AT 05 2018 by A&W Verlag AG

5 | MAI 2018

www.auto-wirtschaft.ch NEWS Techniktrends

FACHWISSEN Autonomes Fahren Das autonome Fahren von Strassenfahrzeugen kann als cleveres Zusammenschalten mehrerer Fahrerassistenzsysteme angesehen werden.

GRÜNE AUTOWÄSCHE

TECHNIK Hochaufgelöste Strassenkarten Auf dem Weg hin zum autonom fahrenden Auto wartet noch viel Arbeit auf die Entwickler. Insbesondere präzise digitale Strassenkarten für die Selbstortung sind Basis für Level-4- und -5-Autos.

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LAUFSTEG Mercedes-Benz G-Klasse Mercedes-Benz hat die «dienstälteste» Baureihe G-Klasse runderneuert und mit technischen Schmankerln in die Neuzeit katapultiert. Ford Focus Der Focus, eines der meist verkauften Autos der Welt, kommt im Herbst in seiner vierten Modellgeneration auf den Markt.

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Hyundai Nexo Die zweite Generation des FuelCell-Antriebes im Nexo zeigt, dass der südkoreanische Hersteller an den Brennstoffzellenantrieb glaubt.

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CONTINENTAL

AQUAPLANING-RISIKO FRÜHZEITIG ERKENNEN

Bild: Continental

ontinental arbeitet an einem automatischen Warnsystem bei Aquaplaning-Gefahr. Aquaplaning entsteht, wenn das Reifenprofil das Wasser auf der Strasse nicht schnell genug ableiten kann und der Reifen in der Folge «aufschwimmt». Um diese übermässige Wasserverdrängung zu erkennen, setzt Continental auf Bilder der sogenannten SurroundView-Kameras. Diese Weitwinkelkameras sind in den Seitenspiegeln sowie im Kühlergrill und im Heck der Continental-Entwicklungsfahrzeuge eingebaut. Wenn nun viel Wasser auf der Strasse ist, zeigen die Kamerabilder ein spezifisches Spritz- und Sprühmuster der Reifen. Dieses Muster nutzen die entwickelten Algorithmen, um eine AquaplaningGefahr zu identifizieren.

Bei viel Wasser auf der Strasse zeigen die Kamerabilder ein spezifisches Spritz- und Sprühmuster der Reifen, und das System erkennt eine Aquaplaning-Gefahr.

Zusätzlich zu den Kameradaten plant Continental, auch Informationen von den Reifen selbst zu nutzen, um das Aquaplaning-Risiko zu erkennen. Hierbei werden Signale der Sensoren direkt in den Reifen analysiert. Alle Sensordaten können zukünftig in einem zentralen Fahrzeugrechner für den Aquaplaning-Warner ausgewertet werden. Erkennt das System eine Gefahr bei der aktuellen Geschwindigkeit, wird der Fahrer auf eine sichere Geschwindigkeit hingewiesen. Hier spielt dann die Fahrzeugvernetzung ihre Trumpfkarte aus: Selbst Fahrzeuge, die noch weit hinter einer möglichen Aquaplaning-Stelle unterwegs sind, können über die Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation direkt über die Gefahr informiert werden. (pd/sag)

SCHAEFFLER

it dem steigenden Marktanteil von Plug-inHybridfahrzeugen überdenken die Automobilhersteller ihre Getriebekonzepte. Statt den Elektromotor vor und hinter dem Getriebe anzuordnen, wird es denkbar, elektrischen Antrieb und Getriebe so zu verheiraten, dass sich eine Bau- und Funktionseinheit ergibt. Schaeffler hat nun ein neues Konzept für ein solches «dediziertes Hybridgetriebe» vorgestellt. Das DH-ST 6+2 (Dedicated Hybrid Transmission) basiert auf einem automatisierten Schaltgetriebe und bietet zwei elektrische und sechs mechanische Gänge. Die zum Verbrennungsmotor parallel arbeitende E-Maschine ist so in die Getriebestruktur eingebunden, dass für sie zwei Übersetzungsstufen verfügbar

Bild: Schaeffler

DEDIZIERTES HYBRIDGETRIEBE MIT 6+2 GÄNGEN

Das dedizierte Hybridgetriebe DH-ST 6+2 vereint die Vorteile eines automatisierten Schaltgetriebes mit denen des elektrifizierten Antriebsstrangs.

sind. So kann der Elektromotor auch bei hohen Fahrgeschwindigkeiten sehr effizient betrieben werden. Auch für den Verbrennungsmotor stehen zwei Übersetzungsstufen zur Verfügung. Eine Art Vervielfältigungsgetriebe zwischen den beiden Teilgetrieben sorgt dafür, dass der Verbrennungsmotor auch das Teilgetriebe des elektrischen Pfads mitnutzt, so dass ihm vier weitere Gänge zur Verfügung stehen. Durch die Doppelnutzung einer Radsatzebene sind nur fünf Radebenen für die sechs Gänge erforderlich. Simulationen von Schaeffler zeigen, dass mit dem DH-ST 6+2 bei einer Systemleistung von 220 kW nicht nur sportliche Fahrleistungen, sondern auch ein niedriger WLTC-Treibstoffverbrauch von rund 4,5 l/100 km zu erreichen sind. (pd/sag)

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PIERBURG

VENTIL ZUR ABSCHALTUNG DER KOLBENKÜHLUNG Bild: Pierburg

ie Pierburg GmbH hat ein Magnetventil entwickelt, das die Ölkühlung des Kolbens bei Bedarf abschalten kann. Zur Kühlung von Kolben wird herkömmlicherweise der Ölstrom der Motorenölpumpe über Düsen in einen inneren Kühlkanal des Kolbens gespritzt, so dass überschüssige Wärme abgeführt wird. Beim Zuschalten des neuen Magnetventils wird der Ölstrom, der zu diesen Düsen führt, gezielt unterbrochen. Dabei bringt die optionale Abschaltung der Kolbenkühlung mehrere Vorteile: Wenn der Motor in Teillast läuft, keine Kolbenkühlung nötig ist und der Ölstrom durch das Magnetventil abgeschaltet wurde, reduziert sich die Antriebsleistung der Ölpumpe und damit letztendlich

