Hallo,
in modernen Fahrzeugen läuft doch schon alles _fly by wire_, also über das
Bus-System.
Ist dies soweit ausgebaut, das man alles notwendige Hardware wie Gas,
Lenkung, Bremsen, Schaltung, Licht usw. sowieso über den CAN-Bus von weitem
steuern kann, wenn man ein entsprechendes Gerät integriert?
FuÃbremse:
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Noch recht einfache Anwendung: Beim ESP muss ein Steuergerät Zugriff auf
die Radbremsen haben. Hier können also zumindest die Aktoren
elektronisch gesteuert werden.
Eine Stufe weiter:
Bei bestimmten Bremsentypen laufen die Pedalwerte über einen Datenbus.
http://de.wikipedia.org/wiki/Elektrohydraulische_Bremse
Geht also. Und das ist in manchen Autos (sind da aufgeführt) schon drin.
Noch eine Stufe weiter:
Denkbar sind auch elektromechanische Bremssysteme, wie sie mit der
elektronischen Keilbremse vorgestellt wurden. Das wird wohl erst noch
kommen. Denkbar ist u.a. der Einsatz in Elektroautos.
http://www.atzonline.de/Aktuell/Nachrichten/1/6241/Elektronische-Keilbremse-wird-2010-serienreif-sein.html
Ãber beide Systeme kann man sich hier mal genauer informieren, und sieht
dort Prinzipskizzen der Steuerungen:
Handbuch Kraftfahrzeugelektronik
Brake by Wire
http://books.google.de/books?id=w0B3LEKyug4C&lpg=PA537&dq=Handbuch%20der%20Kfz-Elektronik&pg=PA152
Warum macht man das ganze?
Auf jeden Fall erleichtern elektronisch regelbare Bremssysteme den
Zugriff auf die Bremse für Fahrer-Assistenzsysteme, z.B.
* Automatische Notbremssysteme, die selbstständig bremsen.
http://www.heise.de/autos/Unfallforscher-Notbremsassistenten-helfen-Unfaelle-vermeiden--/artikel/s/5216
Volvo XC60: City Safety Demonstration
http://www.youtube.com/watch?v Bf8GBVmME
* ACC (der Abstandsregeltempomat)
http://de.wikipedia.org/wiki/Abstandsregeltempomat
Handbremse
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http://de.wikipedia.org/wiki/Elektrische_Parkbremse
z.B. im Insignia.
Da entfällt der Handbremshebel. Stattdessen flieÃen die Kontrolldaten
eines elektrischen "Handbrems-Knopfes" zu einem Steuergerät, dass dann
wiederum einen Aktor für die Feststellbremse betätigt. Und wenn ein
Knopf das steuern kann, kann man es in der Regel auch extern.
Lenkung
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Es gibt Vorstufen von "echtem" steer-by-wire, wo die Lenkung zumindest
schon mal elektronisch steuerbar ist, auch wenn es zum/vom Lenkrad eine
mechanische Rückfallebene gibt.
Z.B. die elektromechanische Lenkung (Electric Power Steering).
Dort hat man E-Motoren an der Servopumpe (z.B. VW und BMW) verbaut.
http://www.kfztech.de/kfztechnik/fahrwerk/lenkung/eps.htm
Anwendung: Wenn ein Auto automatisch lenkt bei Einparkassistenten (z.B.
von VW), dann sieht man auch, dass die Lenkung (bei einigen Autos) auch
elektronisch kontrolliert werden kann.
Hierdrin der Park-Assistent von VW im Touran:
http://www.youtube.com/watch?v=SN61YRYcbRk
Oder auch im Prius.
http://www.youtube.com/watch?v=qXoLUfYpjeg
Es können dann also diese Assistenzsysteme über einen Datenbus
Lenkwinkel-Anforderungen an ein Lenk-Steuergerät schicken, welches das
dann umsetzt.
Kombiniert
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Und das ganze kann man natürlich verbinden, und einem Auto
eigengesteuertes Fahren (offenbar hier mit Totmannschaltung an der
Fernbedienung) in ganz kleinem Rahmen erlauben, hier an einem Prototyp,
keine Ahnung, ob's schon in Serie ist.
