Connected Cars bei Volkswagen
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Fallstudienarbeit | |
| Hochschule: | Hochschule für Oekonomie & Management |
| Standort: | Hamburg |
| Studiengang: | Bachelor Wirtschaftsinformatik |
| Veranstaltung: | Fallstudie / Wissenschaftliches Arbeiten |
| Betreuer: | Prof._Dr._Uwe_Kern |
| Typ: | Fallstudienarbeit |
| Themengebiet: | Connected Cars |
| Autor(en): | Sebastian Böttger, Martin Schöler |
| Studienzeitmodell: | Abendstudium |
| Semesterbezeichnung: | |
| Studiensemester: | 2 |
| Bearbeitungsstatus: | begutachtet |
| Prüfungstermin: | |
| Abgabetermin: | |
Inhaltsverzeichnis
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1 Einleitung
Das Automobil ist aus der heutigen Gesellschaft nicht mehr wegzudenken. Im Verlauf der Geschichte wurde das Auto deutlich schneller, die Reichweite erhöhte sich und es konnte eine immer höhere Leistung erbracht werden. Neben seiner primären Aufgabe der Beförderung von Personen und Frachtgütern hat das Automobil in den letzten Jahren einen starken Wandel erlebt. Das Reisen wurde nicht nur komfortabler und sicherer, sondern auch die Informations- und Unterhaltungssysteme wurden immer mehr in die Fahrzeuge integriert. So ist es mittlerweile möglich, im Fahrzeug fernzusehen oder sich Informationen über die Umgebung anzeigen zu lassen. Aktuell hält auch das Internet Einzug in höheren Fahrzeugklassen. Die Vernetzung von Fahrzeugen mit der Umwelt und dem Fahrer hat längst begonnen. Dabei stehen die Fahrzeughersteller zukünftig vor immer neuen und komplexeren Aufgaben. Die individuelle Mobilität mit dem Auto muss dabei trotz deutlich steigendem Verkehrsaufkommen erhalten bleiben, bezahlbar sein und dennoch sicherer und komfortabler werden. Außerdem ist der Hintergrund nicht zu vergessen, dass langfristig alternative Kraftstoffe im Automobilsektor geschaffen und etabliert werden müssen.
Die folgende Fallstudie analysiert den aktuellen Stand der Technik der Fahrzeuge des Automobilherstellers Volkswagen im Bezug auf das Thema "Connected Cars" und gibt einen Einblick in die Innovationen und Entwicklungen, die kurz-, mittel- oder langfristig die Serienreife übergehen werden.
2 Grundlagen
2.1 Definition Connected Cars
Der Begriff Connected Car ist nicht genau definiert. Er umfasst jedoch sämtliche, im Fahrzeug befindliche Sicherheits-, Informations- und Unterhaltungseletronik und insbesondere die Vernetzung der einzelnen Systeme untereinander sowie mit externen Systemen wie Servern der Hersteller, anderen Fahrzeugen, Personal Computern, Mobiltelefonen oder dem Internet. Beim Austausch der Informationen sind keine Grenzen bezüglich des Kommunikationsmediums gesetzt.
2.2 Ideen und Ziele Connected Cars
Connected Cars verfolgt mehrere Ziele. Zum Einen ist die Sicherheit des Fahrers und der Beifahrer ein wichtiger Punkt in der Fahrzeugforschung und Entwicklung. Nach der Einführung der Gurtpflicht im Jahre 1976 sowie des seit den Achtziger Jahren serienmäßigen Airbags spielt die Einführung von aktiven Fahrsicherheitssystemen eine wesentliche Rolle für die seit mehreren Jahrzehnten sinkende Unfalltod-Zahlen.[1]. Insbesondere ABS und ESP kommen beim Thema Sicherheit eine besondere Bedeutung zu. Dies gibt den Fahrzeugherstellern die Motivation, die Forschung und Entwicklung weiterer Sicherheitssysteme voranzutreiben. Nicht zuletzt die Sicherheit wird für potenzielle Käufer zu einem immer mehr entscheidenden Kaufkriterium. So ergab eine vom Euro NCAP in Auftrag gegebene Umfrage im Jahr 2006, dass 94 Prozent potenzieller Autokäufer Sicherheit als wichtiges Kaufkriterium ansehen[2]. Ein weiterer Grund für Connected Cars lässt sich unter dem Sammelbegriff "Infotainment" zusammenfassen. Infotainment beschreibt die "Symbiose aus Information und Entertainment"[3] und stellt im Auto die Integration von Navigationssysstem, Mobiltelefon und "audio-visueller Unterhaltungstechnik"[4] dar. Hersteller aller Fahrzeugklassen messen dem Infotainment und der einfachen Bedienung dieser immer komplexer werdenden Systeme eine immer größere Bedeutung zu. Daneben belegen verschiedene Studien, dass das Verkehrsaufkommen in den kommenden Jahrzehnten weiter deutlich ansteigen wird, weswegen neben dem sehr teuren Ausbau der Verkehrsinfrastruktur auch alternative Lösungsansätze zur effizienteren Nutzung vorhandener Infrastruktur von Fahrzeugherstellern erwartet werden.
2.3 Die Marke Volkswagen
Volkswagen, oft mit "VW" abgekürzt, ist die Stammmarke der Volkswagen AG, einem deutschen, nach Fahrzeugabsatz und weltweit größten Automobilhersteller. Hauptsitz von Volkswagen ist Wolfsburg. Im Volkswagen-Konzern sind neben Audi und Skoda auch Seat, Porsche und einige weitere bekannte Automarken zusammengefasst. Die Marke Volkswagen zielt auf die Mittelschicht als Käufergruppe ab. Besonders erkennbar ist das an den Modellen Polo, Golf und Passat. Diese Fahrzeuge sind die für den Umsatz wichtigsten Fahrzeuge des Konzerns und gehören somit zu den Volumenmodellen.[5] Parallel dazu versucht Volkswagen aber auch Kunden mit gehobenem Anspruch durch Fahrzeugtypen wie dem Phaeton oder Touareg gerecht zu werden. Der eigene Anspruch von VW ist es, seinen Kunden den Wunsch "nach individueller und bezahlbarer Mobilität zu erfüllen"[6] und sich als "innovativste Volumenmarke"[7] am Markt zu etablieren.
3 Connected Cars bei Volkswagen
3.1 Heutige Systeme
3.1.1 RNS 810
Das Radio-Navigationssystem RNS 810 stellt bei Volkswagen momentan die "State-of-the-Art"-Integration des Infotainment dar. Zum Einsatz kommt es im aktuellen "Phaeton GP3". Neben der klassischen Navigation beherrscht das System, das über einen 8 Zoll großes Touch-Farbdisplay bedient wird, viele weitere Funktionen, die Volkswagen unter "Multimedia-Entertainment"[9] zusammenfasst. Mit dem zugehörigen DVD-Laufwerk ist es möglich, auf dem Display Filme zu schauen; alternativ kann man auch den optional erhältlichen DVB-T Tuner nutzen, um das normale TV Programm zu empfangen. Standardmäßig bietet das System eine Speicherkapazität von 30GB, die man für erweitertes Kartenmaterial des Navigationsmoduls oder auch für MP3-Musikstücke verwenden kann. Die Datenaustausch-Schnittstelle hierfür ist ein SD-Kartenlesegerät. Natürlich sind auch Standardfunktionen wie einfaches Hören von Radiosendern oder von Musik-CDs vorhanden.
Die Integration von Mobilfunkgeräten ist mit dem RNS 810 auch vorgesehen und optional als "Mobiltelefonvorbereitung Premium"[10] erhältlich. Ermöglicht wird hier die Kommunikation zwischen Fahrzeug und Mobilfunkendgerät mit der kabellosen Bluetooth-Technologie. Sofern vom Handy unterstützt, kann das RNS 810 mithilfe des Protokolls remote-Sim-Access-Profile (rSAP) Vollzugriff auf die SIM-Karte erlangen[11]. Somit lassen sich viele Telefonfunktionalitäten direkt über das Touchdisplay bedienen. Teil der Mobiltelefonvorbereitung Premium ist auch das "Bluetooth Dial-Up-Networking", ein Bluetooth Profil, welches es ermöglicht, ein Handy, Laptop oder PDA zur Einwahl des RNS 810 ins Internet zu verwenden[12].
Zudem lassen sich über das RNS 810 verschiedenste Fahrzeugabstimmungen vornehmen. "Luftfederung, die Niveauregulierung, das Solardach und die Standheizung"[13] sind Beispiele hierfür.
