonders wendig machen. Den Abschluss des Projekts bildet eine Demonstration vier verschiedener Anwendungen auf Testfeldern in Deutschland.

[Bild: UNICAR<em>agil</em> Timeline]

4 Fahrzeuge

Vollautomatisiert
und fahrerlos

Dank der Förderung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung von über 26 Mio. € konnten sich in UNICARagil acht der führenden deutschen Hochschulen im Bereich automatisiertes Fahren gemeinsam mit acht ausgewählten Unternehmen aus der Industrie zusammenschließen, um die ambitionierten Ziele des Projekts erfüllen zu können.

Das Projekt startete im März 2018 und erfuhr große Resonanz aus der interessierten Öffentlichkeit und Presse. In den folgenden vier Jahren werden insgesamt 258 Teil-Arbeitspakete bearbeitet, um vier vollautomatisierte und fahrerlose Fahrzeuge und deren neuartige Architekturen zu entwickeln und aufzubauen.

[Foto: Timo Woopen]
Timo Woopen
RWTH Aachen - ika

„UNICARagil ist einzigartig! Über 100 Wissenschaftler von 23 verschiedenen Partnern arbeiten gemeinsam an einem Ziel: Die Gestaltung der Mobilität von Morgen. Dank der Unterstützung des BMBF können erstmalig die verschiedensten Forschungsbereiche kooperativ und höchst agil an neuartigen Konzepten zum automatisierten und elektrischen Fahren arbeiten. Ich bin froh ein Teil dieses einzigartigen Teams zu sein!“

Projektleiter

Deutschland soll auch in Zukunft der Forschungsstandort rund um das Thema Automobil bleiben

UNICARagil wird im Forschungsschwerpunkt „Disruptive Fahrzeugkonzepte für die autonome elektrische Mobilität (Auto-Dis)“ im Programm „Mikroelektronik aus Deutschland – Innovationstreiber der Digitalisierung“ unterstützt. Ziel ist es, Innovationen für das vollständig automatisierte Fahren der Zukunft (Stufe 5) voranzutreiben, die die evolutionäre Weiterentwicklung des Automobils übertreffen können:
Im Mittelpunkt stehen „disruptive“ Fahrzeugkonzepte, die neueste Technologien der Elektrifizierung und Automatisierung vereinen und die Grundlage für eine intelligente Mobilität, mehr Teilhabe, neuartige Geschäftsmodelle und Dienstleistungen schaffen können.

Das Vorhaben bietet die Chance auf vielfältige Innovationen bei Komponenten und Systemen für automatisierte elektrische Automobile sowie bei der Umsetzung automatisierter Fahrfunktionen. UNICARagil leistet damit einen substantiellen Beitrag zur Steigerung der Innovationskraft am Standort Deutschland im automatisierten elektrischen Fahren. Darüber hinaus werden die interdisziplinäre Forschung, Entwicklung und Lehre an mehreren Wissenschaftsstandorten in Deutschland im Vorhaben systematisch verzahnt und gestärkt.

Die Kerninnovationen

Nutzerz­orientierung

Nutzerorientierung

[Bild: UNICARagil Nutzerorientierung]

Ein nutzerorientierter Einsatz neuartiger Technologien stellt den Menschen in den Mittelpunkt der Entwicklung zukünftiger Mobilitätssysteme.

Durch eine nutzerzentrierte Fahrzeugentwicklung, von der Nutzerbefragung (Bedarfs-/Bedürfnisanalyse) über Experten- und Probandenstudien (Co-Creation) bis hin zur virtuellen Absicherung, stehen die Bedürfnisse des Menschen bei den UNICARagil-Fahrzeugen im Vordergrund.

Von der mobilen Buchung über eine App bis zum Ausstieg nach der Fahrt – ein durchgängiges digitales Interaktionskonzept schafft ein komfortables Nutzererlebnis und erlaubt dem Kunden, sich während der Fahrt anderen Tätigkeiten zu widmen. Das inklusive Gesamtkonzept ermöglicht allen Menschen die Teilhabe an der automatisierten Mobilität der Zukunft.

Modular­isierung

Modularisierung

[Bild: UNICARagil Modularisierung]

Konsequente Modularisierung schafft Flexibilität in der Anwendung automatisierter Fahrzeuge.

Auf Basis eines modularen Strukturbaukastens lassen sich Fahrzeuge für verschiedenste Use-Cases realisieren – z. B. für den öffentlichen Nahverkehr, Mobility-on-Demand, Gütertransport oder persönliche Individualmobilität. Die zur Umfelderfassung entwickelten Sensormodule können flexibel nach Bedarf mit und ohne Redundanz ausgestattet werden. Softwaremodule können dank der Automotive Service-oriented Software Architecture flexibel ausgetauscht und aktualisiert werden.

Eine konsequente Trennung der Automatisierungsfunktionen, z. B. von Bewegungsplanung und –regelung ermöglicht die Kontrolle des Fahrzeugs durch verschiedene Dienste – wie etwa durch einen Teleop erator in der Leitwarte oder die Rückfallebene Sicheres Anhalten.