Beim Zuschalten des neuen Magnetventils von Pierburg wird der Ölstrom, der zu den Kolbenkühldüsen führt, gezielt unterbrochen.

der Kohlendioxid-Ausstoss. Zum anderen kann der Kolben während der Warmlaufphase des Motors schneller auf Temperatur gebracht werden, so dass sich auch der Ausstoss von unverbrannten Kohlenwasserstoffen reduziert. Das neue Magnetventil von Pierburg zur Abschaltung der Kolbenkühlung, das bereits in Serie produziert wird, wurde auf Basis von bereits vorhandenen Ventilen zur Steuerung variabler Ölpumpen entwickelt. Es fällt durch eine simulationsgestützte Auslegung des Aktuators und optimierte Strömungsgeometrien besonders klein und leicht aus. Dadurch kann es problemlos an vielen denkbaren Stellen, beispielsweise im Gehäuse des Ölfiltermoduls oder im Motorblock, angebracht werden. (pd/sag)

DEUTSCHES ZENTRUM FÜR LUFT- UND RAUMFAHRT

adfahrer sind im Stras senverkehr besonders gefährdet. Umso wichtiger ist es, sie zu schützen und kritischen Situationen vorzubeugen. Das hat sich auch das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt DLR zum Ziel gesetzt und nun das sogenannte Amber Light an seiner Braunschweiger Forschungskreuzung installiert. Dieses ist ein adaptiv geschalteter Schutzblinker mit Radfahrersymbol, der prototypisch auf Basis einer Baustellenampel mit einem Signalgeber aufgebaut worden ist. Falls das Risiko einer Kollision besteht, warnt es Fahrzeuge, die nach rechts abbiegen, vor geradeaus fahrenden Velofahrern. Durch die an der Forschungskreuzung installierte Kameratechnik wird der Verkehr anonymisiert erfasst. Al-

Bild: DLR

ADAPTIVES BLINKLICHT WARNT AUTOFAHRER VOR VELOS

Das Amber Light warnt Fahrzeuge, die nach rechts abbiegen, vor geradeaus fahrenden Velofahrern. Dabei löst es nur in kritischen Situationen aus.

gorithmen berechnen automatisch, wie schnell sich Velofahrer und Autofahrer nähern und wann sich ihre Wege kreuzen. Bei Gefahr beginnt das Amber Light zu leuchten oder sogar hochfrequent zu blinken – je nach ermitteltem Risiko für die Verkehrsteilnehmer. Es wird also erst bei kritischen Situationen aktiv und löst nicht bei jedem Velofahrer automatisch aus. Dabei wird Protokoll über sein Auslösen geführt, so dass anhand der Kamerabilder von der Kreuzung die Situationen gesammelt und ausgewertet werden können. Bei der Auswertung wird dieser Zeitraum mit einer vergangenen Zeitperiode ohne Blinker verglichen. So können die Wissenschaftler untersuchen, ob das System zu einer Reduzierung kritischer Situationen im Verkehrsgeschehen beiträgt. (pd/sag)

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Autonomes Fahren

AUTOMOBILE HERAUSFORDERUNG

Der Mobilitätsmarkt befindet sich im Umbruch. Neue Technologien, gestiegene Anforderungen an die Umweltverträglichkeit und veränderte Kundenwünsche bringen die traditionellen Geschäftsmodelle der Automobilhersteller an ihre Grenzen. Text: Andreas Lerch | Bilder: Audi, Continental, Valeo, ZF, Wabco, Lerch

ie Herausforderung für die Automobilindustrie liegt in der Zukunft nicht nur in der CO2-Problematik oder beim Dieselskandal. Die globalen Fragen werden heissen: Wie bewegt sich der Mensch in den grossen Städten und den dichtbevölkerten Regionen? Der deutsche Stauforscher Prof. Michael Schreckenberg von der Universität Duisburg-Essen rechnet vor, dass in Deutschland ein drei Stunden währender Autobahnstau auf zwei Spuren einen Schaden von rund 100’000 Euro einfährt und dass demzufolge 2016 in Deutschland der volkswirtschaftliche Schaden aufgrund von Staus rund 14 Milliarden Euro betragen habe. Dipl. Ing. Stefan Schumacher, Director Business Development bei IBM, begründet einen kürzlich beschlossenen Zusammenarbeitsvertrag mit der Volkswagen AG mit den vier grossen automobilen Herausforderungen der Zukunft. Die erste Säule sei die Vernetzung (Konnektivität) der Fahrzeuge, die zweite Säule beinhalte das autonome Fahren, die dritte Säule das Carsharing und die vierte Säule die E-Mobilität. Wird dieses Vier-Säulen-Prinzip strukturiert, kann festgestellt werden, dass drei der vier Säulen ziemlich eng zusammenhängen. Einzig die E-Mobilität kann als eigenständige Thematik behandelt werden. Kritische Stimmen sind auch hier noch nicht überzeugt, dass es wirklich die batterieelektrischen Fahrzeuge sind, welche in Zukunft die Landmobilität vorwärtsbewegen werden.

Vernetzung Bezüglich Vernetzung und Konnektivität haben sich Entwicklungsingenieure von ZF in Friedrichshafen für eine Bedeutungsdefinition entschieden: Sie sagen, dass die Vernetzung das Datennetz innerhalb eines Fahrzeuges (z. B. die Netzstruktur des CANBusses) bedeute, da die einzelnen Systeme (Knoten) innerhalb eines Fahrzeuges über einen gemeinsamen Übertragungsweg Daten austauschen können. Die Konnektivität gehe insofern einen Schritt weiter, als dass sie eine drahtlose Vernetzung von Systemen und Komponenten ausserhalb des Fahrzeuges beschreibe. Durch diese