3.1.2 Fahrerassistenzsysteme
Volkswagen bietet verschiedene Fahrerassistenzsysteme an, die je nach Fahrzeugmodell und Motorvariante serienmäßig oder optional aufpreispflichtig verfügbar sein können. Für die Fahrzeuge der Kleinwagen- oder Kompaktklasse sind allerdings nicht alle Systeme verfügbar. Ziel dieser Systeme ist es, "kritische Situationen im Vorfeld zu erkennen"[14] und durch Warnen des Fahrers bzw. aktivem Eingreifen in das Fahrgeschehen die Situation zu entschärfen. Die Fahrerassistenzsysteme verwenden Sensoren oder Kameras, um Situationen zu erfassen.
- Automatische Distanzregelung ACC:
Die ACC kann als Nachfolger des mittlerweile in vielen Fahrzeugkategorien serienmäßigen Tempomats angesehen werden. Neben der Tempomat-Funktion (halten einer bestimmten, vom Fahrer gewünschten Geschwindigkeit ohne betätigen des Gaspedals) ist hier ein Radarsensor[15] in der Front des Fahrzeugs eingebaut, der in der Lage ist, einen Bereich von ca. 200m[16] vor dem Auto zu erfassen. Der Fahrer muss hierbei den zeitlichen Abstand zwischen dem eigenen und dem vorausfahrenden Fahrzeug festlegen. Die Distanzregelung ist danach selbstständig in der Lage, durch Gasgeben oder Bremsen den definierten Abstand zu halten. Ab einem Grad von 30% der maximalen Bremsleistung des Fahrzeugs wird der Fahrer allerdings darauf hingewiesen, aktiv in das Verkehrsgeschehen einzugreifenVolkswagen (2010_e), da es sich hierbei eventuell um gefährliche Situationen handeln könnte.
- Umfeldbeobachtungssystem Front Assist:
Front Assist ist Teil der ACC, aber auch in deren ausgeschalteten Zustand aktiv. Es benutzt den Radarsensor, um ständig das Verhalten vorausfahrender Fahrzeuge zu analysieren. Es kann darauf in 2 Stufen reagieren: Bei "plötzlich stark verzögernden oder langsam vorausfahrenden Fahrzeugen"[17] warnt es in der ersten Stufe den Fahrer über das Display sowie per Tonsignal und verkürzt durch anlegen der Bremsbeläge an die Bremsbeläge an die Bremsscheiben die potenzielle Verzögerungszeit. Reagiert der Fahrer nicht darauf und spitzt sich die Situation zu (z.b. Kollisionsgefahr), wird in zweiter Stufe ein "einmaliger kurzer Bremsruck"[18] aufgebaut, um das Ansprechverhalten der Bremsen weiter zu erhöhen und ein deutliches Warnsignal an den Fahrer zu senden.
- Spurhalteassistent Lane Assist:
Volkswagen hat ein System entwickelt, welches mit einer Kamera im Innenspiegel Fahrbahnmarkierungen erfassen kann. Ab einer Geschwindigkeit von 65km/h ist es in der Lage, über die Kamera die Position des Fahrzeugs in der Spur auszuwerten und bei Abweichungen leicht gegenzulenken[19]. Erkannt werden durchgezogene sowie unterbrochene Linien[20]. Das System erkennt darüber hinaus, ob der Fahrer die Hände völlig vom Lenkrad nimmt und schaltet sich aus dann aus Sicherheitsgründen nach ca. 10 Sekunden ab, um den Fahrer nicht von seiner Aufmerksamkeitspflicht zu entbinden.
- Parklenkassistent Park Assist:
Um dem Fahrer das Einparken des Fahrzeugs längs zur Fahrtrichtung zu erleichtern, bietet Volkswagen in einigen Modellen den Parklenkassistenten an. Durch Ultraschallsensoren am Fahrzeug wird vom System die Parklücke abgemessen und bei entsprechender Länge - mindestens 1,1m länger als der Wagen selbst[22] - ein Hinweis an den Fahrer gegeben. Die elektromechanische Lenkung übernimmt beim Einparkvorgang dann selbstständig das Lenken[23], der Fahrer betätigt nur noch Gas- bzw Bremspedal.
- Spurwechselassistent Side Assist:
Side Assist ist ein radargestütztes Warnsystem. Es scannt den Bereich hinter dem Fahrzeug und den sog. toten Winkel, also dem Bereich schräg hinter dem Fahrer, den der weder im Blick hat, noch durch die Außen- und den Innenspiegel einsehen kann. Es ist in der Lage, Kollisionsgefahr während des Spurwechsels zu erkennen und den Fahrer mit einer in den Außenspiegel integrierten LED-Leuchte zu warnen[24],. Das System kann die Differenz zwischen dem eigenen und einem sich nähernden Objekt berechnen und ist deswegen weitgehend unanfällig gegenüber Fehlwarnungen.
- Rückfahrkamera Rear Assist:
Durch eine im Heck des Fahrzeugs eingebaute Kamera ist es möglich, den Einparkvorgang neben Park Assist weiter zu unterstützen. Das Videobild der Kamera wird direkt auf das Display des Navigationssystems übertragen. So werden dem Fahrer auch niedrige Hindernisse angezeigt, die vom Radarsensor eventuell übersehen werden können. Das Rear Assist System hat darüber hinaus jederzeit die Information über den aktuellen Lenkeinschlag vom Fahrzeug, sodass es die möglichen Weg des Fahrzeugs während des Einparkvorgangs auf dem Display vorausberechnen kann und anzeigt.
3.2 Verwendete Technologien
3.2.1 Schnittstellen
- CAN-BUS
Zentrale Kommunikationsmedium im Fahrzeug ist schon seit Jahren bei fast allen Herstellern der CAN-BUS. So setzt auch Volkswagen auf das in den 80er Jahren von Bosch entwickelte, speziell für den Einsatz in Fahrzeugen konzipierte System zur Datenübertragung. Der CAN-BUS stellt eine "einheitliche Plattform"[25] für alle Steuergeräte und technische Komponenten dar. Dabei wird jede technische Einheit im Wagen mit dem CAN-BUS verbunden und kann darüber potenziell mit jeder anderen angeschlossenen Komponente kommunizieren. Dies spart nicht nur Gewicht bei der Verkabelung des Wagens. Der CAN-BUS war eine Grundlage für die rasante Connected Car-Enwicklung. Beispielsweise lassen sich dadurch "Steuergeräte übergreifende Systeme wie z. B. das ESP"[26] einfacher realisieren, Sensoren oder zusätzliche Steuergeräte lassen sich einfacher als zuvor an das CAN-BUS-System anbinden, der Kommunikation zwischen den einzelnen Komponenten sind kaum Grenzen gesetzt.
- Bluetooth
Das Bluetooth-Protokoll wird verwendet, um tragbare Endgeräte, speziell das Mobiltelefon mit dem Fahrzeug zu verbinden und zu integrieren. Durch verschiedene Bluetooth-Profile ist es möglich, auf das Telefonbuch des Handys bzw. auf dessen SIM-Karte zuzugreifen oder die Soundanlage des Wagens als Freisprecheinrichtung zu nutzen. Die Bluetooth-Schnittstelle ist Teil der Mobilfunkvorbereitung und in verschiedene Radio-Navigationssysteme bei VW integriert.
- WLAN
Da zunehmend immer mehr Kunden an ihren mobilen Endgeräten über das drahtlose Datennetz Wireless LAN verfügen und dieses durch öffentliche Access Points immer stärker wächst, könnte Wireless LAN das zukünftige Netz der Fahrzeugkommunikation sein. Aus diesem Grund wurde der IEEE 802.11 Standard bei Volkswagen einigen Praxistests unterzogen. Dabei wurde festgestellt, dass selbst bei Geschwindigkeiten von 200 km/h Reichweiten bis zu 1000 Meter möglich sind. Auch bei sehr hohen Fahrzeugdichten, zum Beispiel bei Staus auf Autobahnen, als auch bei sehr geringen Dichten, zum Beispiel Nachts auf Landstraßen, erreichen die Nachrichten mit hoher Zuverlässigkeit und geringer Latenz ihr Ziel. Kurze Nachrichten ließen sich dabei noch zuverlässig übertragen. Um mit dem Standard aber tatsächlich ein zuverlässiges System aufbauen zu können, bedarf es noch einigen Anpassungen an die Anforderungen der Automobilindustrie. Dabei würden Fahrzeuge eigenständige Ad-Hoc Netzwerk aufbauen um spontan untereinander Daten auszutauschen und zu Kommunizieren. Weiter entfernte Fahrzeuge könnten über eine Multi-Hop Kommunikation erreicht werden. Sind die Fahrzeuge im Netzwerk verbunden, können sie anhand ihrer geografischen Position adressiert werden und ein positionsbasiertes Routingverfahren verwendet wäre denkbar. So können Routen abhängig vom Verkehrsaufkommen geplant werden. [27] [28]
- UMTS
Die von VW optional angebotene Mobiltelefonvorbereitung Premium ist UMTS-fähig und daher in der Lage, sich über die SIM-Karte des Handys ins UMTS Netz einzuwählen. Dadurch wird ein schneller Internetzugriff "auf internetbasierte Google-Dienste"[29] ermöglicht, die z.B. "Sehenswürdigkeiten, Geschäfte, Ärzte oder Restaurants"[30] in der Nähe anzeigen und als Zielort im Navigationssystem übernehmen können.
