Neue Technologien beim Autobau

Es ist eigentlich jedem klar: Die digitale Revolution hat alles durchdrungen! Aber nicht nur in unserem beruflichen Alltag und in unserem Privatleben sind Computer, Smartphone, Notebook und Tablet allgegenwärtig. Nein, sondern auch in unserem Auto sind diese inzwischen vermehrt anzutreffen. Die Elektronik an Bord übernimmt dabei immer mehr Funktionen. So sorgen heute nicht mehr nur ABS, Klima oder Navigation wie bisher für Sicherheit und Komfort. Mittlerweile sorgen auch viele neue Systeme zusätzlich für mehr Information und Entertainment und das in bisher nicht gekanntem Ausmaß. Vernetzung und Konnektivität ist hierbei das Schlagwort. Aber auch das weltweite Ziel die CO₂-Emissionen zu senken treibt die Autohersteller zu großen Anstrengungen an. Die Weiterentwicklung klassischer Antriebe und die gleichzeitige Entwicklung ökonomischer alternativer Antriebe gleicht einem Kopf an Kopf Rennen. Dabei kommt dem Leichtbau eine immer größere Bedeutung zu.

Kfztech.de hat drei bedeutende technische Trends ausgemacht, die die Autohersteller für 2016 und besonders bedeutsam verfolgen. Wir wollen diese hier kurz vorstellen.

In diese Leichtbauachse von ZF wurde eine radführende Querblattfeder aus Glasfaser-Kunststoffverbund (GFK) integriert - Bild: ZF

Weiterentwicklung klassischer und alternativer Antriebe

Es ist mittlerweile unbestritten, dass die fossilen Brennstoffe in absehbarer Zeit ausgehen werden. Wie sollen die Autos in naher Zukunft angetrieben werden? Auf den Tag X zu warten und dann zu handeln wäre sicherlich falsch. Leider werden aber in den USA immer noch mehr als 98 % aller Autos in den USA mit fossilen Kraftstoffen betrieben. Im Grunde genommen fährt die Autoindustrie zweigleisig. Zum einen richtet man das Augenmerk darauf den Verbrennungsmotor zu optimieren und zum anderen forscht man parallel dazu an alternativen Antrieben. Leider hat man bei manchen Herstellern den Eindruck, sie verschlafen den zweiten Weg.

Eine Möglichkeit CO₂ einzusparen ist das Downsizing. Dabei verkleinert man die Zylinderzahl bzw. den Hubraum des Motors und versieht ihn mit einem oder zwei kleinen Turboladern. Diese Motoren bringen dann die gleiche Leistung wie die großen Motoren bei gleichzeitig niedrigerem Kraftstoffverbrauch. Eine Möglichkeit ist es auch die Zylinder zeitweise abzuschalten wie bei z.B. bei Audi im A8 oder bei VW im Golf. Andere Hersteller bieten Modelle mit alternativen Kraftstoffen wie Ethanol und Biodiesel an. So will z.B. Opel 2016 den Opel Karl mit Flüssigerdgas (LPG) anbieten.

Wieder andere glauben an die Zukunft des Elektroantriebs. Bei Chevrolet soll deshalb künftig der Bolt EV das „elektrische Maß der Dinge“ sein. Der jüngste GM Spross soll 320 Kilometer Reichweite schaffen und den Markt für Elektroautos in den USA kräftig beleben. Dies ist auch für Deutschland interessant. Denn ab 2017 will die GM Tochter Opel das erste reine Batteriefahrzeug auf Basis des Bolt anbieten, das dann gegen VW E-Golf und BMW i3 antreten wird.

Chevrolet Bolt bei der Vorstelltung auf der CES in Las Vegas 2016 - Foto: GM

Tesla hat ebenfalls für 2016 den Tesla Model X, ein schnelles Sport-Utility-Vehicle (SUV), angekündigt, das 450 Kilometer weit kommen und in 3,4 Sekunden auf 100 km/h beschleunigen soll; das alles elektrisch! Ebenfalls batteriebetrieben sind ab 2016 die neuen Electric Drive Versionen des Smart Fortwo und Forfour unterwegs.

Nach der ersten Elektro-Euphorie vor wenigen Jahren wurde es danach merklich ruhiger. Für die Elektromobilität momentan spricht aber wieder, dass sich indes vieles im Bereich der Batterietechnik getan hat. Die Hybrid-Technologie scheint dabei der erste Schritt in Richtung Zukunft zu sein. Wird das Auto gestartet wird, treiben der oder die Elektromotoren das Auto an. Wird mehr Leistung benötigt, übernimmt der Verbrennungsmotor oder beide Triebwerke sorgen für den maximalen Vortrieb und für die Reichweite. Der Audi Q7 e-tron oder der Toyota Prius 4 sind hierfür gute Beispiele.