Konnektivität könnten Fahrzeuge Datenpakete mit anderen Fahrzeugen und der Infrastruktur austauschen und so relativ früh Informationen über ein ungewöhnliches Verkehrsgeschehen erhalten. Aus diesem Grund ist die Konnektivität gerade für Fahrzeuge mit hoher Fahrerassistenzausrüstung eine wichtige und qualitätssteigernde Option. Sind einmal die Schnittstellen genormt und können die Fahrzeuge darauf zugreifen, sind sicher im Bereich der Unfallzahlen weitere Fortschritte zu erwarten. Konnektivitätsoptimierung «Voraussetzung für die intelligente Mobilität der Zukunft ist eine möglichst lückenlose Konnektivität. Um das Beste aus der bereits heute vorhandenen Netzabdeckung zu machen, haben wir ein vorausschauendes Daten- und Verbindungsmanagement

entwickelt», erklärt Johann Hiebl, Leiter der Continental Business Unit Infotainment & Connectivity. Mit intelligenter Telematik ist es möglich, verfügbare Kommunikationskanäle zusammenzuführen, um die Bandbreite zu erhöhen oder nahtlos zwischen verschiedenen Kanälen zu wechseln, wenn die Empfangsqualität schlechter werden sollte. Um die vorausliegende Empfangsqualität zu errechnen, sammelt der Connectivity Manager Daten über die Verfügbarkeit und die Qualität der Kommunikationskanäle auf den Fahrstrecken in Abhängigkeit von GPS-Positionen, Wochentagen und der Tageszeit. Findet der Connectivity Manager heraus, dass die Verbindung auf der vorausliegenden Strecke schlechter wird, stehen verschiedene Optionen zur Verfügung: Der Fahrer kann gewarnt werden oder es können wichtige datenintensive Anwendungen anderen Anwendungen vorgezogen werden. So wird beispielsweise der Download eines Softwareupdates vorübergehend mit weniger Bandbreite versorgt, damit ein laufender Musik-Stream nicht abbricht. Ausserdem kann der Connectivity Manager dank vorausschauendem Kanalma-

Bild 1. Der neue Audi A8 enthält einen Stauassistenten, welcher nach dem SAE-Level 3 arbeitet.

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Bild 2. Mit dem Connectivity Manager gelingt es, in der Innenstadt die vielen unterschiedlichen Funknetzwerke zu bündeln und zu nutzen. nagement nahtlos zwischen den verfügbaren Kanälen wie mobilen Netzwerken, verfügbaren WLAN-Hotspots oder einer Satellitenverbindung wechseln (Bild 2). Weist ein Mobilfunknetz also eine bessere Empfangsqualität auf als ein anderes, kann zwischen den Netzen umgeschaltet werden. Fahrerassistenzsysteme Fahrerassistenzsysteme sollen den Fahrer unterstützen, ihm bei heiklen Entscheidungen helfen und im Notfall sogar in die Fahrzeugbedienung eingreifen. Wahrscheinlich als eines der ersten Fahrerassistenzsysteme wurde ABS in den frühen 1980er Jahren auf den Markt gebracht und bald darauf auf das System ASR bzw. ESP erweitert. Heute verfügen alle Autos über diese Systeme; die Entwicklung blieb aber nicht stehen. Informationstechnisch muss für jedes System die EVA-Kette durchlaufen werden. Auf der Eingabeseite müssen die richtigen Sensoren gefunden werden. Für die Verarbeitung werden die korrekten Algorithmen entwickelt und programmiert, und auf der Ausgabeseite sind systembeeinflussende Aktoren vorzusehen. Beim Antiblockiersystem handelte es sich um einen «relativ einfachen» Regelkreis: Im Vergleich der Daten von vier Raddrehzahlsensoren kann

das Steuergerät herausfinden, ob ein Rad extrem langsamer dreht und damit zum Blockieren neigt. Aktorisch kann bei diesem Rad der Bremsdruck gehalten oder sogar gesenkt werden, damit das Rad nicht vollständig stillstehen kann. Heutige Fahrerassistenzsysteme unterstützen den Fahrer sogar bei der Aufmerksamkeit. Dazu wurden spezielle Sensoren auf Radar-, Lidarund Ultraschallbasis entwickelt. Sogar

Kameras in Mono- und Stereoausführung sind in der Serie. Das Entwickeln dieser Sensoren stellte bereits eine ausserordentliche Herausforderung dar. Die sensierten Daten müssen aber dann in Echtzeit einem Steuergerät zugeführt, dort nach definierten Algorithmen verarbeitet und allenfalls ein Ausgabesignal zu einem Aktor geschickt werden. Damit alles in Echtzeit passieren kann und die riesigen Datenmengen verarbeitet werden können, muss die Datenübertragung immer schneller werden (siehe «Fachwissen» in AUTO&Technik 1-2/2018). Interessant ist natürlich, dass gleiche Sensordaten für verschiedene Fahrerassistenzsysteme herangezogen werden können. Die Verarbeitungssoftware muss sicher angepasst werden, aber grundsätzlich nutzen die Anbieter in dieser Richtung bereits einige Synergien. Im Bild 3 sind die Wirkungen einiger «optischer» Sensoren dargestellt, und die Assistenzsysteme, welchen sie ihre Daten zur Verfügung stellen, sind dazugeschrieben. Dabei ist zweifellos beeindruckend, dass es sich jeweils nicht um zwei bis drei Systeme handelt, sondern dass bis zu acht Systeme die Daten der Frontkamera nutzen. So

ist auch deutlich zu erkennen, dass die Ultraschallsensoren, welche nur kleine Strecken überwachen können, nicht für ein adaptives Abstandssystem bei Autobahntempi taugen. Dazu braucht es die weitreichenden Radarund Lidarsensoren. Auch für die Verkehrszeichenerkennung ist nur das Kamerasystem tauglich; die anderen Systeme können zweidimensionale Bilder nicht differenzieren. Software Das Herausfinden von Zusammenhängen zwischen den Sensorsignalen und dem gesuchten Wert für die Berechnung einer Hilfsleistung für den Fahrer ist häufig ein langer Weg. Jedem Handybenutzer ist es klar, dass aus einem fahrenden Auto ein Strassenschild gefilmt werden kann. Und wenn jemand den Film sieht, ist es für ihn wiederum klar, dass es sich da um ein Strassenschild handelt – und weil es ein Strassenschild ist, steht es logischerweise am Strassenrand und bewegt sich nicht. Es ist also allein interessant, was auf dem Schild steht: Darf jetzt 60, 70 oder 80 km/h schnell gefahren werden? Ganz anders für die Elektronik. Diese findet zuerst heraus, dass das «Teil»

Bild 3. Der Audi A4 mit Kameras, Radar- und Ultraschallsensoren für das grosse Angebot von Fahrerassistenzsystemen.

