Fahrerassistenzsysteme Effizienz-Assistenten im Auto: die technische Vernunft

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Welcher Motor treibt künftige Fahrzeuge an? Mit welchem Antriebsmix halten wir die strengen Abgasgrenzwerte ein? Und vor allem: Wie kann Technik dem Fahrer helfen, möglichst effizient zu fahren?

Vorausschauend fahren spart Kraftstoff – das wussten Fahrlehrer schon in den Siebzigerjahren zu vermitteln. Zudem gab es Versuche, den Fahrstil der Menschen indirekt zu beeinflussen, zum Beispiel mittels digitaler Schilder, die eine Richtgeschwindigkeit anzeigen, mit der sich die nächste Ampel bei Grün erreichen lässt. Denn neben technischen Parametern beeinflusst der Mensch hinter dem Steuer den Verbrauch stark.

Wie stark, demonstrierte Mercedes-Benz im Februar im Rahmen einer Veranstaltung zum Messverfahren WLTP in Stuttgart in einem Fahrtest. Mit einem energieeffizienten Fahrstil, sagt der Hersteller, lässt sich der Verbrauch um bis zu 30 Prozent senken. Weil der Mensch aber von Natur aus eher unvernünftig ist, setzt der Automobilhersteller in seinen Modellen diverse Hilfsmittel ein, um vielleicht doch den einen oder anderen Liter Kraftstoff über diesen „weichen“ Faktor zu sparen. Dabei helfen aktuelle Assistenzsysteme und die allgegenwärtige Vernetzung.

Elektronischer Horizont für den Fahrer

Softwareseitig ist das zum Beispiel das bei Mercedes „Eco Assistent“ genannte System. Audi, BMW und Co. setzen in ihren Modellen ähnliche Systeme ein, der Automobilzulieferer Continental bezeichnet das Ganze sinnig als „elektronischen Horizont“. Es coacht den Fahrer mit Hinweisen, wann er den Fuß vom Fahrpedal nehmen kann: weil ein Fahrzeug dicht vorausfährt, ein Geschwindigkeitslimit oder Kurven und Gefälle folgen.

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Weitere Funktionen sind etwa das Segeln und das gezielte Steuern der Rekuperation. Dafür nutzt er Navigationsdaten, Verkehrszeichenerkennung und Informationen der intelligenten Sicherheitsassistenten wie Radar und Stereokamera.

Im Hintergrund erstellt der Assistent permanent Ausrollsimulationen: Abhängig vom Ladezustand der Batterie und der Verkehrssituation ermittelt er dabei, ob das Fahrzeug beim Loslassen der Pedale weiterrollen sollte („Segeln“) oder ob es verzögert werden sollte und dabei die Batterie geladen werden kann (Rekuperation). Innerhalb der Systemgrenzen regelt das System den Schub dann situationsgerecht, sobald der Fahrer den Fuß vom Gas nimmt. Den Hinweis, dies zu tun, erhält er auch optisch: mittels eines Symbols „Fuß vom Gas“ im Zentraldisplay oder im Head-up-Display. Gleichzeitig erhält er per Grafik den Grund: zum Beispiel „Kreuzung voraus“ oder „Gefälle voraus“.

Segeln oder Rekuperieren?

Bei der Entscheidung, ob gesegelt oder rekuperiert werden soll, berechnet der Assistent vorausschauend die Fahrsituation. Beispiele sind Senken, Kuppen oder kommende Tempolimits, die das System anhand von Kartendaten erkennt. Ein Beispiel: Das Fahrzeug erkennt, dass nach einem Gefälle eine Steigung folgt, gleichzeitig ist ein Tempolimit angezeigt.

Rechtzeitig bekommt der Fahrer die Meldung „Fuß vom Fahrpedal“. Folgt er diesem Hinweis, segelt das Fahrzeug weiter. Bergab rekuperiert es, aber nur so stark, dass die erlaubte Höchstgeschwindigkeit gehalten wird. Kurz vor dem Tiefpunkt der Senke beendet das System die Rekuperation und segelt erneut, um möglichst viel Schwung für die Bergauffahrt mitzunehmen.

Bei langsam vorausfahrendem Verkehr kann das System einen Segelvorgang abbrechen, um anschließend so stark zu rekuperieren, dass oft kein Bremseingriff erforderlich ist. Beschleunigt das vorausfahrende Fahrzeug, wird das Segeln automatisch wieder aktiviert. BMW bezieht bei seinen aktuellen Plug-in-Hybriden ebenfalls das vorausfahrende Fahrzeug, die Topografie und Ampeln mit ein. Denkbar ist zudem, direkt mit Ampelanlagen zu kommunizieren, um noch vorausschauender zu fahren. Aktuelles Beispiel: Einen Pilotversuch führten Audi und die Stadt Hamburg im vergangenen Jahr durch.