BMW 7er - Parkassistent für Garagen
Fährt das Auto in die Garage. Und auch wieder raus.
http://www.youtube.com/watch?v=KbkNl8eWy7k
Auto vor der Garage abstellen. Und dann fernbedient einparken. Das Auto
startet, gibt Gas, lenkt in die Garage, bremst. Ich glaube, vorher muss
man es ihm einmal vorgemacht haben, sodass es sich so ungefähr (und mit
Hilfe des Reflektors) merken kann, was sein Ziel ist. (Das ist in dem
Video nciht gezeigt). Hindernisse auf der Einparkroute erkennt es über
Sensoren.
Zweck: So kann man den Käufern immer breitere und längere 7er verticken,
obwohl deren 60'er-Jahre Garagen sonst zu schmal wären, um als Fahrer
darin bequem aus dem Auto auszusteigen oder einzusteigen. Oder so kurz,
dass man ins Längrichtung recht genau treffen müsste, um vorne nicht
anzustoÃen, aber auch hinten das Tor noch zuzubekommen.
Tja. Hier ist eine Box:
dSPACE microautobox
http://www.dspace.de/ww/de/gmb/home/medien/downloadsuche.cfm?readout=suche&title=microautobox&selMedium=5
Das Auto muss aber natürlich entsprechend mit steuerbaren Aktoren
vorbereitet sein. Ach ja, zum CAN-Bus kommen ggf. weitere Bussysteme
dazu. Oder ein Gateway.
Der Gag liegt aber an sich nicht in der Box, eine Fernsteuerung wäre
damit recht schnell realisiert. Aber künftig geht's um die Steuersoftware.
Ralf
Mit dem "Fly" hapert's bei Autos noch ein bisschen. ;-)
Und ansonsten musst du erstmal genau definieren, was du mit "fly by
wire" exakt meinst. Im allgemeinen bezeichnet das ja im Sinne von "x by
wire", vorher hydraulische oder mechanische (Seilzüge, Bowdenzüge)
Verbindungen zur Steuerungen eines Aktors vollständig durch einen
Informationskanal zu ersetzen, bei dem nur Daten zum Aktor übertragen
werden.
"Brake by wire" und "Steer by wire" sind auch heute nicht vollkommen
elektrifiziert, sondern haben mechanische Rückfallebenen. Lang wird's
aber nicht mehr dauern, bis die auch entfallen.
Lies dir diese Trilogie mal durch:
http://www.heise.de/autos/Autos-sind-heute-rollende-Computer-Netzwerke--/artikel/s/3652
http://www.heise.de/autos/by-wire-doch-ganz-anders-als-im-Airbus--/artikel/s/3659
http://www.heise.de/autos/Die-Komplexitaet-vernetzter-Steuergeraete-und-Sensoren--/artikel/s/3696
Das sind die wesentlichen Fahrfunktionen.
Hier wird in der Regel eine Automatik genommen. Die lässt sich steuern.
Licht ist Spielkram.
Wenn's die richtigen machen, dann geht das.
Vorstufe: Fernbedientes Auto - mechanisiert
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An einer Uni in Großbritannien hat ein Prof. für Automatisierungstechnik
mal zusammen mit den Studenten mechanische Komponenten gebaut, so dass
das Auto dann ferngesteuert werden konnte. Heraus kam ein Hummer H3 als
fernsteuerbares Auto.
Remote control Hummer H3: no driver needed
http://news.cnet.com/8301-13640_3-9895723-43.html
http://de.sevenload.com/videos/yMCRlkt-Spielzeug-fuer-grosse-Jungs-Ein-ferngesteuerter-Hummer-H3
Andere Briten nehmen einen Omega, docken aber auch mechanisch an:
http://www.metacafe.com/watch/56140/top_gear_radio_controlled_car /
Elektronisch gesteuertes Auto
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Aber auch das, was du willst, geht. Man kann einen Schritt weiter gehen
und direkt an die Elektronik des Autos andocken, sind meist Leute, die
in Werksteams arbeiten oder eng mit dem Werksteam zusammen.
Und dann ist es an sich nicht weiter interessant, ob man die
Kontrollinstanz extern hat, oder aber im Auto.