Der Audi Q7 e-tron 3.0 TDI Quattro gehört nun bald auch zur Schar der Hybridantriebe - Foto: Audi

Der Audi Q7 e-tron 3.0 TDI quattro, der im Frühjahr 2016 zu den Händlern kommt, beschleunigt aus dem Stand innerhalb 6,2 Sekunden auf 100 km/h und soll dabei auf 100 Kilometer lediglich 1,8 Liter Diesel verbrennen. Der Audi Q7 e-tron quattro ist so nicht nur sportlich und komfortabel sondern zugleich auch besonders effizient. Rein elektrisch erreicht er eine Reichweite von bis zu 56 Kilometern und fährt dabei lokal emissionsfrei. Er ist der weltweit erste Plug-in-Hybrid mit einem V6 TDI-Motor und quattro-Antrieb.

Der Toyota Prius, seit 1997 auf dem Markt, ist im Grunde auch der Pionier unter den Hybrid-Antrieben. Im März rollt nun bereits die vierte Generation in den Handel. Die fünftürige Limousine setzt mit Aluminium und Carbon auf Leichtbau und senkt so das Leergewicht des Prius um rund 100 Kilogramm. Die modernisierte Antriebseinheit liefert rund 150 PS für den Vortrieb, der Verbrauch liegt laut Toyota bei 3,5 Liter auf 100 Kilometern. Ein Lithium-Ionen-Akku sorgt für eine rein elektrische Reichweite von etwa 10 km.

Der neue Toyota Prius Vollhybrid mit 18 Prozent weniger Emissionen und Treibstoffverbrauch -  Foto: Toyota

Und sie ist doch noch nicht tot! Nach dem Debüt des Toyota Mirai letztes Jahr kommt nun auch der Honda Clarity mit Brennstoffzellenantrieb daher. Diese Technik wird aber wohl leider auf absehbare Zeit nur ein Nischendasein führen, da die Infrastruktur und andere Probleme erst noch zu lösen sind.

Leichtbau und Fertigungsverfahren mit dem Ziel CO₂ einzusparen

Die Reduzierung der CO₂-Emissionen hat bei der Entwicklung von Automobilen bei allen Herstellern einen sehr hohen Stellenwert eingenommen. Der Grund sind unter anderem auch die verschärften gesetzlichen Vorgaben. Die Ingenieure legen deshalb auch auf die Reduzierung der Fahrwiderstände (Rollwiderstand, Luftwiderstand) großen Wert. Dies bedeutet den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren, die Fahrzeuge aerodynamisch zu optimieren und das Gewicht durch intelligenten Materialmix und Leichtbaumaterialien wie z.B. Kohlefasern und Magnesium zu senken. (siehe Bild oben).

So konnte beispielsweise Audi mit der neue A4 Limousine mit einem cw-Wert von 0,23 einen neuen Bestwert in ihrer Klasse setzen. Niedrige Emissionswerte von 95 Gramm CO₂ pro Kilometer sind überzeugende Werte (A4 2.0 TDI ultra mit 110 kW). Und obwohl die Abmessungen gewachsen sind, konnte das Leergewicht je nach Motorisierung um bis zu 120 Kilogramm vermindert werden. Die Karosserie gehört dank intelligentem Werkstoffmix und konsequentem Leichtbau zu den leichtesten in der Klasse.

Der neue Audi A4 wurde durch intelligenten Materialmix und konsquentem Leichtbau um rund 10 kg leichter - Foto: Audi

Vernetzung und Konnektivität

Vernetzung spielt sowohl für Fahrsicherheit, Unterhaltung und Information eine wichtige Rolle. Cockpit und Bedienelemente moderner Fahrzeuge gleichen dabei immer mehr den Touchpads von Notebook, Smartphone und Tablet. Dies ist auch so gewollt. Und etliche mobile Apps von den Tablets und Smartphones finden sich im Armaturenbrett wieder.