3.2.2 Geräte und Sensoren
Neben den unter den Fahrerassistenzsystemen genannten Sensoren gibt es in Volkswagen-Fahrzeugen eine Vielzahl von Sensoren. Sie lassen sich grob in 3 Kategorien unterteilen: den Antrieb, den Komfort und die Sicherheit betreffend.[31] Es gibt allerdings keine eindeutige Abgrenzung, denn manche Sensoren werden für verschiedene Systeme gleichzeitig genutzt.
- Antriebssensoren
Diese Sensoren werden genutzt, um das Motormanagement zu unterstützen bzw. es erst zu ermöglichen. Zu den Antriebssensoren zählen z.B. die Lambdasonde (Analyse des Abgases), bei Fahrzeugen mit Turbolader auch der Ladedrucksensor, Sensoren im Luftmassen- oder Drehzahlmesser oder auch Klopfsensoren.[32]
- Sensoren für Komfortfunktionen
Diverse Sensoren werden auch eingesetzt, um Systeme zu bedienen, die den Komfort für Insassen während der Fahrt zu erhöhen. Hierzu zählen GPS-Empfänger für die Navigation, der Luftgütesensor und ein Thermometer für die Klimaanlage, der Regensensor oder auch Sensorik für die Einparkhilfe.
- Sicherheitssensoren
Um gefährliche Situationen frühzeitig zu erkennen, werden in VW-Fahrzeugen verschiedene Sensoren für das Sicherheitssystem genutzt. Allein das ESP-System, serienmäßig in bis auf den VW Fox (hier optional erhältlich) allen Fahrzeugtypen, nutzt mehrere Sensoren wie den Lenkradwinkelsensor, Tachometer oder Quer- und Längsbeschleunigungssensor. Letzerer wird auch für die Airbagsteuerung verwendet, genau wie Drucksensoren für die Seitenairbags. Darüber hinaus gibt es weitere Sicherheitssensoren wie den Drehratensensor, Neigungswinkelsensor oder das Abstandsradar.
3.3 Zukünftige Innovationen bei VW
Neben der Entwicklungsabteilung hat Volkswagen eine eigene "Zukunftsforschung" mit etwa einem Dutzend[33] Mitarbeitern. Während die Entwicklungsabteilung neue Innovationen schafft und kurz- bzw. mittelfristig vorhergesagten Trends folgt, wagt die Zukunftsforschung einen weiten Blick über die nächsten Jahrzehnte hinaus bis ins Jahr 2050[34]. Im Folgenden wird auf Projekte oder Zielsetzungen eingegangen, die Volkwagen im Rahmen der Entwicklung und Zukunftsforschung schon an die Öffentlichkeit kommuniziert hat.
3.3.1 Systeme
3.3.1.1 Autopilot
Laut Wolfgang Müller-Pietralla, Leiter der Abteilung Zukunftsforschung bei VW, stellt sich die Frage nicht mehr, ob Fahrzeuge eines Tages von allein fahren werden. Hier ist man schon einen Schritt weiter und analysiert Aktivitäten, die im Auto unternommen werden können, während der Autopilot aktiviert ist[35]. Grundlage für die Entwicklung eines Autopiloten ist der Passat Junior (siehe Abschnitt 3.4.1), welcher mit umfangreicher Technik ausgerüstet ist, um die Vision eines fahrerlosen Fahrzeugs umzusetzen. Dieses könnte dann auch in der Lage sein, per Funk von einem in der Nähe unbesetzten Parkplatz zu erfahren und selbstständig einzuparken. Die Forschung mit dem Autopilot wird allerdings noch anhalten und eine Serienreife ist trotz des schon erfolgreichen Einsatzes im Passat Junior noch nicht absehbar.
3.3.1.2 Vernetzte Mobilität
Unter dem Namen "Volkswagen 2028" stellte VW einige Visionen vor, die im Jahr 2028 schon die Serienreife erlangen könnten. Volkswagen betrachtet es als seine "große Aufgabe(,)[...] Sicherheitsrisiken im Auto zu eliminieren und gleichzeitig den Komfort im Fahrzeug zu maximieren"[37]. Die vernetzte Mobilität ist ein Punkt dieser Vision und beschreibt im Wesentlichen die Erwartungshaltung, die Kommunikation und Kooperation im Straßenverkehr zu erhöhen[38]. Dazu soll aber nicht nur die Verkehrsleitzentrale bzw. Medien wie Radio oder Fernseher beitragen, sondern jeder einzelne Verkehrsteilnehmer. Dies soll vor allem erreicht werden, da Infrastrukturerweiterungen im Verkehrsbereich ernorme Kosten verursachen und auch nicht beliebig durchführbar sind. Ziel soll deswegen die Erhöhung der Effizienz bestehender Infrastrukturen sein[39]. Dies will Volkswagen durch die Vernetzung einzelner, schon bestehender oder weiterentwickelter Technologien erreichen. Beispielsweise sollen Fahrzeuge und Verkehrssteuerungsanlagen wie Ampeln miteinander kommunizieren, um einen optimalen Verkehrsfluss zu gewährleisten. Die Ampel könnte in diesem Falle bestmöglich entscheiden, wie lange die Grünphasen dauern, um unnötige Rückstaus zu vermeiden. Wie die Kommunikation zwischen Fahrzeug und Steuerungsanlage geschieht, lässt Volkswagen allerdings offen. Denkbar wäre hier eine kabellose Verbindung wie WLAN. Auch findet die Forschung bezüglich der Car-to-X-Kommunikation (siehe Abschnitt 3.3.3.2) hier große Beachtung.
3.3.1.3 Kreuzungsassistent
Der Kreuzungsassistent ist ein System, welches via drahtloser Kommunikation zwischen Fahrzeugen und Ampeln Entscheidungen des Fahrers erleichtert bzw. vor Fehlentscheidungen warnt. Im Einzelnen bedeutet dies, dass Kameras an den Ampelsystemen die Situation erfassen und die Informationen an die Fahrzeuge weitergeben. Das Fahrzeug interpretiert diese Informationen und entscheidet aufgrund eigener "fahrzeugspezifischen Informationen wie Geschwindigkeit, Entfernung zur Kreuzung und Bewegungsrichtung"[40], ob die Fahrsituation kritisch werden könnte, z.B. wenn die verbleibende Zeit bei momentaner Geschwindigkeit nicht mehr ausreicht, um noch in dieser Grünphase die Ampel zu passieren. In diesem und anderen Fällen wird der Fahrer vor einer möglichen Gefahr gewarnt. Ein Einsatz dieses Systems in Serie ist noch nicht geplant, auch weil hier größere, sehr kostenintensive Eingriffe in bestehende Infrastrukturen der Kreuzungen nötig wären.
3.3.2 Bedienung und Anzeige
Die steigende Anzahl an Funktionen im Fahrzeug erforderte ein Umdenken in der Bedienung. Hatte man in den Neunziger Jahren für jede Funktion am Auto (z.B. Radio, Klimaanlage) ein eigenes Bedienfeld oder Tasten, geht nun der Trend zur integrierten Bedienung aller Komponenten über ein einzelnes Panel. Langfristiges Ziel von VW ist die "Realisierung einer intuitiven Bedienung, welche die Interaktion mit dem Automobil der Zukunft der unbewussten Erwartungshaltung des Kunden anpasst"[41].Neben dem heute üblichen Bildschirm in der Mitte der Fahrzeugarmaturen, welches ständig weiterentwickelt wird, forscht VW auch im Bereich des Head-Up-Display.
Im Projekt "Peripherer Sichtbereich / unscharfe Wahrnehmungen", das Volkswagen durchführt, um "eine Informationsüberfrachtung des Fahrers"[42] zu vermeiden, wird das Head-Up-Display erstmals bei VW erwähnt. Das Head-Up-Display ist ein Anzeigesystem, welches dem Fahrer Informationen direkt in das Blickfeld projezieren kann, bei VW genauer gesagt an die Randflächen der Windschutzscheibe[43]. Dies dient nebem dem Komfort vor Allem der Sicherheit, da der Blick nicht auf das Kombiinstrument oder in die Mittelkonsole gelenkt werden muss, um Informationen über Geschwindigkeit, Drehzahl oder ähnliches zu erhalten.