Paar Beispiele:
Fifth Gear - 10x01 - Self driving Golf GTI
http://www.youtube.com/watch?v=U88UlyjM4Pc
http://www.spiegel.de/auto/aktuell/0,1518,424288,00.html
http://www.volkswagenag.com/vwag/vwcorp/content/de/innovation/research_vehicles/automatic_gti.html
"Der GTI 53+1 basiert auf dem 147 kW (200 PS) starken Serien-GTI. Der
ist für die Aufgabe schon von Haus aus talentiert. So bedarf es zum
Beispiel lediglich eines zusätzlichen Fahrzeugrechners (einer
MicroAutoBox von dSpace) samt der entsprechenden CAN-BUS-Verkabelung, um
die elektromechanische Servolenkung (EPS) -- ohne die das Projekt so
nicht machbar gewesen wäre -- und das nur leicht modifizierte
elektronisch geregelte Gaspedal (EGas) für die fahrerlose Fahrt
ansteuern zu können. Der Rechner indes hat es im wahrsten Sinne in sich,
da er über eine in Kooperation mit der Universität Hamburg entwickelte,
hochkomplexe Software ermittelt, wo und wie schnell der GTI freie Fahrt
durch die Pylonen hat."
Toyota Self-Driving Car
http://www.youtube.com/watch?v NPSKfY56M&NR=1
Und natürlich die Grand Challenge und die Urban Challenge, das sind
Wettbewerbsrennen autonomer Autos:
http://de.wikipedia.org/wiki/DARPA_Grand_Challenge
Winning the DARPA Grand Challenge
http://video.google.com/videoplay?docid 94517128412883394
(Dauert mal 50 min, aber lohnt sich!)
Urban Challenge
http://de.wikipedia.org/wiki/DARPA_Urban_Challenge_2007
Und manche davon waren auch mit kleinem Etat und wenig
Hersteller-Support dabei.
Ralf
Wenn man entsprechendes Gerät integriert, kann man jedes Auto
fernsteuern. Waschmaschinenmotor ans Lenkrad und all so was.
http://www.youtube.com/watch?v=iQVH5rrqkFY
Aktuelle Lexusse mit variabler Lenkuntersetzung können bereits ein
Lenkmoment einsteuern. Mindestens der LS ist dadurch dazu in der Lage,
komplett automatisch rückwärts einzuparken - da muss der Fahrer im
Einparkmodus nur noch die Parklücke auf dem Bildschirm einstellen und
der Form halber aufs Gas drücken. Von der Technik her könnte das Auto
selbst das alleine, wären nur ein par Zeilen Software.
Die aktuellen Toyota und Lexus Hybridmodelle haben teilweise einen
ECO-Modus, in dem (unter anderem) das elektronische Gaspedal so was
wie eine degressive Charakteristik annimmt, damit der Antrieb nicht so
hektisch reagiert, wenn man hektisch aufs Gas stampft. Seit ESP und
Bremsassistent ist die Bremskraft eh quasi unabhängig vom eigentlichen
Pedaldruck.
Ich habe mir angewöhnt bei Texten "steht da nur pro Forma"
einen Strich mit "gestr. Bu + Datum" durchzumachen.
Seltsamerweise führt dass stets zu "ohne Zustimmung zu xyz
leider kein Vetrag möglich".
Entweder ich bin Kapitän mit allen Rechten und Pflichten oder
aber der Karren. Dann soll der Hersteller gefälligst für sein Produkt
geradestehen.
Ich übernehme ungern Verantwortung für komplexe Systeme denen
nichtmal der Hersteller vertraut.
- So, jetzt ist mir wohler :-)
Butzo
Es geht nicht darum, daà der Hersteller dem System nicht vertrauen würde,
sondern darum, daà der typische Kunde es als gruselig empfindet, wenn das
Auto von selbst losfährt. Er hat dann das Gefühl, keine Kontrolle über sein
Fahrzeug zu haben. Wäre das nicht so, würden die Autos heute schon viel mehr
automatisch machen.
ja, eben ohne Waschmaschinenmotor!!!
Seit ich von der Elektromechanische Servolenkung - EPS hörte schwahnte mir,
das wohl eine komplette Steuerung durch Fremde oder Rechner, möglich sein
müsste.