Ein Beispiel für die Vernetzung ist Volvo On Call. Volvo On Call (VOC) ist ein integriertes Unterstützungssystem mit Hilfe einer App, die Volvofahrern die Möglichkeit bietet, Ihren Volvo aus der Ferne zu kontrollieren. Mit der App kann man unter anderem das Fahrzeug verriegeln, die Instrumente des Armaturenbretts einsehen oder aus der Ferne die Klimatisierung des Fahrzeugs regeln. Bei einem Einbruchversuch oder Diebstahl sendet Volvo On Call eine Diebstahlwarnung und ermöglicht die Ortung des Fahrzeugs mittels GPS. Die verschiedenen Systeme können beispielsweise den Benutzer auf einen Parkplatz oder eine Tankstelle dirigieren, Musik abspielen oder Videos zeigen. Per Sprachsynthese können E-Mails ebenso vorgelesen werden wie Twitter- oder Instagram-Nachrichten.

Ford bietet mit dem sprachgesteuerten Kommunikations- und Entertainmentsystem Ford SYNC 2 inklusive Touchscreen einen sehr einfachen Zugriff auf Audio-, Klima-, Mobiltelefon- und Navigationsfunktionen. Eine kleine Berührung oder ein simpler Sprachbefehl genügen. Mit dem 2016 vorgestellten SYNC 3 App Link und der Funktion Apple Carplay bzw. Android Auto wird das Smartphone integriert. Dabei kann das Handy über Tasten und Hebel am Lenkrad, per Sprache und über den Touchscreen gesteuert werden. In der nächsten Stufe soll auch noch eine Gestensteuerung dazukommen, ähnlich wie es das bei Kinect von Microsoft für Videospiele schon gibt. Eine infrarotbasierte Gestensteuerung wird es aber definitv beim VW Golf 8, der Ende des Jahres debütieren wird, geben. Diese umfasst u.a. eine Wisch-Funktion für die Telefonlisten und dem Sendersuchlauf des Radios.

Ford bietet mit dem sprachgesteuerten Kommunikations- und Entertainmentsystem Ford SYNC 2 inklusive Touchscreen einen sehr einfachen Zugriff auf Audio-, Klima-, Mobiltelefon- und Navigationsfunktionen. - Bild: Ford

Die Befürchtung, dass Computer des Autos gehackt bzw. die Software mit Viren verseucht wird, kann man minimieren. Im SYNC-System von Ford sind deshalb die Apps strikt von der Software getrennt, die die Fahreigenschaften steuert.

Mit Audi Connect wird Auto Teil der globalen Vernetzung. Mit personalisierten Online Services und per App mit dem Smartphone ist das System jederzeit und überall vernetzt. Dem Audi Kunden stehen mit Social Media Portalen, Musik-Streaming Diensten oder Online-Updates von Navigationsdaten, zahlreiche Kommunikationsmöglichkeiten und zahlreiche Cloud-Anwendungen durch Audi connect zur Verfügung. Dabei soll vor allem der Fahrer möglichst wenig abgelenkt werden. Deshalb ist die Bedienung der connect Funktionen an die Situation im Fahrzeug angepasst.

Das Auto wird ein Teil der globalen Vernetzung - Bild Audi

Beim neuen Audi A4 sind die Haupt-Bedienelemente des Infotainmentsystems ein 8,3-Zoll-Monitor, ein Touchpad und ein Dreh-Drücksteller. Es dient zum Zoomen sowie zur Eingabe von Zeichen. Die komplette Bedienlogik orientiert sich an aktuellen Smartphones, inklusive intelligenter Freitextsuche. Eine neue, natürlichere Sprachsteuerung verarbeitet auch Eingaben aus der Alltagssprache – etwa: „Ich will mit Peter Müller telefonieren.“ Beim voll digitalen Kombiinstrument, das beim Audi virtual cockpit heißt, werden auf dessen hochauflösenden 12,3 Zoll LCD-Bildschirm die wichtigsten Informationen in Grafiken mit brillanter Auflösung, hohem Detaillierungsgrad und aufwendig gerechneten Effekten präsentiert. Selbstverständlich ist auch ein Smartphone Interface integriert. Die Phone Box bietet Wireless Charching an. Das Head-up-Display zeigt relevante Informationen im Blickfeld des Fahrers an.

Anmerkung

Die in diesem Artikel nicht genannten Autohersteller, unter ihnen vor allem BMW und Mercedes u.a. haben freilich auch den Leichtbau, die Verbesserung klassischer und alternativer Antriebe und die Konnektivität auf ihre Fahnen geschrieben. Aus Platzgründen konnten aber leider nur wenige Hersteller mit einer kleinen Auswahl ihren Neuigkeiten vorgestellt werden.