3.3.3 Connected World
Unter Connected World ist der Forschungsschwerpunkt bei Volkswagen zu verstehen. In diesem Bereich erforscht und entwickelt der Konzern neue Visionen, Strategien und Innovationen, um die Vernetzung zwischen Mensch und Automobil zukünftig mehr ausbauen und optimieren zu können. Dabei steht das Fahrzeug im Mittelpunkt der vernetzten Welt. Durch Mikroelektronik und Sensoren können alltägliche Gegenstände wahrgenommen und mit anderen Informationen z.B. aus dem Internet synchronisiert werden. In Form von neuen Assistenzsystemen werden diese Informationen an den Menschen weitergegeben, um ihn so zukünftig besser unterstützen zu können.[45]
Bereits heute werden Informationen und Daten mit mobilen Endgeräten und dem Automobil abgeglichen und synchronisiert (Car-to-Mobile-Device). Dazu gehören z.B. MP3-Musikspieler, Smartphones, intelligente Uhren und moderne Fahrzeugschlüssel. In Zukunft wird allerdings auch ein Datenaustausch mit dem Zuhause und dem Büro stattfinden (Car-to-Home/Office). Desweiteren werden Informationen zu Tankstellen, Einkaufszentren, Parkplätzen, Straßen und der Verkehrsinfrastruktur im Fahrzeug abgerufen werden könnnen (Car-to-X). All diese Informationen werden letztlich auch zwischen Fahrzeugen untereinander ausgetauscht (Car-to-Car). [46]
3.3.3.1 Car-to-Home/Office
Unter Car-to-Home/Office ist die Kommunikation des Fahrzeuges zwischen Wohnzimmer und Arbeitszimmer zu verstehen. Während im Wohnzimmer Unterhaltung mit Familie und Freunden stattfindet, wird das Arbeitszimmer für berufsnahe Tätigkeiten genutzt. Dementsprechend wird auch in der drahtlosen Fahrzeug-Vernetzung zwischen den Technologien Media Center und MyCar unterschieden. [47]
3.3.3.1.1 Media Center
Das Windows Media Center ist eine bereits bekannte Technologie um die Unterhaltungselektronik im Wohnzimmer mit dem Computer zu verbinden. Dabei können TV, HiFi, Video, Surround-Sound, Internet-Zugang, und digitale Fotos gemeinsam genutzt werden. FÜr das Windows Media Center ist aus Sicht von Volkswagen zukünftig eine Schnittstelle ähnlicher Funktionalität für die Kommunikation zwischen Wohnzimmer und Fahrzeug geplant. Der Funktionsumfang soll dem der MyCar Technologie entsprechen. Allerdings findet die Bedienung dabei nicht vom Computer aus statt sondern soll bequem über das Fernsehgerät im Wohnzimmer realisiert werden. In diesem Fall werden die Multimediadaten drahtlos zwischen Fernsehgerät und dem Fahrzeug synchronisiert. Der Zugriff über das Windows Media Center auf den daran angebundenen Computer ist ebenfals möglich. [49]
3.3.3.1.2 MyCar
Mit Hilfe von MyCar wird das Auto auf einer Website dargestellt. Der Anwender hat die Möglichkeit, über den Web-Browser die Website seines Fahrzeuges aufrufen. Dort erhält er Informationen und kann den Status seines Fahrzeuges einsehen. So wird er z.B. aufgefordert, zu Tanken, das Auto zu Waschen oder eine Inspektion durchführen zu lassen. Desweitern werden dem Anwender eine Vielzahl von Einstellungsmöglichkeiten geboten. So können z.B. Einstellungen der Klimaanlage sowie der Fenster und Türen vorgenommen werden. Desweiteren besteht über die Website des Fahrzeuges die Möglichkeit, dass Navigationsgerät zu steuern und Routenplanung und Fahrtenbuchführung vorzunehmen. Es können Routenstatistiken der Fahrzeug-Nutzung ausgewertet und sich auf zukünftige Fahrten vorbereitet werden. Diese Informationen werden laufend mit dem Fahrzeug abgeglichen. So kann immer der aktuelle Status eingesehen werden. Außerdem kann über die Website das Entertainment-System angepasst werden. So können Musik, Videos und Spiele drahtlos von jedem Computer im Haus direkt ins Auto übertragen werden. [50]
Sinnvolle Funktionen für MyCar sind[51]:
- MP3, Hörbücher, Filme, Fotos aus der heimischen Sammlung drahtlos (ohne CD oder Memory Stick) ins Auto zu bringen
- Fahrzeugzustand: u. a. Tankmenge, Ölstand, Lampencheck, Innen- und Aussentemperatur
- Strecken auswerten: Über statistische Routen-Daten kann der Kunde ermitteln, wann die beste Abfahrtzeit für den täglichen Weg zur Arbeit ist, und das sogar für jeden einzelnen Wochentag
- Navigation: Start und Ende einer Fahrt mit Zwischenzielen planen und zum Auto in die Navigation übertragen
- Fahrtenbuch: Aufbereitung der Fahrzeugnutzung für die steuerliche Anerkennung von Fahrtkosten
- Spiele: Unterhaltung für die Mitfahrer auf langen Autofahrten
3.3.3.2 Car-to-X
Unter Car-to-X ist ein Kommunikationssystem für eine Vielzahl von Anwendungen zu verstehen. Aktuell arbeitet der Volkswagen Konzern daran, Fahrzeugen untereinander oder mit einer fest installierter Infrastruktur zu verbinden. Dabei steht die Sicherheit an erster Stelle. Mit Car-to-X soll der Fahrer frühzeitig über Aktivitäten im Straßenverkehr informiert werden. Dazu soll er z.B. Informationen über Verkehrsstörungen und Hindernissen erhalten. Zusätzlich soll eine Kommunikation zwischen der Verkehrsinfrastruktur und mit anderen Verkehrsteilnehmern aufgebaut werden. Desweiteren soll mit Car-to-X aufgrund der Informationsvielfalt die Navigation verbessert werden. Der Fahrer soll die Möglichkeit haben, die für ihn vom System aufbereiteten Informationen abfragen und anzeigen zu können. Um in diesem Bereich mehr Erfahrungen zu sammeln, erprobte die Volkswagen Konzernforschung das Car-to-X System positiv an einigen Versuchsfahrzeugen. Dabei konnte bereits die Position von Fahrzeugen mit eingeschaltetem Warnblinker ermittelt werden. Außerdem konnten Informationen zur Straßenbeschaffenheit mittels ESP-, ABS- oder ASR-Eingriffs ausgetauscht und Abstände zu vorausfahrenden Fahrzeugen kommuniziert werden. Mit den Versuchsfahrzeugen war es sogar möglich, eine Sprachverbindung zu einem anderen Fahrzeug aufzubauen. Dabei wurde als drahtloses Kommunikationsmittel hauptsächlich Wireless LAN eingesetzt. Damit das System zukünftig allerdings weiter ausgebaut und ein einheitlicher Standard für eine Serienproduktion geschaffen werden kann, bedarf es den Ausbau der nötigen Infrastruktur. Außerdem müssen herstellerübergreifende und standardisierte Protokolle geschaffen werden. Um einen Standard zu realisieren, arbeitet der Volkswagen Konzern eng mit anderen Automobilherstellern und Zulieferern zusammen. Desweiteren ist der Konzern im Car-to-Car Communication Consortium, im BMBF Förderprojekt NOW: Network on Wheels und in der EU Initiative COMeSafety aktiv. [53]
3.3.3.3 Car-to-Mobile-Device
Mit der Car-to-Mobile-Device Technolgie soll der Kunde die Möglichkeit haben, sich mit seinem Handy oder PDA über eine drahtlose Verbindung an seinem Fahrzeug authentifizieren zu können. Danach hat er Zugriff auf sein Auto und kann z.B. den Status der Zentralverriegelung oder den Tankfüllstand abfragen. Letzlich soll der Funktionsumfang der MyCar Technologie auch auf dem Handy zur Verfügung stehen. [54]