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Gefahrenstellen wie Stauenden teilautomatisiert und stabil ausweichen. Der EMA nutzt die Umfeldsensorik vom Radar-Kollisionsschutzsystem und erkennt die stehenden und die sich bewegenden Dinge vor dem Fahrzeug. Das System ermittelt kontinuierlich eine TTC (Time to Collision) und leitet nach definierten Kriterien gegebenenfalls eine Notbremsung ein.

wird eine hohe Abdeckung und in der Regel dreifache Redundanz in der Umfelderkennung benötigt. Die Sensoren müssen dabei das Fahrzeugumfeld abdecken. Die Frontsensoren (Kamera, Radar, Laserscanner) können von einem Radarsystem aus vier Sensoren (Kokon) in den Fahrzeugecken und verschiedenen Ultraschallsensoren rund um das Fahrzeug ergänzt werden. Jede Sensortechnik hat ihre eigenen physikalisch bedingten Vorund Nachteile, die unter anderem von den Witterungsverhältnissen, der Beleuchtung sowie der gefahrenen Geschwindigkeit abhängig sind. Für eine redundante Systemauslegung ist es daher wichtig, dass nicht nur mehr, sondern vor allem unterschiedliche, sich in ihren Eigenschaften ergänzende Sensoren zum Einsatz kommen. In Bild 5 werden verschiedene Technologien einander gegenübergestellt. Nur die Zusammenarbeit mehrerer, sich ergänzender Sensortechnologien – die sogenannte Sensorfusion – kann die geforderte Datensicherheit nahezu garantieren.

Datenfusion Für automatisierte Fahrfunktionen der Stufe 3 und höher, die es dem Fahrer erlauben, seine Aufmerksamkeit zumindest vorübergehend vom Fahrgeschehen abzuwenden,

Autonomes Fahren Das autonome Fahren von Strassenfahrzeugen kann als cleveres Zusammenschalten mehrerer Fahrerassistenzsysteme angesehen werden. Natürlich muss auch da wieder die

Bild 4. Der automatische Ausweichassistent ermöglicht erstmalig im Nutzfahrzeug die Kombination von hochdynamischer Unterstützung in Quer- und Längsrichtung. am Strassenrand steht und sich nicht bewegt. Dann findet sie heraus, dass das Schild rund ist. So kann das Programm jetzt auf «Strassenschilder» schwenken und in seiner Bibliothek (ROM) nachschauen, ob irgendwo ein Bild hinterlegt ist, welches in wichtigen Fixpunkten mit dem gefilmten Bild übereinstimmt … Noch viel schwieriger wird es, wenn die Elektronik herausfinden muss, ob sich ein Objekt bewegt und ob es sich dabei evtl. sogar um ein menschliches Wesen handeln könnte. Diese Algorithmen sind am Entstehen und werden in Forschungsreihen laufend überprüft. Die französische Firma Valeo veröffentlicht dazu folgende Zahlen: «Für 1’000’000 km addieren sich die zu verarbeitenden Daten auf mehrere Dutzend Petabytes, was in etwa der Datenmenge von 50 Jahren Full-HDVideo entspricht.» Ausweichassistent für Lastwagenzüge Die ausgeklügelten, hochdynamischen Fahrerassistenzsysteme erreichen jetzt bereits die Nutzfahrzeuge. So haben der Bremsenhersteller Wabco und die Zahnradfabrik Friedrichshafen (ZF) im vergangenen Jahr einen Ausweichassistenten für Sattelzüge vorgestellt. Notbremsassistenten, welche Lastwagen bei stehenden Hindernissen automatisch zum Stillstand bringen, haben das

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Potenzial, Auffahrunfälle auf Autobahnen um bis zu 90 % zu vermindern. Der automatische Ausweichassistent (Evasive Maneuver Assist, EMA) stellt ein Beispiel für die Vernetzung und Interaktion verschiedener Systeme innerhalb eines Nutzfahrzeugs dar. Der EMA verbindet das elektronische Bremssystem, den Notbremsassistenten, die elektronische Stabilitätskontrolle (ESC) und fahrdynamische Regelsysteme mit der elektrohydraulischen ReAXServolenkung von ZF und vernetzt so als erstes System die Längs- und Quersteuerung bei Lastwagen miteinander. Mit Unterstützung des EMA kann der Fahrer so statischen

Bild 5. Eigenschaften verschiedener Sensoren.

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Verknüpfungs- oder Ergänzungssoftware sicher programmiert sein. Deshalb gibt es eine internationale SAE-Einteilung, welche zwischen sechs verschiedenen Automatisierungsstufen unterscheidet. Die Stufe 0 bedeutet ein konventionelles Auto ohne Fahrdynamikhilfen. Die Stufe 1 kann die Längs- oder Querdynamik des Fahrzeugs unterstützen, wie das die Systeme ABS und ESP machen. Die Stufe 2 geht bereits in beide Richtungen (vgl. Abschnitt «Ausweichassistent …»). Von Stufe 3 an wird die Angelegenheit dann heikler. Dies ist am gezeichneten Männchen in Bild 6 erkennbar, welches nun wegschaut und keine Hand mehr am Lenkrad hält. Das bedeutet, der Fahrer muss vom System «zurückgeholt» werden, wenn er das Fahrzeug übernehmen muss. Im Moment sind die Stufe3-Fahrzeuge in Europa noch nicht zugelassen. Möglicherweise kommen erste Zulassungen im nächsten Jahr. Der neue Audi A8 AI (AI = Audi Intelligence) (Bild 1) wäre mit einem Stauassistenten nach Level 3 ausgerüstet: «Auf Autobahnen und mehrspurigen Strassen mit baulicher Trennung übernimmt der Audi-AI-Staupilot im zähfliessenden Verkehr bis 60 km/h und im Stau die Fahraufgabe. Das System managt Anfahren, Beschleunigen, Lenken und Bremsen, ohne dass es der Fahrer dabei dauerhaft überwachen muss – er kann in dieser definierten Situation die Hände vom Lenkrad nehmen und sich entspannen. Wenn der Staupilot an seine Betriebsgrenzen stösst, fordert er den Fahrer auf, die Fahraufgabe wieder selbst zu übernehmen.» Shared Mobility Zukunftsvision: Die Autos mit dem SAE-Level 5 sind auf der Strasse, der Verkehrsraum ist eng, der Parkraum selten und teuer. Das eigene Auto, wie wir es heute kennen und schätzen, ist ebenfalls nur noch selten anzutreffen. Die Mobilität hat sich verändert. Der moderne Mensch wird sich vielleicht nur noch die Mobilitätsdienstleistung

