Getrennte Antriebsplattform und Applikation Fahrerloses Fahrzeug fährt als Shuttle, Lieferfahrzeug oder mobile Serviceeinheit

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Ein fahrerloses Fahrzeugkonzept passt sich schnell und automatisch an unterschiedliche Aufgaben an. Durch die konsequente Trennung von hochkomplexer Antriebstechnik (Driveboard) und funktionsspezifischen Aufbauten (Kapseln) ermöglicht das System einen 24/7-Betrieb in wechselnden Einsatzszenarien.

Die Trennung von Fahrwerk und Aufbau ist in der Logistik als eine sogenannte Wechselbrücke bekannt. Jetzt überträgt das Forschungsprojekt U-Shift II dieses Prinzip auf autonome, elektrische Einheiten. Im Beisein der baden-württembergischen Wirtschaftsministerin Dr. Nicole Hoffmeister-Kraut präsentierten das KIT, das DLR, die Universität Ulm und das FKFS die neueste Generation dieses modularen Fahrzeugkonzepts. Das System besteht aus einem hochintegrierten „Driveboard“ und funktionsspezifischen Kapseln, die vollautomatisch gekoppelt werden.

Mechatronisches Herzstück mit Radnabenmotoren

Das flache Driveboard fungiert als eine autarke Funktionseinheit. Technisch interessant für Entwickler ist die Konzentration aller antriebs- und steuerungsrelevanten Komponenten auf engstem Raum:

• Antrieb: Vier elektrische Radnabenmotoren ermöglichen eine hohe Manövrierbarkeit und schaffen Bauraum für die Batteriepakete im Unterboden.

• Hubeinrichtung: Ein am Institut für Fahrzeugsystemtechnik (FAST) entwickeltes Fahrwerk integriert eine Hubeinrichtung, die Kapseln autonom ohne externe Infrastruktur aufnimmt.

• Steuerung: Das Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart (FKFS) zeichnet für die zentrale Steuerung, Überwachung und Energieversorgung verantwortlich.

Digitaler Handshake und OTA-Fähigkeit

Ein kritischer Punkt modularer Systeme ist die Schnittstelle zwischen Basis und Aufbau. Am Institut für Technik der Informationsverarbeitung (ITIV) des KIT wurde dazu eine flexible Schaltzentrale entwickelt. Sobald das Driveboard unter eine Kapsel fährt, erfolgt ein digitaler Handshake. Die softwarebasierte Architektur erkennt den Kapseltyp (Personentransport, Logistik oder Serviceeinheit) und passt die Fahrparameter sowie die Sensorik-Konfiguration dynamisch an. Die gesamte Systemsoftware ist für Over-the-Air-Updates (OTA) ausgelegt, was eine kontinuierliche Optimierung der Betriebsstrategien ermöglicht.

Die Anforderungen an die Umfelderkennung sind beim U-Shift II zweigeteilt: Während der Fahrt agiert das System als autonomes Level-4-Fahrzeug; beim Andockvorgang ist jedoch eine Präzision im Millimeterbereich gefragt. Die Universität Ulm implementierte ein Multi-Sensorkonzept aus Kameras, Radar und Lidar. Die Algorithmen zur Datenverarbeitung müssen die Fahrbewegungen während des Unterfahrens der Kapsel hochpräzise planen. Ein vom DLR entwickeltes mechanisches Verriegelungssystem schließt den Kopplungsvorgang formschlüssig ab, wobei die Sensorik die korrekte Arretierung permanent überwacht.

Wirtschaftliche Relevanz und Technologietransfer

Mit einer Förderung von zehn Mio. Euro durch das Ministerium für Wirtschaft, Handwerk und Tourismus Baden-Württemberg zielt U-Shift II primär auf den Technologietransfer ab. „Innovation ist der Schlüssel für die automobile Wertschöpfung von morgen“, betont Ministerin Dr. Nicole Hoffmeister-Kraut. Das Projekt soll insbesondere kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) als Blaupause für spezialisierte autonome Anwendungen dienen.

Damit demonstriert U-Shift II, wie die Entkopplung von Hardware (Driveboard) und Anwendungssoftware (Kapsel-Funktion) die Effizienz steigert. Der Reiz der Entwicklung liegt in der Standardisierung der Schnittstellen. Wenn sich ein universelles Driveboard als Industriestandard etabliert, verschiebt sich die Wertschöpfung massiv in Richtung der spezialisierten Applikations-Kapseln und deren elektronischer Integration. (heh)

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