3.3.3.4 Car-to-Car
Zusammen mit dem Car-to-Car Communication Consortium entwickelt der Volkswagen Konzern ein System, um die Kommunikation zwischen Fahrzeugen immer weiter zu entwickeln und auszubauen. Dabei sollen Fahrzeuge untereinander Informationen austauschen und den Fahrer frühzeitig Informieren. Damit allerdings nicht nur eine Kommunikation zwischen Fahrzeugen der eigenen Marke möglich ist, sondern auch herstellerübergreifend, ist es erforderlich einen europäischen Standard zu schaffen. Ziel ist es dabei europäische Automobilhersteller mit einem einheitlichen System auszustatten und gleichzeitig parallel die nötige Infrastruktur zu schaffen. Denn eine flächendeckende Car-to-Car Kommunikation ist nur möglich, wenn im Straßenverkehr genügend Autos mit derselben Technologie ausgestattet sind. Ist das der Fall, so bilden die Fahrzeuge spontan ein Ad-Hoc Netzwerke um Informationen auszutauschen.[56] Da auch bei der Car-to-Car Kommunikation die Sicherheit an erster Stelle steht, werden hier hauptsächlich Daten über außergewöhnliche Aktivitäten im Straßenverkehr ausgetauscht. So wird der Fahrer z.B. über Unfälle und Staus, die auf seiner Route liegen, informiert. Desweiteren soll das System den Fahrer vor Auffahrunfällen schützen. Dabei stellt das System fest, ob die vorausfahrenden Fahrzeuge stehen oder sich mit geringen Geschwindigkeit bewegen als das sich von hinten nährende Fahrzeug. Auch bei Autobahnfahrten und vor allem Nachts hinter Kurven kann das System selbst bei sehr hohen Geschwindigkeiten den vorausfahrenden Verkehr ermitteln und den Fahrer frühzeitig warnen, bevor dieser überhaupt das Stauende erkennt. [57]
3.3.3.5 Car-to-Enterprise
Im Bereich von Car-to-Enterprise werden Informationen mit Einrichtungen in der Umgebung abgeglichen. So werden Daten zu Sehenswürdigkeit, Hotels, Tankstellen, Touristen-Attraktionen oder öffentlichen Entertainment-Einrichtungen wie z.B. Kinos empfangen. Während der Autofahrt durch eine Stadt verbindet sich das Auto laufend und automatisch drahtlos mit bestimmten Access Points, gleichzeitig werden Informationen der Umgebung empfangen. Der Fahrer hat die Möglichkeit, diese gesammelten Informationen abzurufen und erhält so Orientierung in einer für ihn fremden Umgebung. Desweiteren erhält er Informationen zu Eintrittspreisen, kann die Benzinpreise der nächsten Tankstellen abrufen oder sich die Öffnungszeiten von öffentlichen Einrichtungen anzeigen lassen. Außerdem kann er sich Beschreibungen von Hotels in seiner Nähe durchlesen und Reservierungen vornehmen lassen.[58]
Neben dem Infotainment ist über die Car-to-Enterprise Technik auch eine Ferndiagnose des Fahrzeuges möglich. Liegt z.B. ein technischer Defekt des Fahrzeuges vor oder wird eine Fehlermeldung produziert, hat die KFZ-Werkstatt die Möglichkeit, über eine Remoteverbindung Einsicht in das Fahrzeug zu erhalten. Der Vorteil dabei ist, dass es keiner physikalischen Diagnose bedarf sondern diese stattfindet, sobald sich der Fahrer in die Zone einer KFZ-Werkstatt bewegt. Wird im Fahrzeug ein Fehler festgestellt, der mittels Softwareupdate behoben werden kann, so wird dieses während der Fahrt automatisch eingespielt. [59]
3.3.3.6 Car-to-Infrastructure
Die Technologie Car-to-Infrastructure stellt die Verbindung zur Infrastruktur dar. Unter Infrastruktur ist in diesem Fall die Umgebung im Straßenverkehr gemeint. Dabei werden Informationen über Ampelzustände, Verkehrszeichen, Geschwindigkeiten oder über freie Parkplätze empfangen und angezeigt.[61] So erhält der Fahrer z.B. Informationen über Ampelschaltungen und kann im Display seines Fahrzeuges die Sekunden sehen, wann die Ampel von grün auf rot bzw. von rot auf grün schaltet. Der Vorteil hierbei ist, dass der Fahrer seine Geschwindigkeit so anpassen kann, die Ampeln einer Hauptstaße möglichst alle in der Grünphase zu überqueren. Er hat sogar die Möglichkeit, sich vom System die optimale Geschwindigkeit für die Grünphasen ausrechnen zu lassen[62]. Der Vorteil hierbei ist, dass der Verkehr weniger zum stehen kommt und dabei die Umwelt bzw. der Schadstoffausstoß durch verringertes Anfahren reduziert wird. Sollte das System spontan einen Stau an einer außergewöhnlichen stelle feststellen, der aufgrund eines Unfalls entstanden ist, können automatisch SOS Nachrichten abgesetzt werden und so Polizei oder Feuerwehr kontaktiert werden. Einsatzfahrzeuge hätten durch Car-to-Infrastructure die Möglichkeit, Ampelschaltungen zu beeinflussen, um den Einsatzort schneller zu erreichen. Dabei wird zusätzlich die Gefahrenquelle beim Überfahren einer roten Ampel reduziert.[63]
3.3.4 Weiterentwicklung von Navigation
Druch die Informationsvielfalt, die über die Technologien Car-to-X und Car-to-Infrastructure bereitgestellt wird, bietet sich viel Potential, zukünftige Navigationsgeräte zu verbessern und weiterzuentwickleln. Durch vernetzte statische Routen stehen Informationen andere Teilnehmer aus dem Straßenverkehr bereit. Anhand von diesen Daten kann ermittelt werden, zu welchen Uhrzeiten welches Verkehrsaufkommen herrscht und wann für die geplante Route die beste Fahrzeit wäre[64]. Desweiteren werden zu Hotels und Tankstellen Preis und weitere Informationen angezeigt. Auf der Route liegende Unfälle oder durch vorausfahrende Fahrzeuge ermittelte glatte Eisflächen könnten dargestellt werden[65]. Reiserouten können künftig an die Bedürfnisse des Nutzers angepasst werden. Informationen über Sehenswürdigkeiten, Freizeitangebote und Gastronomie werden angeboten. Zusätzlich ermöglicht die mobile Kommunikation künftig auch im Fahrzeug den Zugriff auf die gesamte Informationsvielfalt des Internets[66].
3.4 Entwicklung und Forschungsfahrzeuge
Die Entwicklungs- und Forschungsfahrzeuge sind für das Testen und Entwickeln von neuen Technologien sehr wichtig. Die Fahrzeuge werden für verschiedene Forschungsprojekte auf einer gemeinsamen Plattform genutzt. Um neue Technologien zu entwickeln ist eine stark vernetzte Zusammenarbeit der verschiedenen Forschungsfelder Grundvoraussetzung für eine erfolgreiche Studie[67]. Mit Hilfe der Forschungsfahrzeuge Stanley, Junior oder PAUL konnten bereits Innovationen, wie zum Beispiel das automatische Einparken, das DSG-Getriebe oder das Pumpe-Düse-Prinzip entwickelt werden.[68] Diese Systeme sind heute in Serie wiederzufinden. Bei der Forschung und Entwicklung ist es außerdem wichtig auf die Akzeptanz der Kunden zu achten und entsprechend darauf zu reagieren. Damit steht das Kundennutzen an erster Stelle neuer Innovationen.