Bild 6. SAE-Level 0 bis 5 des automatisierten Fahrens nach SAE J3016(2). und nicht mehr ein Auto kaufen. Bei der Mobilitätsdienstleistung wird aber evtl. mehr differenziert werden, als das heute gemacht werden kann. Wir können heute wohl bei Mobility mitmachen und dort gelegentlich ein Auto mieten (Freefloating Carsharing). Dabei können wir per Internet nachschauen, welche Modelle im Moment gerade wo verfügbar sind und ein Fahrzeug für eine bestimmte Zeit mieten. Mit einem speziellen elektronischen Schlüssel kann das Auto dann vor Ort geöffnet werden. Nach dem Gebrauch wird das Auto wieder zurückgestellt und die Dienstleistung dann gemäss den Richtlinien vergütet. Beim Ride Selling wird zum Fahrzeug noch ein Fahrer dazu gemietet. Das würde einem etwas moderneren Taxiunternehmen entsprechen. Der allgemeine öffentliche Verkehr wie Bus, S-Bahn usw. hat den Vorteil des regelmässigen Verkehrs, aber den Nachteil der vorgegebenen Strecken (allfällige Umwege). Wie wäre es wohl, wenn vollautomatisch fahrende Autos bestellt werden könnten, die uns um die eingestellte Zeit vor

Öﬀnungszeiten: Mo – Do: 07.30 – 12.00 Uhr und 13.15 – 18.30 Uhr Fr: 07.30 – 12.00 Uhr und 13.15 – 17.30 Uhr Sa: 09.00 – 14.00 Uhr durchgehend

unserer Haustüre abholen und zum programmierten Ziel fahren würden? Wir könnten dann aussteigen und das Fahrzeug würde zum nächsten Kunden fahren. Das Fahrzeug wäre somit «ständig» unterwegs, würde täglich viele Aufträge ausführen und käme so auf eine Kilometerleistung, welche den Kilometerpreis bezahlbar werden liesse. Die Nutzung dieses «Gefährts» müsste einfach, der Fahrkomfort ansprechend, die Fahrzeit optimiert, die Wartezeit auf das Fahrzeug kurz und die Kosten dürften nicht höher sein als beim «eigenen» Auto.Solche Autos müssten anderen Ansprüchen genügen als heutige Kundenwagen. Wenn ich Bus fahre, ist es mir egal, ob der Bus schwarz oder weiss lackiert ist, wenn ich aber ein Auto kaufe, will ich einige Optionen erfüllt haben. Deshalb wird die Shared Mobility nicht morgen Realität. Die Autoindustrie ist aber in der Planungsphase: Carsharing, Vernetzung und autonomes Fahren sind Themen, über welche in Zukunft viel gesprochen wird.

FRAGEN 1. Wie viele Gigabytes entsprechen einem Petabyte? 2. Welche SAE-Level sind heute in Anwendung und erlaubt? 3. Was kann unter der Fusion von Sensorsignalen verstanden werden? LÖSUNG ZUR AUSGABE 4/2018 1. Massemässig speichert Benzin pro kg 49.8-mal, volumenmässig 17.8-mal mehr Energie als ein moderner Li-Ion-Akkumulator. 2. Die Radschüssel wird mit der Felgenschulter verbunden, um den Raum für den Radnabenmotor zu vergrössern. 3. Das Radlager muss extrem steif gebaut sein, damit auch bei Schlägen und Seitenkräften der kleine Luftspalt im Motor zwischen Stator und Rotor nicht überbrückt wird und sich die beiden Teile nicht berühren.

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Nach der Eigenpositionsbestimmung mittels GPS- und Fahrzeugsensordaten muss das Fahrzeug beim autonomen Fahren auf hochpräzise Strassenkarten zugreifen können.

Hochaufgelöste Strassenkarten

GRUNDVORAUSSETZUNG FÜR ROBOTISIERTES FAHREN Die Sensorik und aktuelle Fahrerassistenzsysteme sind derart ausgereift, dass der Gedanke naheliegt, dass auch autonom fahrende Automobile bald erhältlich sind. Der Schein trügt: Sowohl bei der Software wie auch bei der Fahrzeugpositionierung wartet noch viel Arbeit auf die Entwickler. Insbesondere präzise digitale Strassenkarten für die Selbstortung sind Basis für Level-4- und -5-Autos. Text: Andreas Senger | Bilder: Bosch

o befindet sich das Fahrzeug auf der Fahrbahn genau? Erst wenn diese Frage jeweils zweifelsfrei sowohl im Stand als auch dynamisch beim Fahren geklärt ist, können Robotertaxis und selbstfahrende Fahrzeuge auf den öffentlichen Strassen verkehren. Problem gelöst, ist man geneigt zu vermelden: Die GPS-Navigation ist doch präzise. Das amerikanische Global Positioning System ermöglicht per Satellitensignal und Laufzeitberechnung eine Positionierung. Das kann jedes Smartphone exzellent. Die Genauigkeit variiert aber zwischen 5 und 50 m vom aktuellen Bezugspunkt. Je schneller ein Auto unterwegs ist, desto unpräziser ist der berechnete Standpunkt. Bei GPS-Empfang im Stillstand kann das System durch mehrmaliges Berechnen mehrerer empfangener Signale eine sehr genaue Lokalisierung bieten, nicht aber beim Fahren.