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Auto und Ampel kommunizieren

Gemeinsam mit dem Online-Geodatendienst Here Technologies und dem Anbieter von Verkehrstechnik wie Ampelanlagen, Swarco, erprobten die Projektpartner einen Ampelphasenassistenten. Ähnlich der eingangs erwähnten Schilder, erhielten die Testfahrer auf Strecken mit insgesamt über 60 Ampeln im Stadtgebiet im Fahrzeug angezeigt, welche Geschwindigkeit sie für eine grüne Welle benötigen oder wie lange vor ihnen noch Rot ist – und konnten ihren Fahrstil anpassen.

Künftig sollen die Daten alle nutzen dürfen: in Navigations- und Assistenzdiensten in Fahrzeugen; oder in Apps – so wäre der Dienst auch für Radfahrer verfügbar. Für Hamburg bedeutet das: Grünzeitprognosen für über 1.000 Ampeln im Stadtgebiet.

Bis zu 15 Prozent Kraftstoff sparen

Praktische Erfahrungen in der Kommunikation mit Ampeln sammeln einige Automobilhersteller wie Audi oder BMW bereits seit dem Jahr 2016 in den USA. Audi rüstet seitdem die Modelle A4 und Q7 in bestimmten Ausstattungslinien mit einem entsprechenden Assistenten aus. Er gibt dem Fahrer die „Time-to-Green“ an, also die Zeit, innerhalb derer er die nächste grüne Ampel noch erreichen kann.

Schafft er das innerhalb der erlaubten Geschwindigkeit nicht, kann er sein Fahrzeug ausrollen lassen. „In unseren Tests ist die Zahl der Autos, die im Verkehr bis zum Stillstand abbremsen müssen, um rund 20 Prozent gesunken. Das hat im Pilotprojekt etwa 15 Prozent Kraftstoff gespart“, sagt Michael Zweck, Projektleiter Audi Ampelinformation.

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Und das Projekt entwickelt sich: Im Mai 2018 war die „Traffic Light Information“ in weiteren amerikanischen Städten nutzbar: Phoenix, Kansas City, Dallas, Houston, Palo Alto, Arcadia, California; Portland, Oregon, Denver, Las Vegas und Washington, D.C.. Insgesamt sind mehr als 5.000 Kreuzungen in das System eingebunden. Deutschen Fahrern steht der Assistent ebenfalls zur Verfügung: Seit Juli 2019 setzt es Audi erstmals in Ingolstadt ein.

Im Februar 2019 verkündete Audi, dass der Assistent (Green Light Optimized Speed Advisory, GLOSA) jetzt auch die Geschwindigkeit anzeigt, mit der der Fahrer die nächste Ampel bei „Grün“ erreichen kann. Eine zusätzliche Komfortfunktion: Bei einem Ampelstopp bei „Rot“ zählt ein Timer die Zeit herunter, bis wieder „Grün“ ist.

Stopp-Start und Starter-Generatoren

Weitere Helfer sind Stopp-Start-Systeme, die inzwischen bereits ab 22 Kilometer pro Stunde einsetzen können, wie im Audi Q8, und den Motor wirklich erst dann starten, wenn das Fahrpedal betätigt wird; der Fahrer muss seinen Fuß nicht dauerhaft auf dem Bremspedal halten – so zum Beispiel im Seat Tarraco.

Starter-Generatoren im 48-Volt-Bordnetz unterstützen entweder riemengetrieben oder integriert zwischen Motor und Getriebe den Verbrennungsmotor oder rekuperieren. Zudem erlauben sie es, das Stoppen und erneute Starten des Motors extrem sanft durchzuführen, oder sie unterstützen den Verbrennungsmotor im Leerlauf und ermöglichen so eine niedrigere Leerlaufdrehzahl.

Hybrid- und Elektrofahrzeuge verfügen zudem teilweise über ein haptisches Fahrpedal. Es unterstützt den Fahrer – und signalisiert etwa mittels eines Druckpunktes im Pedal die maximal verfügbare elektrische Fahrleistung. Überdrückt der Fahrer diesen Punkt, schaltet beim Hybridmodell der Verbrennungsmotor zu.

Eco-Anzeigen mit persönlichen Highscores

Weiterhin erhält der Fahrer durch einen spürbaren Gegendruck im haptischen Fahrpedal eine Empfehlung zum Lösen des Fahrpedals. Folgt der Fahrer der Empfehlung, wird der Verbrennungsmotor abgeschaltet und vom Antriebsstrang abgekoppelt. Um den Fahrer optisch zum defensiven Fahren zu animieren, gibt es zudem schon länger sogenannte Eco-Anzeigen, auf denen zum Beispiel Blätter an einem Baum wachsen oder die schlicht mit grünen Balken eine Art „Highscore“ für gleichmäßiges Fahren anzeigen.

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Neben allen Assistenzsystemen und technischen Ansätzen gilt jedoch grundsätzlich: Je weniger Gewicht bewegt werden muss, desto weniger Energie muss dafür aufgewendet werden. „Wir versuchen Leichtbau zu machen, das bringt uns was“, brachte es Thomas Hug, bei Mercedes-Benz verantwortlich für die CO₂-Strategie, in Stuttgart auf den Punkt.

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