Trends und Visionen

Hybrid-Antrieb

Auf Grund der sich immer weiter verschärfenden Abgasbestimmungen ist die Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und die damit verbundene Absenkung der Emissionen von allerhöchster Priorität.

Hybrid-Antriebe im Automobil sind eine Kombination aus Verbrennungsmotor mit zusätzlichem Elektroantrieb. Beide werden durch eine intelligente Elektronik gesteuert. Sinn der Hybrid-Systeme ist es, die Vorteile beider Aggregate optimal zu nutzen und die spezifischen Nachteile durch ein geschicktes Zusammenwirken zu kompensieren. Daraus resultieren niedrige Emissionen und günstige Kraftstoffverbräuche - besonders im Stop-and-Go-Verkehr und auf hügeligen Landstraßen.

Bei seriellen Hybriden erfolgt der Radantrieb ausschließlich über den Elektromotor, wobei die elektrische Energie von einem Verbrennungsmotor in Verbindung mit einem Generator erzeugt wird.

Parallelhybride setzen demgegenüber sowohl den Verbrennungsmotor als auch den Elektromotor zum Antrieb der Räder ein. Einerseits ergänzt der Elektromotor den Benzinmotor, andererseits fungiert er als Generator zum Aufladen der Batterie, wenn das Fahrzeug in Bewegung ist.

Brennstoffzellen-Antrieb

Unter den alternativen Antrieben stellt die wasserstoffbetriebene Brennstoffzelle eine interessante Entwicklung dar. Sie hat einen doppelt so hohen Wirkungsgrad wie der Verbrennungsmotor, ist geräuscharm und arbeitet völlig schadstofffrei.

Bei der Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff wird elektrische Energie freigesetzt, die das Fahrzeug antreibt. Einzige Emission ist reiner Wasserdampf.

In der Brennstoffzelle vereinigen sich Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser, wobei die frei werdende Energie direkt in elektrische Energie umgewandelt wird. Die Umwandlung von chemischer Energie in elektrische Energie erfolgt in einem einzigen Schritt ohne thermische
oder mechanische Zwischenstufen.

Fahrzeuge lassen sich über einen Elektromotor mit dieser Energie antreiben und bieten damit eine neue Zukunftsperspektive für mögliche alternative Fahrzeugantriebe.

Moderne Materialien und Werkstoffe

Noch dominieren Metalle im Fahrzeugbau, doch der prozentuale Gewichtsanteil der Kunststoffe nimmt zu.

Hightech-Materialien aus der Luftfahrttechnologie halten Einzug in die automobile Serienproduktion: Carbonfasern dienen zur Herstellung der Karosserie und verleihen ihr bei geringem Gewicht eine vorbildliche Steifigkeit und Festigkeit, wie sie bisher nur bei Formel-1-Rennwagen erreicht wurden.

Komplette Rohkarosserien sowie Türen, Motorhauben und Chassis aus korrosionsbeständigem Kohlefaser-Verbundwerkstoff, den Fachleute auch mit dem Kürzel CFK beschreiben, bewirken neben der Gewichtsersparnis und der damit verbundenen Reduzierung des Kraftstoffsverbrauchs eine etwa vier bis fünfmal höhere Energieaufnahme als metallische Werkstoffe.

Nanotechnologie in der Automobiltechnik

Nanotechnologie (Kleinst-Technologie) steht für eine zukunftsträchtige Basis- und Querschnittstechnologie.

Nano, das griechische Wort für Zwerg, ist ein Kürzel für Maße in der Größenordnung von Millionstel-Millimetern. In dieser Welt der Atome und Moleküle finden die Anwendungen der Nanotechnologie statt.

Eine bereits seit längerem praktizierte Standardanwendung ist die Herstellung von Scheinwerferreflektorbeschichtungen. Sowohl die hauchdünne Barrieregrundierung des Reflektors, die aufgedampfte Aluminium-Reflexionsschicht als auch die Korrosionsschutzoberfläche sind nur nanometer-dünn.

Ein weiteres Beispiel sind elektrochrome Systeme. Sie finden bei automatisch abblendenden Innen- und Außenspiegeln Anwendung.

Je nach Lichtverhältnissen wird durch Anlegen unterschiedlicher Spannungen ein chemischer Prozess eingeleitet. Dabei werden durch Lithium-Ionenwanderung Atome in sehr dünne Schichten eingelagert. Dies verändert die Transparenz und damit wird die gewünschte Dimmung erreicht.