Bis zu 4 TB an Daten werden pro Fahrzeug und Tag über die gefahrene Strecke gesammelt. Diese immense Datenmenge ist nur mittels künstlicher Intelligenz via Cloud-Services auswertbar. Insbesondere in Städten können durch Reflexion an Gebäuden Laufzeitveränderungen einzelner Satellitensignale entstehen, welche das Gesamtresultat negativ beeinflus-

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sen. Diese Genauigkeit ist für Autopiloten also zu vage. Soll der Fahrer dem Fahrzeug die Kontrolle überlassen, muss das System jederzeit die genaue Position kennen und zum

Beispiel auf der digitalen Strassenkarte wissen, auf welcher Spur es fährt. Die GPS-Lokalisierung wäre als einziger Anhaltspunkt zu ungenau. Mit Hilfe der Fahrzeugsensoren wie Radar oder Lidar könnte die Position auf ±5 cm Genauigkeit festgestellt werden, wenn eine Strassenkarte mit entsprechenden Fixpunkten vorhanden ist. Laser- oder Radar-/ Kameravermessung? Die Hersteller von digitalen Stras senkarten gehen bei der Erfassung unterschiedlich vor. Während Google und andere auf Laservermessung setzen, arbeitet Zulieferer Bosch einzig mit Radar- und Videodaten. Das Lidarverfahren bietet sowohl die Vermessung als auch die bildgebende Umgebungsaufnahme an. Durch Sensordatenfusion von Kamera- und Radarinformationen soll die Auswertung aber ebenbürtig sein. Der Vorteil: Diese Infos müssen nicht mittels Messfahrzeugen mit grossem Aufwand selbst aufgenommen werden, sondern werden von Kundenfahrzeugen weltweit bereits anonymisiert geliefert. Dass dabei je nach Einsatz des Fahrzeuges bis zu 4 Terabyte Daten pro Tag und Fahrzeug verarbeitet werden müssen, stellt die Zulieferer und Kartenhersteller vor die nächste Herausforderung. Nur dank künstlicher Intelligenz können die riesigen Datenmengen ausgewertet und die hochpräzisen Karten virtuell «gebaut» werden.

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Währschafte Zutaten: Die neue Mercedes-Benz G-Klasse ist solide gebaut und vermag sich auch im harten Offroadeinsatz zu bewähren.

Das Rückgrat eines Geländewagens: der Leiterrahmen

Mercedes-Benz G-Klasse

DAS OFFROAD-URMETER ERNEUERT Ein permanenter Allradantrieb mit drei zu 100 % sperrbaren Differentialen sowie eine Geländeuntersetzung und ein Leiterrahmen: Das sind die Zutaten eines Offroaders, dem kein Weg zu anstrengend sein kann. Mercedes-Benz hat die «dienstälteste» Baureihe G-Klasse runderneuert und mit technischen Schmankerln in die Neuzeit katapultiert. Text: Andreas Senger | Bilder: Mercedes-Benz

eit 1979 als Puch und danach als G-Klasse eroberte der Luxus-Offroader die Herzen der Geländewagenfahrer. Auch für die militärische Anwendung steht der 4x4 zur Verfügung. Ab Juni ist eine komplett überarbeitete Version des Schwerarbeiters erhältlich. In der Länge wuchs der G um 5,3 cm und in der Breite um 12,1 cm – Parkplatzsuche lässt grüs sen. Die Neuerungen starten schon im Armaturenbrett: Auf Wunsch ist

der aus der E- und S-Klasse bekannte Widescreen mit zwei je 12,3 Zoll grossen Displays unter Klarglas erhältlich. Wer es klassisch möchte, erhält in der G-Klasse nach wie vor die analogen Rundinstrumente. Fahrwerk optimiert Während an der Hinterachse nach wie vor eine robuste Starrachse mit je vier Längslenkern pro Seite zum Zuge kommt (ein Panhardstab übernimmt die Seitenkräfte), wird

vorne eine Doppelquerlenkerachse eingesetzt. Die Lenker leiten die Kräfte direkt auf den Leiterrahmen. Die oberen Querlenker sind über einen Federdom zudem verbunden, was gleichzeitig die Torsionssteifigkeit des Leiterrahmens erhöht. Dank dem vielfältigen Einsatz hoch- und ultrahochfester Stähle sowie von Aluminium speckte der Neue 170 kg ab. Die Torsionssteifigkeit nahm gleichzeitig um 55 % zu (von 6537 Nm/° auf 10’162 Nm/°).

Eine elektromechanische Zahnstangenlenkung ermöglicht den Einsatz diverser Fahrerassistenzsysteme. Wie beim aktuellen Modell wird nach dem Marktstart im Juni die Motorenpalette bis zu einem AMGModell ausgebaut. Zum Start erhält der G 500 einen 4.0-V8-Biturbo-Ottomotor mit 310 kW/422 PS, der ein maximales Drehmoment von 610 Nm von 2000 bis 4750/min via 9-StufenDrehmomentwandler-Automat für alle Räder zur Verfügung stellt.

Ein permanenter 4x4-Antriebsstrang und modernisierte Einzelradaufhängung vorne und hinten.

Prüfung und Instandsetzung von Common Rail Injektoren und Hochdruckpumpen

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Ford Focus

SPARSAME MOTOREN UND FAHRERASSISTENZ IM FOKUS Der Focus, eines der meistverkauften Autos der Welt, kommt im Herbst in seiner vierten Modellgeneration auf den Markt. EcoBoost-Dreizylinder-Benziner und EcoBlue-VierzylinderDieselmotoren, ein neues Achtstufen-Automatikgetriebe sowie eine grosse Palette an Fahrerassistenzsystemen gehören zum von Ford geschnürten Paket. Text: Stefan Gfeller | Bilder: Ford

ie vierte Generation des Focus wurde gemäss Ford komplett neu entwickelt. Die Mittelklasse-Baureihe läuft im Werk Saarlouis als 5-türige Fliesshecklimousine, in der Kombiversion Station Wagon sowie als 4-türige Stufenhecklimousine vom Band; letztere Version wird in der Schweiz nicht erhältlich sein. Als Ausstattungslinien werden «Titanium», «ST-Line», «Vignale» und – etwas später – die erste Crossover-Variante des Focus «Active» auf den Markt kommen.

Pre-Collision-Assist mit Fussgänger- und Radfahrererkennung wurde weiter optimiert.