3.4.1 Passat Junior
Der Passat Junior ist ein Forschungsfahrzeig von Volkswagen, der bereits ohne einen Fahrer auskommt. So konnte sich Junior fahrerlos und trotzdem sicher durch eine Großstadt bewegen. Die Testergebnisse waren so gut, dass Junior bei der Urban Challenge 2007 den zweiten Platz belegte. Bei der Urban Challenge handelte es sich um einen Wettbewerb für selbständig fahrende Fahrzeuge. Dabei mussten Parcours von knapp 100 km mit Einparken und Wendemanöver fahrerlos und nur mit Rechenleistung des Bordcomputers bewältigt werden. [70]
Junior wurde von Volkswagen in enger Zusammenarbeit mit der Stanford University und dem Electronics Research Laboratory des Konzerns entwickelt. Da der Passat werksseitig mit einer elektromechanischen Servolenkung, einem elektronischen Gaspedal, einer elektrischen Handbremse und einem Doppelkupplungsgetriebe ausgestattet ist, bot er die beste Grundlage für fahrerlose Fahrten. Allerdings wurden die relevanten elektrischen Systeme und die Bremsen so angepasst, dass diese auf die Befehle vom Computer reagieren konnten und somit nicht mehr auf eine manuelle menschliche Bedienung angewiesen waren. Mittels eines Laserscanners konnte das Umfeld der Fahrtrichtung erfasst werden. Der Scanner am Heck konnte den nachfolgenden Verkehr beobachten. Zwei weitere Scanner erkannten Fahrbahnmarkierungen und die Fahrbahnbeschaffenheit. Auf dem Dach des Fahrzeuges war ein sich drehender Laserscanner montiert. Dieser verschaffte dem Auto den Rundumblick. Desweiteren waren an dem Fahrzeug fünf weitere Sensoren angebracht, die die Aktivitäten anderer Verkehrsteilnehmer in Kreuzungsbereichen erkannten.[71]
Der Passart Junior wird von Volkswagen laufend weiterentwickelt und steht dem Konzern für die Erprobung neuer Fahrerassistenzsysteme zur Verfügung. So konnte die Automatische Distanzregelung (ACC) für den nötigen Sicherheitsabstand bereits in einige Serienmodelle einfließen, wie auch der Side Assist und der Park Assist. [72]
Der Passart Junior baut bisher allerdings auf keine Technologie aus dem Bereich der Connected World auf, sondern integriert sich mittels Laserscanner und Sensoren in den bisherigen fließenden Straßenverkehr. Dabei versucht er, so gut wie möglich die Aktivitäten in seiner Umgebung wahrzunehmen und darauf entsprechend zu reagieren.[73]
3.4.2 Touareg Stanley
Der Touareg Stanley ist ebenfalls ein fahrerloses Forschungsfahrzeig von Volkswagen und das Vorgängermodell zum Passat Junior. Er nimmt seine Umwelt nicht nur durch Sensoren und Laserscanner wahr, sondern benutzt zur Orientierung ein satellitengestütztes Navigationssystem. Stanley wurde ebenfalls für die Entwicklung und Erforschung von fahrerlosen Fahrzeugen entwickelt. Dabei ist er mit unterschiedlichen Sensoren und einem Verbund von vier Laser-Detektoren ausgestattet. Außerdem verfügt er über Stereo-Sichtgeräte und hoch entwickelte 24-Gigahertz-Radaranlagen. Ein besonders exakt arbeitendes satellitengestütztes Navigationssystem hilft Stanley nicht nur seine Position zu jedem Zeitpunkt der Fahrt exakt zu bestimmen, sondern auch den optimalen Weg zum vorgegebenen Ziel berechnen zu können. Zur Verarbeitung der Informationsflut werden sieben 1,6 GHz schnelle Computerprozessoren verwendet. Diese berechnen Geschwindigkeits- und Richtungsänderungen und sind letztlich dafür verantwortlich, dass Stanley sein Ziel sicher erreicht. Das Forschungsfahrzeug wurde einem Test unterzogen und hat dabei eine 220 Kilometer lange Strecke durch die Wüste erfolgreich absolvieren können.[75]
3.4.3 Automatischer GTI
Mit dem automatischen Golf versucht der Volkswagen Konzern das beste Fahrwerk mittels Hard- und Software zu entwickeln. Damit möchte der Konzern die Fahrsicherheit weiter erhöhen. Das bereits entwickelte ESP System spielt dabei eine große Rolle. So soll der automatische Golf im Grenzbereich lenken, bremsen und beschleunigen. Für die Entwicklung des Systems testen die Volkswagen Ingenieure den Golf auf verschiedenen Rundkursen. Dabei werden die Kurse mit Pylonen markiert. Diese Pylonen stellen eine beliebige Stecke da, die der Golf fahrerlos und vollautomatisch bei maximaler Leistung abfahren muss. Während der Golf die Strecke abfährt, versucht er die Ideallinie anhand der Pylonen zu berechnen und dieses zu fahren. Dabei wurden Rundenzeiten erreicht, die nicht mehr weit von denen eines Profirennfahrers entfernt sind. Durch die Auswertung der Fahrzeugdynamik (Funktion der Systeme), des Fahrverhalten (Auswirkung der Systeme), der Fahrbedingungen sowie durch reproduzierbare Fahrmanöver kann Volkswagen eine gezieltere Fahrzeugentwicklung betreiben. Damit der Golf genau weiß, wo er ist, ist er mit einem GPS Empfänger ausgestattet. Ein einfacher GPS Empfänger, wie er auch in Serienfahrzeugen verbaut wird, kann die Position des Fahrzeuges allerdings nur im Meterbereich ermitteln. Für die Berechnung der Ideallinie bei hoher Geschwindigkeit mithilfe der Pylonen ist das zu ungenau. Aus diesem Grund befindet sich neben dem GPS Empfänger noch DGPS an Board. Mit diesem Empfänger ist es möglich, die Position im Zentimeterbereich zu erfassen. Satelliten sind aufgrund ihrer Entfernung und der Wolken für dieses System nicht geeignet. Damit DGPS richtig funktioniert, muss ein fixer Bodensender installiert sein. Dieser gleicht die durch die Wolken entstandenen Fehlmessungen wieder aus und gibt die Daten an das Fahrzeug weiter.[76]
Das Lernen der Ideallinie kann in drei Phasen aufgeteilt werden. In der ersten Phase erfasst und vermisst der GTI während einer sehr langsamen Fahrt die Pylonenpositionen mittels Laserscanner. Seine eigene Position auf der Strecke bestimmt er via DGPS. In der zweiten Phase wertet der Golf im Stand die ermittelten Daten aus und berechnet die verfügbare Fahrgasse. So wird definiert, welchen Spielraum der GTI jeweils nach rechts und links auf der Strecke hat. Die zu fahrende Ideallinie wird durch die Minimierung von Lenkaufwand und Weg schrittweise in einem speziellem Optimierungsverfahren errechnet. Daraus ergeben sich maximale Fahrgeschwindigkeit und Längsbeschleunigung. In der dritten Phase verläuft die Fahrt im Grenzebereich anhand der ermittelten Informationen. Während dieser Fahrt versucht der Computer, die berechneten Daten so gut wie möglich umzusetzen.[77]
Durch die aufwändigeren und intensiveren Entwicklungsprozesse wird Volkswagen die Fahrdynamik seiner Automobile nochmals spürbar verbessern. Dabei soll Sportlichkeit und Sicherheit in Einklang gebracht werden. Das Zukunftsmodell für eine Serienproduktion sieht so aus, dass das System laufend die Fahrsituationen überwacht und parallel berechnet, ob der Kurs, wie ihn der Fahrer fährt, eingehalten werden kann, oder ob dieser aufgrund von überhöhter Geschwindigkeit vor einer Kurve negativ abweichen wird. Sollte das zutreffen, kann das System selbst im Grenzbereich eingreifen. Mittels Car-to-X Technologien wüsste das System sogar über die Umgebung bescheid und könnte in Gefahrsituationen entsprechend reagieren und Kollisionen verhindern. [78]
3.4.4 Park-Assistent PAUL
PAUL steht für „Parkt allein und lenkt“. PAUL ist ein intelligenter Park-Assistent der das Auto völlig selbständig und fahrerlos in kleine und enge Parklücken steuert. Dazu wird das Auto vor einer Parklücke gestoppt und der Wahlhebel auf die Position P gestellt. Nach dem Aussteigen wird ein Knopf am Funkschlüssel betätigt und das Auto setzt sich langsam in Bewegung. Dabei versucht das Auto die Parklücke zu vermessen und langsam in vor und zurück Richtung perfekt einzuparken. Steht das Fahrzeug exakt in der Parklücke, wird der Motor abgeschaltet und das Auto abgeschlossen. Kehrt der Fahrer zurück, so fährt PAUL per Knopfdruck das Auto wieder vor.[80]
Für das Erkennen und Vermessen einer Parklücke wird eine Kamera in den beiden Außenspiegeln verwendet. Um Hindernisse oder seitliche Begrenzungen zu erkennen, werden Ultraschallsensoren in den Stoßfängern eingesetzt. Daten zu Geschwindigkeiten und Wegstrecken kommen von den Radimpulssensoren. Die Steuerbefehle für das DSG, der elektromechanische Lenkung und für die elektronische Parkbremse werden von einem eigens für dieses System programmierten Rechner geliefert. Und für den Antrieb reicht die vom Standgas gelieferte Motorkraft. [81]
3.4.5 auto@web
Aufgrund des von der Forschungskooperation „Wireless Wolfsburg“ aufgebauten und zusammenhängenden größten innerstädtischen WLAN-Netzes in Wolfsburg, konnte der Volkswagen Konzern ein Forschungsfahrzeug entwickeln, welches das mobile Internet nutzt. So können über den Displays des Tiguans Informationen über sämtliche Aktivitäten in der Region Wolfsburg abgerufen werden. Mit dem Forschungsfahrzeug soll das mobile Internet im Fahrzeug erprobt werden. So besteht z.B. die Möglichkeit, ein direktes Ziel über den Display auszuwählen und dieses als für das Navigationssystem zu übernehmen. Die manuelle Eingabe per Hand entfällt damit. Außerdem besteht die Möglichkeit, sich eine Karte des Fußweges zur endgültigen Zieladresse auf das Handy zu laden. Da die auto@web Technologie ständig über das Internet kommuniziert, kann der Anwender von zu Hause aus über dieses Medium z.B. den Tankinhalt seines Fahrzeuges abrufen oder nachsehen, wo er sein Auto überhaupt abgestellt hat. [82]
Folgende Funktionalitäten und Informationen bietet auto@web[83]:
- Informationen über Restaurants und Hotels
- Öffnungszeiten von Einrichtungen
- Ausflugsziele wie z.B. Museen und Kulturprogramme der Stadt
- Anzeige von Parkhäusern und freien Parkplätzen
- Datenabgleich mit einem mobilen Endgerät
- City Life, Reisen oder Wellness
- Abfrage von Fahrzeuginformationen
3.4.6 iCar
iCar steht in der Volkswagen-Forschung für Intelligent Car. Diese Technologie dient dazu, wiederkehrende Fahrsituationen zu finden, in denen automatische Abläufe den Fahrer sinnvoll unterstützen können. So kann beispielsweise das Anfahren und Bremsen bei Stop-and-go-Verkehr auf der Autobahn vom System übernommen werden und muss nicht mehr vom Fahrer durchgeführt werden. Hierbei handelt es sich jedoch um kein autonomes Fahren wie es bei den Forschungsfahrzeugen Stanley und Junior vorzufinden ist, sondern um ein teilautomatisches Fahren. Dabei steuert der Fahrer das Fahrzeug und nur bestimmte wiederholende Tätigkeiten werden vom System übernommen. Der Fahrer übt dabei nur eine überwachende Funktion aus und kann im Notfall eingreifen. Das System kann ihn zum Eingreifen auch auffordern.[84]
Mit Hilfe der Forschungszweiges iCar werden Fahrerassistenz-Systeme entwickelt, die den Fahrer zukünftiger Serienfahrzeuge von ermüdenden Tätigkeiten entlasten, so etwa im Stau oder bei monotonen Langstreckenfahrten. Die automatischen Fahrfunktionen bringen Zugewinne bei Komfort und Sicherheit und helfen dabei zusätzlich, die Umwelt so wenig wie möglich zu belasten. Der Fahrspaß wird dabei nicht beeinträchtigt. Bisher sind Systeme dieser Art nur für Autobahnfahrten vorgesehen, da dort eine ausreichend strukturierte und definierte Fahrumgebung, beispielsweise durch Fahrbahnmarkierungen, vorgegeben ist.[85]
Bei dem Passat Forschungsfahrzeug des Volkswagen Konzerns sind die die Radar-, Laser- und Kamerasensoren die auch bei den Forschungsfahrzeugen Stanley und Junior verwendet werden, von außen nicht sichtbar. Trotzdem liefern die Geräte dem Computer im Kofferraum eine 360-Grad-Rumdumsicht. Da der Passat Serienmäßig mit einer elektromechanischen Servolenkung und eines elektronische Gaspedals ausgestattet ist, bietet er für die Erforschung dieser neuen Fahrerassistenz-Systeme optimale Voraussetzungen für die Aufrüstung automatischer Fahrfunktionen. [86]
4 Bewertung
4.1 Vorteile und Chancen
Die elektronische und vernetze Welt der zukünftigen Automobile bietet dem Anwender nicht nur im Bereich der Unterhaltungselektronik viele Vorteile und Bequemlichkeiten, sondern trägt auch enorm zur Sicherheit im Straßenverkehr bei. So werden durch ständige Forschung der Automobilkonzerne und Weiterentwicklung der IT Technologie neue Systeme entdeckt, die durch gemeinsame Zusammenarbeit der beiden Branchen erfolgreich in die Serienproduktion integriert werden können. Dabei werden weitere Vorteile in der Fahrsicherheit sowie in der Unterhaltungselektronik geschaffen.