Also muss der Unfall-Untersucher von Haiders Phaeton auch noch auf sowas
achten und nicht nur die reine Mechanik überprüfen.
Andererseits wird dann ein PKW sehr gefährlich, wenn man nicht genug Freunde
hat ;-)
Theoretisch ist das alles machbar. Es gibt vollkommen selbständig und
fahrerlos fahrende Fahrzeuge. Z.B. im Containerhafen. Oder in großen
Lagersystemen.
Aber nur in abgesperrten Bereichen.
Die Bahn fährt bereits seit den Anfängen so gut wie fahrerlos, nur
beschleunigen und bremsen, mehr nicht.
Auch heute macht der Lokführer im Führerstand nicht mehr. Die Funzeln
lassen ihn bei Nacht nicht einmal den Bremsweg übersehen, so dass er
angemessen reagieren könnte.
Harald
Wie gesagt, die Aktoren müssen erstmal da sein.
Bei der Urban Challenge hatten gleich drei Teams einen Passat 3C am
Wickel, der dürfte, wenn mit DSG und ACC ausgestattet, ganz gut
vorbereitet sein.
Diese Geräte habe ich zum Beispiel ganz konkret gefunden, um zunächst
mal einen Zugriffspunkt zu bekommen:
"Wireless CAN interfaces"
http://www.rmcan.com/index.php?id &L=1
Gibt's für Bluetooth, WLAN, GSM, UHF. Wohl für allem für die Entwicklung
gedacht.
Das schwierigere wird dann,
* Schwierigkeit 1) wirklich die spannenden "Abnehmer" im Auto zu erreichen.
Wie Henning ja schon völlig zutreffend schrieb, gliedert sich so ein
Bordnetz ein bisschen. Ein Beispiel für den Audi A6 Avant ab 2005 habe
ich mal hier verlinkt.
http://img-host.de/bild.php/28685,audia6avant2005bordnetzEXMR6.png
(stark vereinfachtes Prinzipbild, die ganze externe Sensorik und Aktorik
fehlt, hier sind erstmal im wesentlichen nur die Steuergeräte dargestellt
Quelle: Audi SSP 344)
Denn ggf. wird der schreibende Zugriff über das Diagnose-CAN (der liegt
i.d.R. auch auf dem gut zugänglichen OBD2-Stecker) durch das dahinter
befindliche Gateway beschränkt. Und so muss man in die verschiedenen
CAN-Teilnetze erstmal von außen reinkommen.
* Schwierigkeit 2) die Nachrichten richtig zusammenzustellen (richtige
Empfängeradressen, richtige Befehle, ggf.
Authentifizierungsmechanismen). Protokolle einhalten.
Hier müsste man rausbekommen, welche externen Steuer-Nachrichten die
einzelnen Empfänger überhaupt von welchen externen Absendern zu welchen
Zeitpunkten akzeptieren.
Ggf. kann man einfach mal eine Weile auf den verschiedenen Teil-Bussen
lauschen, dann sich mal anschauen, was sich die Steuergeräte so zu sagen
haben, und dann eben Nachrichten entsprechend formen.
Naja, und drittens sollte man sich bei solchen Basteleien vorher mal
überlegen, was so alles schiefgehen kann.
Ralf
Ja, siehe Stanley/VW Touareg.
http://de.wikipedia.org/wiki/Stanley_ (Fahrzeug)
Die VW-Fahrzeuge oder Oberklasse sind bei den Autonomfahrzeugbastlern sehr
beliebt, da die Hardware an sich eine komplette Drive-by-Wire-Steuerung von
sich aus ermöglicht. Allerdings muss man ein wenig an den Firmwares der
diversen Controller drehen, sonst verweigern die den Dienst.
Wolfgang
Habe gerade nachgelesen: Das Lenkrad und der Schalthebel wurden mit
zusätzlichen Aktuatoren versehen. Ich denke aber, dass man mit minimalen
Modifikation des Servolekungs-Reglers und (so das Teil ein
(semi)automatisches Schaltgetriebe hat) des Schaltautomatikreglers auch
komplett ohne zusätzliche Aktuatoren auskäme.
Wolfgang
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