Die Nanotechnologie spielt auch bei der Realisierung von Wärmeschutzverglasungen und beheizbaren Frontscheiben die entscheidende Rolle. Auf der Innenseite ist die äußere Verbundglasscheibe mit einer ultradünnen Beschichtung auf Silberbasis versehen. Diese reflektiert die einfallende Wärmestrahlung und gestattet gleichzeitig durch die hohe elektrische Leitfähigkeit eine flächige Beheizung der Scheibe ohne störende Heizdrähte.

Verkehrslenkungs- und Informationssysteme

Geschickt um den Stau
Autos sollen zukünftig direkt miteinander kommunizieren. Sie tauschen dabei Informationen zur aktuellen Verkehrslage aus - schnell und direkt von Fahrzeug zu Fahrzeug. Möglich macht das die WirelessLAN-Funktechnik. Steht ein Auto im Stau, sendet es diese Information in so genannten Ad-hoc-Netzen in Sekundenschnelle an alle Fahrzeuge in seinem Umfeld. Die dynamische Navigation führt diese dann elegant auf einer freien Ausweichroute zum Ziel. Über die aktuelle Position und Geschwindigkeit hinaus, liegen in modernen Automobilen noch eine Vielzahl weiterer Daten vor, die für die Verkehrsmeldungen nutzbar sind. Hierzu gehören Informationen des Abblend-, Fern-, Nebel-, Warnblink- oder Bremslichtes, darüber hinaus Daten des Antiblockier-Systems (ABS), der Fahrdynamik-Regelung (ESP), der Scheibenwischertätigkeit oder des Außenthermometers. Diese Daten geben Hinweise auf die lokale Straßen- oder Wetterlage - zum Beispiel auf lokale Glätte, Nebel, Nässe oder ein Stauende in einer Kurve.

Sind nur zehn Prozent aller Fahrzeuge in Deutschland mit dieser Technik ausgestattet, ist damit eine flächendeckende Verkehrsinformation möglich. Jedes Fahrzeug übernimmt dabei - je nach Situation - die Rolle des Senders, Empfängers oder Vermittlers. Der Vorteil: Ad-hoc-Netze organisieren sich selbst, sie sind durch das Schneeball-Verfahren in ihrer Reichweite prinzipiell unbegrenzt und benötigen keinerlei Infrastruktur.

Fahrerassistenz-Systeme

Dem Unfall keine Chance
Um die Fahrzeugsicherheit weiter zu steigern, werden Fahrzeuge künftig besser sehen können als ihre Fahrer. Ein Notbremsassistent soll zum Beispiel über einen Laser-Scanner das direkte Umfeld vor dem Fahrzeug in einem weiten Winkel erfassen. Damit sucht das System bei einer Vollbremsung nach möglichen Ausweichlücken für den Fahrer. Wenn es keinen Fluchtweg mehr erkennt, kann es die volle Bremskraft auf die Räder leiten.
Auch sind Nachtsichthilfen für Autofahrer in der Entwicklung. Diese Systeme bestehen im Wesentlichen aus Infrarot-Scheinwerfer, Kamera und Bildwiedergabegerät. Der Infrarot-Scheinwerfer leuchtet den Fernbereich bis zu 200 Meter vor dem Fahrzeug aus. Dabei ist das Infrarotlicht für das menschliche Auge unsichtbar. Das von möglichen Objekten weit vor dem Auto reflektierte Infrarot-Licht wird hingegen von einer speziellen Kamera als Bild aufgenommen und auf einem Display im Fahrzeuginneren dargestellt.

Telematik-Steuerung von Automobilen

Gute Verbindungen
Die Telematik verbindet Telekommunikation mit Informatik im Auto. In der Automobiltechnik verbergen sich hinter diesem Begriff aufwändige Mobilitätssysteme, die dem Fahrer E-Mails vorlesen, das nächste Hotel finden oder das Navigationssystem mit aktuellen Verkehrsinformationen versorgen.

In Verbindung mit einem fest eingebauten Autotelefon bieten einige Autohersteller heute auch automatische Notrufsysteme an. Diese senden bei einem Unfall automatisch ein Notrufsignal mit präziser Standortbestimmung aus, das die Rettungsdienste zur Unglücksstelle führt. Zudem enthält das SOS-Signal Daten zur Schwere des Unfalls. Die Grundlage für diese Meldung liefern die Daten der Fahrzeugsensoren, die für das Auslösen der Airbags zuständig sind.