4.1.1 Sicherheit
An erster Stelle der Forschung und Entwicklung steht natürlich die Sicherheit. Durch die sich bereits in Serie befindenden Systeme wie ESP, ABS und ASR sowie durch die Einführung des Airbags, konnte der Straßenverkehr die letzten Jahre erheblich verbessert werden. Ein Blick in die Statistik zeigt, dass die Anzahl der Unfallopfer der letzten Jahre mehr und mehr abgenommen hat[88]. Dies ist auf die eben genannten Systeme zurückzuführen. Um auf diese Statistik weiterhin positiv zurückblicken zu können, bedarf es neuer und verbesserter Systeme. So entwickelt der Volkswagen Konzern mit den Forschungsfahrzeugen Automatischer GTI[89], Passat Junior[90] und Touareg Stanley[91] Assistenzsysteme, Fahrwerke und Sicherheitssysteme um Unfälle in Zukunft noch mehr zu reduzieren, Gefahrquellen zu erkennen und den Fahrer im Vorwege rechtszeitig aufmerksam zu machen. In Extremsituationen greifen intelligente Systeme in die Fahrzeugsteuerung ein und sind so in der Lage, Unfälle zu vermeiden. Langfristig arbeitet der Konzern mit Forschungsfahrzeugen daran, zukünftig fahrerlose Fahrzeuge zu entwickeln um somit menschliche Fehler im Straßenverkehr, z.B. durch Unaufmerksamkeit, zu vermeiden. So ergeben sich zukünftig viele Chancen und Möglichkeiten zur Verbesserung der Sicherheit im Straßenverkehr. Die in diesem Abschnitt erwähnten Sicherheitssysteme werden in den obigen Kapiteln unter „Connected World“ detailliert erläutert.
4.1.2 Informationen
Neben dem Sicherheitsaspekt bietet Connected Cars weitere Vorteile in der Informationsvermittlung. So werden Informationen laufend mit der sich im Umfeld des Fahrzeuges befindenden Infrastruktur abgeglichen. Der Fahrer kann sich somit über die sich in der Umgebung liegenden Aktivitäten informieren. Infotainment-Systeme dieser Art stellt der Volkswagen Konzern mit Car-to-Enterprise[92] und dem RNS 810[93] zur Verfügung. So wird z.B. eine Fernwartung des Fahrzeuges durch eine in der Nähe liegende KFZ Werkstatt möglich sein. In diesem Bereich findet laufend Weiterentwicklung und Forschung statt. So werden zukünftig immer mehr Informationen den Navigationsgeräten zu entnehmen sein. Neben dem Infotainment werden Fahrer und Mitfahrer nicht nur mit Musik, Spiel und Video unterhalten; durch Weiterentwicklung der Systeme bieten sich Chancen, auch Informationen über Straßenverhältnisse, Hindernissen und Schilder zu liefern und den Fahrer darauf frühzeitig aufmerksam zu machen[94]. So ließen sich Unfälle vermeiden. Mit dem System Car-to-Infrastructure konnte Volkswagen in diesem Gebiet so bereits erste Entwicklungen sammeln. Ausgiebige Informationen zu den genannten Systemen sind in den obigen Kapiteln zu finden.
4.1.3 Entlastung
Bereits heute erleichtern Navigationsgeräte die Suche nach Wegen und bieten bereits viele Informationen, die vor einiger Zeit noch selbständig erarbeitet und mit viel Aufwand ausfindig gemacht werden mussten[95]. Die Chancen, die sich aus den Bereichen Information und Sicherheit ergeben, bilden die Grundlage für die Entwicklung von entlastenden Systemen. So konnte der Volkswagen Konzern das System iCar bereits erfolgreich in einem Forschungsfahrzeug umsetzten. Dabei soll der Fahrer entlastet werden und sich zukünftig nicht mit monotonen und immer wiederholenden Tätigkeiten beschäftigen.[96] Parallel wird dazu auf langen Autofahrten seine Konzentration geschont und so das Risiko eines Unfalls reduziert. Das iCar System nimmt dem Fahrer dabei z.B. das ständige Anfahren und Halten im Stau ab. Desweiteren sind für die Zukunft neben den schon bestehenden und sich in Serie befindenden Fahrerassistenzsystemen weitere geplant.[97] So versucht der Konzern mit der Technologie Park-Assistent PAUL den Fahrer weiter zu entlasten, indem ein Computer ihm das Ein- und Ausparkmanöver abnimmt.[98] Eine weitere für die Zukunft geplante Technologie stellt der Konzern mit mit dem auto@web System vor. Der Fahrer kann so z.B. den Abstellort seines Fahrzeuges über das Internet ermitteln und erspart sich dadurch langes Suchen.[99]
4.2 Nachteile und Risiken
Neben den positiven Aspekten von Connected Cars bringt dieses vielfältige und umfangreiche System auch seine Schwächen, Nachteile und Risiken mit sich. Diese dürfen bei der Entwicklung und Forschung sowie auch bei der Betrachtung der Sicherheit nicht außen vor gelassen werden. So müssen die unterschiedlichen, vor allem die drahtlosen Systeme und Technologien gegen bösartige Angriffe geschützt sowie vor Manipulation geschützt werden. Desweiteren müssen die Systeme stabil und vor allem zuverlässig laufen.