EcoBoost- und EcoBlue-Triebwerke Der neue Focus kommt mit einer Palette an EcoBoost-Turbobenzinern und EcoBlue-Turbodieselmotoren,

welche Euro 6d-temp erfüllen. Start-Stopp-Systeme senken serienmässig den Verbrauch. Auf der Benziner-Seite wird der EcoBoost-Dreizylinder mit Zylinderabschaltung und serienmässigem Otto-Partikelfilter wahlweise mit 1.0 Liter Hubraum in den drei Leistungsstufen 63 kW/85 PS, 74 kW/100 PS und 92 kW/125 PS sowie mit 1.5 Liter Hubraum in den beiden Leistungsstufen 117 kW/150 PS und 134 kW/182 PS zur Verfügung stehen. Die neuen EcoBlue-Turbodieselmotoren von Ford vereinen eine höhere Leistungsentwicklung, einen kraftvollen Antritt aus dem Drehzahlkeller und eine grössere Treibstoffeffizienz mit einer besonders guten Laufkultur. Der 1.5 Liter grosse EcoBlue-Vierzylinder wird wahlweise mit 70 kW/95 PS oder 88 kW/120 PS im Angebot stehen. Beide Versionen bieten ein maximales Drehmoment von 300 Nm. Die EcoBlue-Vierzylinder-Variante mit einem Hubraum von 2.0 Litern leistet 117 kW/150 PS und entwickelt ein Drehmoment von 370 Nm. Neben einem 6-Gang-Schaltgetriebe lassen sich die 92- und 117-kW-Benziner sowie die 88- und 117-kW-Dieselmotoren auch mit einem neuen, besonders schnell schaltenden 8-Gang-Automatikgetriebe kombinieren. Die adaptive

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Die Qual der Wahl: Der neue Ford Focus wird in den Ausstattungslinien «Vignale», «Active» (die Crossover-Variante), «ST-Line» und «Titanium» – im Bild als Kombiversion Station Wagon – erhältlich sein.

Schaltstrategie passt sich dem individuellen Fahrstil an und sorgt für optimale Gangwechsel. Die adap tive Schaltqualitätskontrolle bezieht Fahrzeug- und Umweltdaten ein, um den stets idealen Kupplungsdruck für konstant optimale Gangwechsel zu errechnen, dies ebenfalls in Abhängigkeit vom jeweiligen Fahrstil. Auswählbare Fahrmodi Der neue Focus ist die erste FordBaureihe, die auf der neu entwickelten C2-Plattform basiert, welche eine nochmals verbesserte CrashSicherheit – der Hersteller nennt eine um 40 Prozent verbesserte Crash-Struktur – und ein grösseres Platzangebot im Innenraum ermöglicht, ohne sich nachteilig auf die Aussenabmessungen auszuwirken. Erstmals ist für die Focus-Baureihe ein interaktives Fahrwerksystem mit elektronischer Dämpferregelung CCD verfügbar, das für die 5-türigen Limousinen zur Wahl steht. Ebenfalls erstmals (und serienmässig) hat der Focus einen selektiven Fahrmodusschalter an Bord, der die Einstellungen «Normal», «Sport» sowie «Eco» bereitstellt. Damit kann der Fahrer unter anderem das Ansprechen des Gaspedals und der Servolenkung den eigenen Vorlieben anpassen.

Fahrerassistenz «Ford Co-Pilot360» Für den Focus steht das umfangreichste Angebot an Assistenzsystemen zur Verfügung, das Ford je in einer europäischen Baureihe angeboten hat. Der Hersteller fasst die Assistenztechnologien ab sofort unter dem neuen globalen Oberbegriff «Ford Co-Pilot360» zusammen. Zu den für den Focus mit Automatikgetriebe erhältlichen Optionen zählen etwa die adaptive Geschwindigkeitsregelanlage ACC mit Fahrspurpilot, ein Stauassistent mit Stop-&-Go-Funktion sowie der aktive Parkassistent «Plus», der auf

Knopfdruck in Parklücken parallel oder quer zur Fahrtrichtung einparkt. Nicht ausschliesslich Modellen mit Getriebeautomat vorbehalten sind zudem optional ein Ausweichassistent, ein Toter-Winkel-Assistent und das Falschfahrer-Warnsystem erhältlich. Letzteres erkennt über die Frontkamera und mittels Informationen des Navigationssystems, wenn der Fahrer die Einfahrt-Verbotsschilder übersehen hat und offensichtlich in falscher Richtung auf die Autobahn auffahren will. Der serienmässige Pre-Collision-Assist mit Fussgängerund Radfahrererkennung wurde wei-

ter optimiert. Bei eingeschaltetem Fahrlicht registriert das System in der Dunkelheit auch nicht-motorisierte Verkehrsteilnehmer auf der Strasse und am Fahrbahnrand, die den eigenen Weg kreuzen könnten. Die optional erhältlichen adaptiven LED-Scheinwerfer mit blendfreiem Fernlichtassistenten verfügen über eine Funktion, auf die Ford das Patent besitzt: Durch das Erkennen von Strassenschildern, die Kreuzungen oder Kreisverkehre ankündigen, weitet das System die Lichtkegel vor dem Auto aus, damit Hindernisse rechtzeitig ausgeleuchtet werden.

Zur Wahl stehen EcoBlue-Vierzylinder-Dieselmotoren (l.) und EcoBoost-Dreizylinder-Benziner jeweils in verschiedenen Varianten.

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Hyundai Nexo

BRENNSTOFFZELLENANTRIEB UND AUTONOMES FAHREN

Am Autosalon 2018 zündete Hyundai ein weiteres Feuerwerk mit Fahrzeugneuheiten, welche alternative Antriebe aufweisen. Das bereits bekannte Modell Ioniq mit wahlweise batterieelektrischem, Hybrid- oder Plug-in-Hybrid-Antrieb wird ergänzt durch das Brennstoffzellenfahrzeug Nexo und den batterieelektrischen Kona. Die zweite Generation des Fuel-Cell-Antriebes im Nexo zeigt, dass der südkoreanische Hersteller an den Brennstoffzellenantrieb glaubt. Text: Andreas Senger | Bilder: Hyundai, Büro Senger

ie europäischen Fahrzeughersteller sind wohl eher skeptisch, dass sich der Brennstoffzellenantrieb durchsetzen könnte. Die Forschungsgelder fliessen aktuell mehrheitlich in batterieelektrische Fahrzeuge, um die CO2-Vorgaben einhalten zu können. Hyundai setzt

konsequent auch auf die chemische Energiewandlung, in der Wasserstoff und Luftsauerstoff in einer Zelle zu Wasser oxidiert werden, woraus elektrische Energie resultiert. Der Vorteil der viel höheren Reichweite und das kurze Betanken von maximal fünf Minuten sind in Kundenhand entscheidende Vorteile.

