Use Cases

Die Use Cases stellen die Einsatzszenarien mit ihren Ausprägungen des autonomen Fahrens dar. Zur Ermittlung der Use Cases werden die häufigsten Einsatzgebiete dieser Art von Fahrzeugen herangezogen. Der Größte Teil der von der Zielgruppe getätigten Fahrten geschieht aus den folgenden Gründen: Einkaufen, Arztbesuche, Freizeit/Erholung und sonstige Erledigungen.

Vielfach ist an den Zielorten keine Möglichkeit gegeben, das Fahrzeug in unmittelbarer Nähe abzustellen bzw. zu parken. Für diese Fälle soll eine Autonomisierung entwickelt werden, die es ermöglicht das Fahrzeug direkt am Zielort zu verlassen und den Parkvorgang automatisch auszuführen. Bei Rückkehr soll ein automatisches Vorfahren des Fahrzeugs möglich sein. Daraus ergibt sich der erste Use Case, das sogenannte Valet- Parken.

Der zweite Use Case betrifft das Abstellen und das Vorfahren aus der heimischen Garage bzw. dem Fahrzeugabstellplatz auf privatem Gelände. Hier liegt der Grund darin, dass diese aufgrund der baulichen Gegebenheit häufig nicht in unmittelbarer Nähe zum Eingang der Wohnung liegen oder durch die Platzverhältnisse das Ein- und Aussteigen erschwert wird.

Da es sich um ein Elektrofahrzeug handelt muss gewährleistet werden, dass der Akku immer ausreichend geladen ist. Daraus ergibt sich Anwendungsfall Nummer drei - das autonome Anfahren einer Ladestation und automatische Aufladen des Akkus.

Bei all diesen Use Cases handelt es sich um vollautomatisierte Vorgänge, die auch ohne menschliche Reaktion autonom ausgeführt werden. Somit fallen sie in das Autonomisierungs-Level 4 und müssen den entsprechenden Anforderungen gerecht werden. Durch den Wegfall des Fahrers als Rückfallebene im Vergleich zu Level 3 muss diese Funktion ebenfalls durch das System übernommen werden, dies erfordert zusätzliche Redundanzen und Absicherungen.

Die festgelegten Anwendungsfälle werden im nachfolgend Teil detailliert beschrieben.

3.1.1. Use Case 1: Autonomes Valet-Parken

Beim autonomen Valet-Parken übernimmt der Fahrroboter den gesamten Parkvorgang.

Angefangen von der Parkplatzsuche über den Einparkvorgang, eventuelles Umparken und das Ausparken mit Rückkehr zum Passagier. Da diese Parkvorgänge zum größten Teil auf öffentlichem Gelände mit anderen Verkehrsteilnehmern und immer wechselnden Gegebenheiten stattfinden ist dieser Use Case der mit Abstand anspruchsvollste. In Abb.

50 ist eine beispielhafte Szene dargestellt. Sobald der Fahrer sein Fahrziel erreicht hat stoppt er das Fahrzeug, verlässt es und gibt dem Fahrzeug den Befehl zum autonomen Einparken.

Abb. 50: Autonomes Valet-Parken (Quelle: [WIN15])

Für den Fahrer bietet diese Funktion eine Zeitersparnis, da die Parkplatzsuche und der Parkvorgang an sich entfallen und einen Entfall eines mitunter langen Fußweges bei weiter entfernten Parkplätzen. Vorteile bietet das autonome Parken auch bei der Nutzung des Parkraums. Die einzelnen Stellplätze können kleiner sein, da es nicht mehr nötig ist die Türen des Fahrzeugs im geparkten Zustand zu öffnen.

Wenn der Fahrer das Fahrzeug wieder benötigt wird dem Fahrroboter die gewünschte Abholposition kommuniziert. Das Fahrzeug fährt zu dieser Position, hält dort an und lässt den Fahrer einsteigen. Dieser übernimmt anschließend wieder die Fahraufgabe.

