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2023 | Buch

Nachweis der Wirksamkeit zeitdiskreter technischer Sicherheitsmechanismen am Beispiel des automatisierten Fahrens

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Über dieses Buch

Die Elektrifizierung und Automatisierung im Kfz bewirken eine Zunahme sicherheitsrelevanter E/E-Systeme. Dabei stellt die fehlertolerante und betriebssichere Energieversorgung die funktionale Basis dar. Nach ISO 26262 muss die funktionale Sicherheit dieser Systeme quantitativ nachgewiesen werden. Für bestimmte zeitdiskrete technische Sicherheitsmechanismen ist dies ein ungeklärter und offener Punkt. Es besteht eine signifikante Diskrepanz zwischen der tatsächlichen technischen Performance und der ihr nachweisbaren Effektivität. Es bedarf deshalb eines analytischen Nachweises zur Wirksamkeit und Effektivität dieser Sicherheitsmechanismen, welcher in dieser Arbeit allgemeingültig erbracht wird. Das umfasst sowohl die methodische Entwicklung einer universellen und einheitlichen Theorie zur funktionalen Sicherheit als auch die Definition neuer mathematischer Vorschriften zum Diagnosedeckungsgrad. Basierend darauf wird ein erhebliches Potenzial eines prädiktiv gesteuerten Diagnosemanagements konzeptionell aufgezeigt.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter
Kapitel 1. Einleitung
Zusammenfassung
Die Automobilbranche wird derzeit stark durch die Megatrends der Elektrifizierung und Automatisierung dominiert. Motiviert durch politische, umwelttechnische und kundenspezifische Forderungen erfährt der Entwicklungssektor der Fahrerassistenzsysteme (ADAS) (engl.: Advanced Driver Assistance Systems) als wesentlicher Treiber der Elektrifizierung und Automatisierung deutlichen globalen Antrieb [1]. Dies führt zur stetigen Entwicklung und Implementierung elektrischer und/oder elektronischer (E/E) Systeme im Automobil.
Armin J. Köhler
Kapitel 2. Stand von Wissenschaft und Technik
Zusammenfassung
Die Herleitung der Theorie zur Bewertung statischer und zeitdiskreter Sicherheitsmechanismen wird nach den allgemeinen Grundlagen der Statistik und Wahrscheinlichkeits- bzw. Zuverlässigkeitstheorie entwickelt. Die mathematischen Ausführungen erfordern eine ausführliche Kenntnis über diese Thematik. Aus diesem Grund erfolgt zunächst eine Einführung der Statistik, Wahrscheinlichkeitsund Zuverlässigkeitstheorie, welche die Basis der mathematischen Beweisführung darstellt.
Armin J. Köhler
Kapitel 3. Technische Sicherheitsmechanismen im Energiebordnetz
Zusammenfassung
In diesem Kapitel wird das Themengebiet der technischen Sicherheitsmechanismen in das der funktionalen Sicherheit nach ISO 26262 im Kontext Energiebordnetz methodisch eingeordnet. Der grundlegende Aufbau eines Energiebordnetzes sowie dessen Eigenschaften, Wirkzusammenhänge und Forderungen hinsichtlich der funktionalen Sicherheit werden erarbeitet. Mit dem Grundverständnis technischer Sicherheitsmechanismen im Energiebordnetz werden in Abschnitt 3.2 die Forschungsfrage und die Hypothesen formuliert.
Armin J. Köhler
Kapitel 4. Einführung der zyklischen Diagnosedeckung
Zusammenfassung
In diesem Kapitel 4 erfolgt der analytische Nachweis der Wirksamkeit zyklischer/periodischer Sicherheitsmechanismen in Form einer mathematisch universellen und einheitlichen Theorie zur funktionalen Sicherheit. Diese ist mit den herkömmlichen Modellen der ISO 26262 und mit der Zuverlässigkeitstheorie vereinbar und steht in Konformität mit dem quantitativen Sicherheitsnachweis der ISO 26262. Es erfolgt die Definition und Einführung einer neuen Kenngröße: der zyklische Diagnosedeckungsgrad DCC.
Armin J. Köhler
Kapitel 5. Anwendung und Adaption am Beispiel Energiebordnetz
Zusammenfassung
Die in Kapitel 3 und 4 behandelten Verfahren zur qualitativen Beschreibung und zum quantitativen Nachweis der Wirksamkeit von Sicherheitsmechanismen werden im Folgenden exemplarisch angewendet. Die theoretischen Beispielszenarien orientieren sich an praxisnahen Anforderungen der funktionalen Sicherheit, die an ein Energiebordnetz zum automatisierten Fahren (vgl. Abbildung 3.​4) gestellt werden. Zunächst erfolgt die quantitative Bewertung eines herkömmlichen statischen Sicherheitsmechanismus zur Überwachung eines Fehlermodus.
Armin J. Köhler
Kapitel 6. Zusammenfassung, Ergebnis und Ausblick
Zusammenfassung
Die Implementierung von technischen Sicherheitsmechanismen entspricht insbesondere im Bereich des Energiebordnetzes für automatisiertes Fahren dem aktuellen Stand der Technik. Das Vorgehen zur Bewertung sicherheitsrelevanter E/E-Systeme und dedizierter Sicherheitsmechanismen wird in der Normreihe ISO 26262 festgeschrieben. Für den quantitativen Sicherheitsnachweis müssen Sicherheitsmechanismen in Bezug auf ihre technischen Eigenschaften differenziert voneinander betrachtet werden.
Armin J. Köhler
Backmatter
Metadaten
Titel
Nachweis der Wirksamkeit zeitdiskreter technischer Sicherheitsmechanismen am Beispiel des automatisierten Fahrens
verfasst von
Armin J. Köhler
Copyright-Jahr
2023
Electronic ISBN
978-3-658-41279-1
Print ISBN
978-3-658-41278-4
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-41279-1

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