Mit dem Nexo zeigt der südkoreanische Grosskonzern die zweite Generation Brennstoffzellenfahrzeuge. Bereits mit dem SUV iX35 Fuel Cell bewies Hyundai ab 2013 die Kompetenz im Bereich Brennstoffzellentechnik. Obwohl das Fahrzeug wegen der fehlenden Tankinfrastruktur nur in homöopa-

thischen Dosen ausgeliefert wurde, ist der Marktanteil in Europa nach eigenen Angaben mit 70 % hoch. Okay, der einzige veritable Mitbewerber ist Toyota mit dem Modell Mirai, das nur in Kleinststückzahlen hergestellt wird. Optimierter Antrieb Dass es Hyundai mit dem Nexo ernst meint, zeigt der überarbeitete Antriebsstrang. Gegenüber dem Vorgänger wurde die Brennstoffzelle weiterentwickelt, leistet 95 kW und benötigt dafür noch ein Volumen von rund 30 l. Der Wirkungsgrad vom Tank bis ans Rad soll im Bestpunkt 60 % betragen. Auch bei –30 °C soll der Nexo innert 30 s durch Aufheizung der Brennstoffzelle auf Betriebstemperatur startklar sein. Eine Pufferbatterie mit 40 kW Leistung versorgt im Verbund mit der Der Hyundai Nexo ist ab Sommer zwar noch nicht als autonom fahrende Variante erhältlich – diese wird erst ab 2021 erwartet –, kommt aber bereits mit Brennstoffzellenantrieb, der eine Reichweite von knapp 600 km bietet.

ABWASSERREINIGUNG

SPÜLWASSER

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Gegenüber dem Vorgänger iX35 FC haben die Ingenieure die Brennstoffzellenstacks und auch die Leistungselektronik überarbeitet. Brennstoffzelle via Leistungselektronik den Drehstrommotor, welcher die 135 kW maximale Antriebsleistung der beiden Energielieferanten bei Spitzenlast abrufen kann. Damit wird ein nominell 120 kW leistender E-Motor versorgt, der den knapp über zwei Tonnen schweren SUV dank einem maximalen Drehmoment von 395 Nm innert 9,2 s aus dem Stand auf 100 km/h beschleunigt. Bei 179 km/h wird einer weiteren Beschleunigung durch die Fahrwiderstände Einhalt geboten. Der Luftwiderstandsbeiwert von 0,329 ist dabei für einen SUV akzeptabel. Knapp 600 km WLTP-Reichweite Der Wasserstoff wird in drei je 52 l fassenden CFK-Tanks unter einem maximalen Druck von 700 bar mitgeführt. Zwei sind vor der Hinterachse und einer gleich dahinter verbaut. Der Kofferraum wird durch die tiefe Einbauposition nur wenig eingeschränkt und hat alltagstaugliche Masse (461 l). Die neue Nexo-Plattform ist zudem 15 cm länger als beim iX35 und erlaubt generöseren Komfort (Radstand 279 cm, Länge 467 cm). Kunden müssen sich dabei um die Sicherheit nicht sorgen: Der Nexo hat wie alle wasserstoffbetriebenen Fahrzeuge crashsichere Tanks. Damit erreicht der Nexo gemäss praxisnahem WLTP-Verbrauchszyk-

lus eine Reichweite von 580 km. Mehr, als jedes batterieelektrische Fahrzeug aktuell mit einer Energieladung zu fahren vermag. Gemäss bisherigem NEFZ sind es sogar 800 km. Der weitere Vorteil: Die drei Tanks sind je nach «Ladedruck» der Tankstelle in maximal fünf Minuten gefüllt. Das Vollladen eines batterieelektrischen Fahrzeuges dauert einiges länger. Einziger Wermutstropfen: In der Schweiz gibt es aktuell nur zwei Wasserstofftankstellen. Die Empa in Dübendorf und Coop in Hunzenschwil betreiben eine öffentliche Betankungsanlage. Die Infrastruktur soll aber gemäss Angaben von Coop massiv ausgebaut werden. FAS der Extraklasse Nicht vom Verkaufsstart im Sommer weg, sondern später wird der Nexo mit einer umfangreichen FAS-Palette aufwarten. Hyundai testet aktuell in Südkorea einen verbesserten Spurhalte- und Autobahnassistenten. Der Nexo kann auf der Landstrasse und auf der Autobahn bis zu einer Geschwindigkeit von 145 km/h selbstständig fahren. Auf der Autobahn wechselt er die Spur vollautomatisch und passt sich dem Verkehrsfluss an. Möglich ist dies dank einer umfangreichen Sensoraufrüstung. An der Front verbaut sind ein Long-RangeRadar mit 20° Öffnungswinkel und

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Drei 52-Liter-Wasserstofftanks sind im Heck platziert. Zwei befinden sich vor und einer hinter der Hinterachse. Damit ist die Crashsicherheit gewährleistet. rund 170 m Reichweite, eine InnenFrontkamera (45° Öffnungswinkel, bis 90 m Objekterkennungsdistanz) und ein Lidar mit 145° Erfassungswinkel und 60 m Reichweite. Seitlich werden pro Fahrzeugseite je zwei 110°-Lidarsensoren eingesetzt, am Heck zwei Short-Range-Radare mit je 45° Erfassung und ein Hecklidar mit 70 m Reichweite. Die redundante Auslegung erlaubt es, das Fahrzeugumfeld vollständig zu erfassen. Die nach Level 4 betreibbare NexoVariante soll ab 2021 verfügbar sein.

Neu ist auch ein vollautomatisierter Ein- und Ausparkassistent. Der Fahrer kann dabei dem Parkvorgang von aussen zuschauen, muss den Vorgang aber überwachen. Dank den umfangreichen Weitwinkelkameras rund ums Fahrzeug ist zudem ein optimierter Totwinkelassistent an Bord. Das System liefert beim Spurwechsel ein umfassendes Bild von hinten bis seitlich von jeder Seite, damit keine Objekte übersehen werden können. Es soll auch bei Dunkelheit oder Regen optimal funktionieren.

Auch Hyundai forscht am autonom fahrenden Fahrzeug. Der Nexo ist aktuell als Versuchsträger mit diesen Sensoren ausgestattet.

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