Die Integration von Antrieb, Lenkung und Fahrwerk in ein Dynamikmodul auf 48-V-Basis ermöglichen disruptive Fahrzeugentwürfe sowie eine einfache Wartung und Updatefähigkeit.

Elektronik-Architekturen

Elektronik-Architekturen

[Bild: UNICARagil Elektronik-Architekturen]

Neuartige Hardware-Architekturen im Elektroniksystem ermöglichen eine Implementierung effizienter und sicherer Steuergeräte.

Nach dem Vorbild des menschlichen Nervensystems wird eine bionische E/E-Architektur entwickelt, in der Softwaremodule anforderungsgerecht auf die als Großhirn, Stammhirn und Rückenmark bezeichneten Steuereinheiten verteilt werden können – sowohl eigens entwickelte eingebettete Systeme als auch Hochleistungsrechner. Dadurch kann unterschiedlichen Bedürfnissen an Echtzeitfähigkeit, Rechenleistung und Sicherheit entsprochen werden, was UNICARagil von anderen Akteuren unterscheidet, die stattdessen auf eine zentrale Rechnereinheit setzen.

Die Steuergeräte kommunizieren über ein gemeinsames Ethernet-Netzwerk miteinander, was den Grundstein für den flächendeckenden Einsatz einer dienstorientierten Softwarearchitektur legt. Zudem gewährleistet die gewählte Vier-Zonen-Architektur eine hohe Verfügbarkeit der Energie- und Kommunikationsanbindung aller Hardware-Komponenten, so dass ein sicherer Betrieb der Fahrzeuge immer möglich ist.

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Automotive SOA

Automotive SOA

[Bild: UNICARagil Automotive SOA]

Die Automotive Service-oriented Software Architecture (ASOA) schafft die Grundlage für updatefähige Software im Elektroniksystem für das automatisierte Fahren.

Eine steigende Komplexität der Software automatisierter Fahrzeuge verlangt nach der Möglichkeit, Softwarekomponenten einfach auszutauschen und zu aktualisieren. Die ASOA realisiert ein modulares Softwarekonzept, das die Ausführung von Softwarediensten in einem verteilten System auf heterogenen Rechnereinheiten – eingebetteten Systemen wie auch Hochleistungsrechnern – ermöglicht. Beispielsweise erfordert die Teleoperation durch die Leitwarte eine andere Dienstekomposition als der reguläre automatisierte Betrieb. Die benötigte Umkonfiguration der Software im laufenden Betrieb ist in der ASOA möglich. Dies ermöglicht außerdem eine einfache Erweiterung und Adaption für zukünftige Einsatzzwecke.

Leitwarte & Cloud

Leitwarte & Cloud

[Bild: UNICARagil Leitwarte & Cloud]

Kooperative und kollektive Funktionen in der Cloud unterstützen die Fahrzeugautomatisierung. Eine Begleitung durch die Leitwarte stellt die ständige Verfügbarkeit sicher.

Das Vertrauen der Passagiere in die fahrerlosen Fahrzeuge muss jederzeit gewährleistet sein. Daher ist das Servicepersonal der Leitwarte rund um die Uhr erreichbar. Im Bedarfsfall kann das Fahrzeug jederzeit an einem sicheren Ort zum Stillstand kommen und die Fahrzeugsteuerung durch einen Teleoperator übernommen werden. So wird die ständige Verfügbarkeit sichergestellt und der Einsatzbereich der Fahrzeuge erweitert.

Durch eine gemeinsame Umfeldwahrnehmung in der Cloud wird die Kooperation der automatisierten Fahrzeuge ermöglicht. Die Info-Biene, ein sensortragendes Fluggerät, liefert Zusatzinformationen aus der Luft, wenn sie benötigt werden, und schafft so eine virtuelle Vorausschau. Unsere Fahrzeuge sollen immer besser werden: Ein kollektives Sammeln von Daten in der Cloud kann zur kontinuierlichen Analyse und Verbesserung von Algorithmen eingesetzt werden.

Safety & Security by Design

Safety & Security by Design

[Bild: UNICARagil Safety & Security by Design]

Safety & Security by Design: Durchgängige Sicherheitsorientierung von der Idee bis zur Freigabe

Es wird ein systemweites Safety- und Security-Konzept für die Fahrzeuge entwickelt und in Hardware und Software umgesetzt. Innovative und zentrale Bestandteile sind die Selbstwahrnehmung, die kontinuierlich die Fähigkeiten der Fahrzeuge bestimmt, und die Rückfallebene „Sicheres Anhalten“, die Fahrzeuge auch bei Defekten sicher in den Stillstand bringt und damit eine menschliche Rückfallinstanz ersetzt. Das modulare Absicherungskonzept ermöglicht, Teilsysteme unabhängig vom Gesamtsystem freizugeben und erleichtert so Austausch und Verbesserung einzelner Module. Ergänzt wird dies durch die Qualifizierung geeigneter Einsatzumgebungen auf Basis einer anforderungsbasierten Kategorisierung von Streckenabschnitten. Schließlich sind State-of-the-Art-Realisierung der Kernkomponenten des IT- und Energiebordnetzes sowie die diversitär-redundante Umfeldsensorik Teil des Safety- und Security-Konzepts.

Das Konzept