Mikrocontroller

Infineon hilft Audi A8 beim automatisierten Fahren

Mit dem Audi AI Staupilot präsentiert die Marke mit den Vier Ringen das erste System, das hochautomatisiertes Fahren auf Level 3 ermöglicht. Das bedeutet: Auf Autobahnen oder mehrspurigen Kraftfahrstraßen mit baulicher Trennung zur Gegenfahrbahn kann der A8 im Kolonnenverkehr bis 60 km/h die Fahraufgabe übernehmen. Er managt Anfahren, Beschleunigen, Lenken und Bremsen in der eigenen Spur.

Audi hat den A8 in vierter Generation von Grund auf neu entwickelt. (Bild: Audi AG)

Im Gegensatz zu einem Level 2-System muss der Fahrer das Auto nicht mehr permanent überwachen. Hat er den Staupilot mit der AI-Taste auf der Mittelkonsole aktiviert, kann er den Fuß vom Gaspedal und die Hände dauerhaft vom Lenkrad nehmen und sich abhängig von den geltenden Landesvorschriften einer Beschäftigung widmen, die vom Auto unterstützt wird. Der Fahrer muss lediglich in der Lage sein, die Verantwortung wieder zu übernehmen, wenn ihn das System dazu auffordert.

Und ob der Fahrer bereit ist, überprüft während der hochautomatisierten Fahrt eine Kamera. Sie analysiert etwa Position und Bewegung des Kopfes sowie den Lidschlag und generiert daraus anonymisierte Daten. Sind beispielsweise die Augen des Fahrers längere Zeit geschlossen, fordert das System ihn auf, die Fahraufgabe wieder auszuführen. Es erfolgt eine Übernahmeaufforderung in drei Phasen – von optischen und akustischen Warnungen bis hin zur Notbremsung. Gleiches gilt, wenn das Tempo über 60 km/h steigt oder sich die Kolonne auflöst. Ignoriert der Fahrer den Hinweis und die folgenden Warnungen, bremst der A8 kontinuierlich bis zum Stillstand in seiner Spur.

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Hinter diesen neuen Highend-Systemen steht das zentrale Fahrerassistenzsteuergerät (zFAS), das im neuen A8 seine Premiere feiert. Etwa so groß wie ein Tablet fusioniert es mit seinen hochleistungsfähigen Prozessoren die Signale sämtlicher Sensoren permanent zu einem differenzierten Umgebungsmodell. Bei Vollausstattung besitzt der neue A8 24 Sensoren:

  • zwölf Ultraschallsensoren an Front, Flanken und Heck,
  • vier Umgebungskameras an Front, Heck und Außenspiegeln,
  • eine Frontkamera am oberen Rand der Windschutzscheibe,
  • vier Mid Range-Radare an den Fahrzeugecken,
  • ein Long Range-Radar an der Front,
  • einen Laserscanner an der Front,
  • eine Infrarotkamera (Nachtsichtassistent) an der Front.
Der Aurix-Mikrocontroller von Infineon kommen in mehreren Steuergeräten des Audi A8 zum Einsatz. (Bild: Infineon Technologies AG)

Einige davon kommen von Infineon: Radarsensorchips der Familie Rasic sind im Front- und Eckradar verbaut. Sie senden und empfangen hochfrequente 77-GHz-Signale und leiten diese weiter an das Steuergerät zFAS.

Im zFAS ist ein Mikrocontroller der Familie Aurix zentraler Baustein für das zuverlässige automatisierte Fahren. Aurix sichert die Verbindung zum Fahrzeug-Datenbus ab. Er bewertet und priorisiert Datenpakete und veranlasst deren schnellstmögliche Verarbeitung: Anhand der Daten von Radar- und weiteren Sensorsystemen veranlasst er etwa eine Notfallbremsung. Aufgrund der hohen Rechenleistung und umfassenden Sicherheitsfunktionen eignen sich die Mikrocontroller der Familie Aurix hierfür besonders gut.

Aurix-Mikrocontroller kommen in mehreren Steuergeräten des Audi A8 zum Einsatz: Zum einen steuern sie die Funktionen für den Motor. Zum anderen arbeiten sie im Audi AI Aktivfahrwerk und in der elektronischen Fahrwerksplattform, die die Dämpfung regelt. Zudem unterstützen die Mikrocontroller die Auslösung der Airbags.

Zusätzlich zur Elektronik für Antrieb, Fahrerassistenz und Fahrwerk sind weitere Halbleiterlösungen von Infineon in der Komfort- und Karosserieelektronik verbaut, wie beispielsweise LED-Treiber der Familie Litix Basic in Rücklichtern sowie Brückentreiber der Embedded-Power-Familie in den Scheibenwischern.

Die Stufen zum Autonomen Fahren

Audi AI Staupilot im neuen Audi A8 (Bild: Audi AG)

Stufe 0: Es gibt keine automatisierten Fahrfunktionen. Der Fahrer ist verantwortlich für Längsführung (Geschwindigkeit halten, Gasgeben, Bremsen) und Querführung (Lenken). Es gibt keine eingreifenden, sondern nur warnende Systeme.

Stufe 1: Ein System kann entweder Längs- oder Querführung des Fahrzeugs übernehmen, der Fahrer führt dauerhaft die jeweils andere Aktivität aus.

Stufe 2: In einem bestimmten Anwendungsfall kann der Fahrer Längs- und Querführung an das System übergeben. Er muss jederzeit in der Lage sein, sofort die Steuerung des Fahrzeugs zu übernehmen.

Stufe 3: Das System erkennt selbstständig die Systemgrenzen: Der Fahrer muss die Längs- und die Querführung des Fahrzeugs nicht mehr dauerhaft überwachen. Er muss jedoch dazu in der Lage sein, nach Aufforderung durch das System mit einer gewissen Zeitreserve die Fahraufgabe wieder zu übernehmen.

Stufe 4: Der Fahrer kann dem System die komplette Fahraufgabe in spezifischen Anwendungsfällen (Straßentyp, Geschwindigkeitsbereich, Umfeldbedingungen) übergeben.

Stufe 5 oder fahrerloses Fahren: Das Fahrzeug kann die Fahraufgabe vollständig allein durchführen – auf allen Straßentypen, in allen Geschwindigkeitsbereichen und unter allen Umfeldbedingungen. (Quelle: VDA)

Einführung in Schritten

Die Einführung des Audi AI Staupilot erfordert für jedes einzelne Land neben der Klarheit über die gesetzlichen Rahmenbedingungen eine spezifische Anpassung und Erprobung des Systems. Darüber hinaus sind weltweit unterschiedliche Zulassungsverfahren und ihre Fristen zu beachten. Aus diesen Gründen wird Audi den Staupilot im neuen A8 Schritt für Schritt in Serie bringen. cs

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