Wichtige Einflussfaktoren bzw. zu berücksichtigende Umgebung für diesen Use Case sind unter anderem die von Fall zu Fall wechselnde Umgebung und die Tatsache, dass die autonomen Fahraufgaben im öffentlichen Bereich mit anderen Verkehrsteilnehmern wie Fußgänger, Radfahrer, Autos und Bussen stattfinden.

3.1.2. Use Case 2: Autonomes Abstellen in einer Garage

Das autonome Abstellen des Fahrzeugs in einer Garage findet zumeist auf privatem Gelände statt. Der Fahrer verlässt das Fahrzeug vor der Garage und gibt den Befehl zum autonomen Einparken. Wie in Abb. 51 dargestellt herrschen in Garagen häufig beengte Platzverhältnisse, die das Ein- und Aussteigen erschweren bzw. unmöglich machen können. Besonders für körperlich eingeschränkte Personen ist es sehr schwierig in ein bzw. aus einem Fahrzeug zu steigen, wenn dessen Türen nicht vollständig geöffnet werden können.

Abb. 51: Autonomes Parken in einer Garage (Quelle: [RPP17])

Das autonome Abstellen in einer Garage ist von der Funktion sehr ähnlich dem Valet- Parken aus 3.1.1, allerdings ist beim Abstellen auf privatem Gelände mit weniger bzw.

langsameren Verkehrsteilnehmern zu rechnen, was die Ansprüche an die Umgebungserfassung verringert. Die meisten zu erfassenden Gegenstände sind Objekte, die sich auf dem Weg zur Garage bzw. in der Garage befinden. Die Herausforderung ist hier, dass das Fahrzeug um diese Objekte herumfahren muss bzw. wenn das nicht möglich ist stoppt und eine Meldung an den Fahrer übermittelt.

3.1.3. Use Case 3: Autonomes Anfahren einer Ladestation

Für ein Elektrofahrzeug ist es essenziell wichtig, dass dessen Akkus geladen werden. Der Use Case des autonomen Anfahrens einer Ladestation kann mit herkömmlichen kabelgebunden Ladesystemen nicht realisiert werden. In der letzten Zeit schreiten die Entwicklungen im Bereich des induktiven Ladens von Elektrofahrzeugen immer weiter

voran. In Abb. 52 ist eine induktive Ladestation des EU-Forschungsprojekts V-Charge zu sehen.

Abb. 52: Ladestation für induktives Laden (Quelle: [VCH17])

Das induktive Laden wird seit einigen Jahren verstärkt bei Smartphones eingesetzt, diese müssen dann nicht mehr an ein Kabel angeschlossen werden, sondern können einfach auf die Ladestation gelegt werden. Beim induktiven Laden von Elektrofahrzeugen wird das gleiche Prinzip angewendet, es ist nur deutlich größer dimensioniert um die viel höheren Stromstärken übertragen zu können. Wie in Abb. 53 dargestellt muss das Fahrzeug für das induktive Laden adaptiert werden.

Abb. 53: Komponenten des induktiven Ladens (Quelle: [EAN17])

Die Ladestation selbst besitzt nur die Primärspule mit dem Starkstromanschluss, die Sekundärspule mit dem Gleichrichter und Laderegelung befindet sich im Fahrzeug. Je

nach Fahrzeugkonzept kann die Empfangsspule an unterschiedlichen Bereichen (Front, Heck bzw. unter dem Fahrgastraum) im Fahrzeug angebracht werden.

Als Herausforderung ist die relativ exakte Positionierung des Fahrzeugs und somit der Sekundärspule über der Primärspule anzusehen. Dies könnte beispielsweise durch eine zusätzliche Anbringung von Induktionsschleifen im Garagenboden, die zur Positionierung genutzt werden, realisiert werden. Eine weitere Möglichkeit wäre die Positionierung durch zusätzliche Markierungen im Bereich der Ladestation, die durch ein Kamerasystem erfasst wird.