In modernen Automobilen werden immer mehr Sicherheitstechniken angewendet. Neben rein mechanischen Komponenten wie der sogenannten „steifen“ Fahrgastzelle wurden in den letzten Jahrzehnten besonders elektronische Sicherheits- und Fahrerassistenzsysteme entwickelt und zum Serieneinsatz gebracht. Diese können grundsätzlich in Aktive und Passive Systeme unterteilt werden, wobei Aktive Systeme „aktiv“ in den fahrdynamischen Zustand des Pkws eingreifen und damit den Fahrer unterstützen oder sogar Unfälle vermeiden. Dahingegen sorgen Passive Systeme im Falle eines Crashs dafür, dass die Verletzungen der Fahrzeuginsassen möglichst gering ausfallen. Wird ein Unfall mit Hilfe von Crashsensoren erkannt, werden Sicherheitseinrichtungen wie Gurtstraffer und Airbags ausgelöst.

Dadurch konnte trotz des steigenden Fahrzeugaufkommens die Zahl der Todesopfer im Straßenverkehr stetig verringert werden. Nichtsdestotrotz verunglückten in Deutschland im Jahr 2007 ca. 5000 Personen tödlich durch Verkehrsunfälle [6]. Um eine weitere Reduzierung von schwerwiegenden Unfallfolgen zu erreichen, wurde am IAF das Projekt „Integration von Aktiver und Passiver Sicherheit zur Erhöhung des Fahrzeuginsassenschutzes (APS)“ gestartet.

Bis heute wurden die beiden Bereiche, Aktive und Passive Sicherheit, getrennt und völlig voneinander entkoppelt entwickelt und vorangetrieben. Meist stellen sogar die einzelnen Systeme eine für sich selbständige „Insellösung“ dar. Durch Verbindung der Sicherheitssysteme lassen sich Sensordaten mehrfach nutzen. Dadurch können vorhandene Systeme optimiert und völlig neue Funktionen generiert werden.

Das Forschungsprojekt APS soll die beiden bislang eigenständigen Bereiche Aktive und Passive Sicherheit der Fahrzeugentwicklung verknüpfen. Diese Verknüpfung bietet das enorme Potenzial, das Verletzungs- sowie das Todesrisiko der Fahrzeuginsassen durch Optimierung von Airbagzündzeiten zu verringern.

Beispielsweise kann durch Nutzung von Umfeldsensoren (Radar, Lidar, …), welche z. B. in dem Fahrerassistenzsystem Active Cruise Control (ACC) im Einsatz sind, die Auslösezeit bei einem Frontalaufprall verbessert werden. Damit ist diese zukunftsweisende Entwicklung ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu dem Ziel Null Verkehrstote, das sich mehrere europäische Länder und Vereinigungen gesetzt haben (Stichwort „Vision Zero“ [5]).

Um durch die Verbindung von Aktiven und Passiven Sicherheitssystemen die Unfallfolgen für den Insassen weiter verringern zu können, müssen zunächst Unfallszenarien betrachtet werden, in denen die heutigen Airbagalgorithmen an ihre Grenzen stoßen und die geforderten Auslösezeiten nicht oder nur sehr schwer erreichen. Für diese Crashtypen muss dann herausgearbeitet werden, welche zusätzliche Informationen (aus anderen Systemen) zu einer frühzeitigen Crashdiskriminierung beitragen können. Z. B. wurde durch eine Analyse von Überschlagszenarien festgestellt, dass durch die Kenntnis der Quergeschwindigkeit eines Pkws die Zündentscheidung in kritischen Rollovercrashes wesentlich früher als mit den heutigen eingesetzten Algorithmen erzielt werden kann [2,3,4]. Sind solche nützliche Informationen identifiziert, so müssen diese hinsichtlich Genauigkeit und Verfügbarkeit mit den Anforderungen der passiven Sicherheit untersucht und gegebenenfalls diesen Anforderungen angepasst werden. So wird beispielsweise zwar in einem ESP die Quergeschwindigkeit eines Fahrzeuges bestimmt, jedoch ist die Genauigkeit der ESP-Modelle in extremen Schleudersituationen nicht ausreichend, um diese für eine Überschlagserkennung zu nutzen [1]. Hierfür wird in diesem Projekt ein Beobachter entwickelt, der gerade in solchen Situationen die Quergeschwindigkeit in ausreichender Genauigkeit liefert.

Erfüllen diese zusätzlichen Informationen nun die Anforderungen der passiven Sicherheit, müssen diese in den Airbagalgorithmus eingebunden werden. Dabei ist darauf zu achten, dass die Zündentscheidung wesentlich früher getroffen werden kann und trotzdem keine Fehlauslösung möglich ist. Außerdem sollte bei einem Ausfall von Zusatzinformationen immer noch die heutige Airbagperformance erreicht werden.

Um neue Funktionen und Beobachter zu entwickeln, ist eine geeignete Toollandschaft notwendig. Hierzu werden von den Industriepartnern Daten aus nachgestellten Fahr- und Crashszenarien zur Verfügung gestellt. An der Hochschule Ingolstadt wird ein Hardware in the Loop Prüfstand mit integrierter Fahrdynamiksimulation aufgebaut, mit dessen Hilfe die Funktion von prototypischen Steuergeräten, wie Fahrdynamik- und Umfeldbeobachter entwickelt und getestet werden können. Außerdem wird derzeit in Zusammenarbeit mit Studierenden der Hochschule Ingolstadt ein Modelltestfahrzeug entwickelt, mit dem reale Testfahrten (im Maßstab 1:6) möglich sind.

[1] Ertlmeier, Rudolf: Modellierung eines Quergeschwindigkeitsbeobachters für Fahrzeuge in extremen Schleudersituationen, 2007. Diplomarbeit, Fachhochschule Ingolstadt.

[2] Lauerer, Christian: Entwicklung von Fahrzeugmodellen zur Unterstützung der Überschlagserkennung aus Fahrdynamikinformationen, 2005. Diplomarbeit, Fachhochschule Ingolstadt.

[3] Paggel, Jens; Feser, Michael; Lauerer Christian; Spannaus Paul; Brandmeier Thomas: Active and Passive Saftey for Advanced Rollover Protection. 8th International Symposium and Exhibition on Sophisticated Car Occupant Saftey Systems, Airbag 2006.

[4] Spannaus, Paul: Querdynamik: Entwicklung von Fahrzeugmodellen zur Ermittlung der Quergeschwindigkeit und zur Verlaufsbeschreibung von Fahrzeugüberschlägen mittels Fahrdynamikdaten, 2005. Diplomarbeit, Fachhochschule Ingolstadt.

[5] Vision Zero: von den Nachbarn lernen; www.vcd.org/visionzero.html (Stand 10.10.2007)

[6] Unfallgeschehen im Straßenverkehr, Statistisches Bundesamt, Wiesbaden 2008