4.2.1 Informationsflut
Aufgrund der Vielzahl von Informationen, die durch die Connected Cars Technologien auf das Fahrzeug einwirken, müssen an dieser Stelle geeigneten IT Systeme verwendet werden, um die Datenmenge ohne große Zeitverzögerung verarbeiten zu können. Aus diesem Grund wird in dem Touareg Stanley Forschungsfahrzeug des Volkswagen Konzerns ein Rechenzentrum mit sieben 1,6-Gigahertz-Prozessoren eingesetzt. Nur mit Hilfe dieses Systems ist das Auto in Lage alle durch Kameras oder Sensoren einwirkenden Daten auf das Fahrzeug in Echtzeit auszuwerten und zu berechnen. Dazu gehören z.B. die Geschwindigkeits- und Richtungsänderungen, die letztlich dafür verantwortlich sind, dass Stanley sein Ziel sicher erreicht.[100] Nicht zu vergessen ist dabei, dass ein solches Computersystem im Auto für zusätzliches Gewicht sorgt und auch ausreichend mit Strom versorgt werden muss. Diese Faktoren wirken sich letztlich negativ auf die Umweltbelastung aus. Allerdings wirkt durch die Connected Cars Technologien nicht nur eine Informationsflut auf das Auto für Steuerung und Positionierung ein, sondern letztlich auch auf den Fahrer. Besonders durch die Technik des Car-To-X Systems steht eine Vielzahl an Daten bereit.[101] Detaillierte Informationen über die Inhalte der Daten sind in den vorangegangen Kapitel näher erläutert. Um den Fahrer durch diese Daten nicht unnötig vom Fahren ablenken zu müssen, ist es wichtig, ihn nur auf ganz bestimmte Ereignisse aufmerksam zu machen. Dafür hat der Volkswagen Konzern ein bestimmtes Navigationsgerät entwickelt. Mit dem RNS 810 gelingt es, viele Informationen und Daten übersichtlich und Strukturiert für den Fahrer darzustellen. Dabei lässt sich das System bequem über einen Touchscreen bedienen und verfügt damit über einfache Bedienung und Multifunktionalität[102]. Allerdings ist dieses System noch nicht für sämtliche neuen Entwicklungen ausgelegt und ein entsprechendes Risiko besteht, dass der Fahrer durch schlechte Filterung der Daten vom System zu häufig abgelenkt wird, was zu Unachtsamkeit im Straßenverkehr führt.
4.2.2 Schutz vor Angriffen
Neben der Bewältigung der Informationsflut besteht eine weitere Aufgabe darin, das System vor bösartigen Angriffen von Dritten zu schützen. Der Volkswagen Konzern setzt dafür geeignete Algorithmen zur Schaffung der nötigen Sicherheit gegen unbeabsichtigte oder mutwillige Störungen ein.[104] Da durch die Conneced Cars Technologien zukünftig nicht nur Daten im Bereich der Unterhaltungselektronik über die Systeme fließen, sondern auch sicherheitsrelevante Daten wie z.B. Befehle zur Fahrzeugsteuerung, wird das Interesse der Hacker steigen, auch in diese Systeme vorzudringen, um hier einen nicht zu vernachlässigenden Schaden zu produzieren. So gelang es Forschern und Wissenschaftlern der University of Washington und der University of California in San Diego in einem Versuch, ferngesteuert die komplette Kontrolle über fahrende Autos zu übernehmen[105]. So konnten die Experten Gas und Bremse steuern sowie sogar den Motor per Computer ausschalten. Dem Fahrer konnten bösartige Texte im Display seines Fahrzeuges angezeigt sowie die Beleuchtung des Fahrzeuges und die Zentralverriegelung bedient werden. Dabei wurden sämtliche Eingriffe des Fahrers ignoriert und die komplette Kontrolle des Fahrzeuges lag beim Bediener des entfernten Computers. Desweiteren konnte das Keyless-System, was fast von jedem Automobilhersteller angeboten wird, umgangen werden. So ließ sich ein fremdes Fahrzeug einfach entriegeln und den Motor starten. Der "Autodiebstahl" war dabei viel einfacher, als noch vor einigen Jahren. Dabei musste das Fahrzeug nicht einmal mehr beschädigt werden.[106] Das Ergebnis des Forschungsinstituts zeigt, wie einfach es für erfahrene IT Spezialisten ist, in die Computer moderner Autos vorzudringen und diese zu manipulieren. Aufgrund dieser Basis besteht künftig viel Handlungsbedarf, Angriffe dieser Art auf kommende IT Systeme in Autos zu verhindern.
4.2.3 Zuverlässigkeit des Systems
In Extrembedingungen wie z.B. in sehr heißen, aber auch in sehr kalten Winterregionen, kommt es besonders auf die Zuverlässigkeit und Stabilität der zukünftigen Computersysteme in Fahrzeugen an. Dabei dürfen die feinen elektronischen Bauteile wie Sensoren und Kameras nicht ausfallen. Auch die Sicherheit spielt dabei eine wichtige Rolle. Da in den künftigen Fahrzeugen die Steuerung elektronisch abläuft bzw. von z.B. Gas, Bremse und vom Lenkrad nur noch elektronische Impulse an das entsprechende Steuergerät gesendet werden, ist hier eine besondere Zuverlässigkeit zu erwarten.
5 Fazit
Die Fallstudie Connected Cars bei Volkswagen zeigt neben den bestehenden Technologien wie den Fahrerassistenzsystemen im Bereich der Sicherheit und der Entlastung für den Fahrer auch die zukünftigen Innovationen und Entwicklungen Volkswagens. Hier wird offensichtlich, dass VW nicht nur experimentiert, sondern das Ziel verfolgt, neue Technologien schnellstmöglich in Serie einzuführen.
Wird im Verlauf der Fallstudie die Entwicklung und die zukünftigen Innovationen des Konzern betrachtet, zeigt sie, dass die Automobilbranche künftig mehr und mehr das Ziel verfolgt, fahrerlose Fahrzeuge zu entwickeln. Der Volkswagen Konzern konnte mit den Forschungsfahrzeugen in diesem Bereich bereits einige Erfahrungen sammeln. Parallel dazu zeigt die Fallstudie außerdem, dass die Forschungen und Entwicklungen auch in den Bereichen der Unterhaltungselektronik, des Komforts und der Individualisierung in den letzten Jahren neue Technologien und Funktionen hervorgebracht haben und noch weitere hervorbringen werden. Aufgrund der mächtigen Marktposition des Volkswagen Konzerns und der im großen Stil betriebenen Forschung besteht hier mit den zukünftigen Vorhaben ein enormes Potential für die Branche der Automobilindustrie, das nicht zuletzt durch die schnelle Entwicklung der Informationstechnologie ermöglicht wird. Dabei bleiben allerdings die Fragen der Sicherheit, des Risikos vor Angriffen und der tatsächlichen Akzeptanz der Kunden offen. So bleibt letztendlich ungewiss, wie schnell, auf welcher Basis von Technologien und vor allem in welche Richtung sich das Automobil der Zukunft und dessen Bedienung entwickeln wird. Hier kann auch Volkswagen trotz aller Zukunftsforschungen nur Vermutungen anstellen und weiterhin die in dieser Fallstudie beschriebenen Visionen verfolgen.
6 Fußnoten
- ↑ vgl. Statistisches Bundesamt (2010)
- ↑ vgl. Spiegel Online (2006)
- ↑ vgl. Volkswagen (2010_a)
- ↑ vgl. Volkswagen (2010_a)
- ↑ vgl. Volkswagen (2009)
- ↑ vgl. Volkswagen AG(2010_a)
- ↑ vgl. Business Wissen Unternehmensführung (2010)
- ↑ vgl. Volkswagen (2010_b)
- ↑ vgl. Volkswagen (2010_b)
- ↑ vgl. Volkswagen (2010_b)
- ↑ vgl. Volkswagen (2010_c)
- ↑ vgl. Volkswagen (2010_c)
- ↑ vgl. Volkswagen (2010_b)
- ↑ vgl. Volkswagen (2010_d)
- ↑ vgl. Volkswagen (2010_e)
- ↑ vgl. Volkswagen (2010_f)
- ↑ vgl. Volkswagen (2010_g)
- ↑ vgl. Volkswagen (2010_h)
- ↑ vgl. Volkswagen (2010_i)
- ↑ vgl. Volkswagen (2010_j)
- ↑ vgl. Volkswagen (2010_k)
- ↑ vgl. Volkswagen (2010_k)
- ↑ vgl. Volkswagen (2010_l)
- ↑ vgl. Volkswagen (2010_m)
- ↑ vgl. Hamburger Abendblatt (2010)
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- ↑ vgl. Volkswagen AG (2010_b)
- ↑ vgl. Volkswagen AG (2010_c)
- ↑ vgl. Volkswagen (2010_n)
- ↑ vgl. Volkswagen (2010_n)
- ↑ vgl. Robert Bosch (2001)
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- ↑ vgl. Spiegel Online (2008_a)
- ↑ vgl. Spiegel Online (2008_b)
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- ↑ vgl Volkswagen AG (2008)
- ↑ vgl. Volkswagen Österreich(2010)
- ↑ vgl Volkswagen AG (2008)
- ↑ vgl Volkswagen AG (2008)
- ↑ vgl. Volkswagen AG (2010_d)
- ↑ vgl. Volkswagen AG (2010_e)
- ↑ vgl. Auto Motor (2008)
- ↑ vgl. Volkswagen AG (2010_f)
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- ↑ vgl. Car 2 Car Consortium (2010)
- ↑ vgl. Volkswagen AG (2010_c)
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- ↑ vgl. Volkswagen AG (2010_c)
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- ↑ vgl. Volkswagen AG (2010_b)
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- ↑ vgl. Volkswagen AG (2010_h)
- ↑ vgl. Volkswagen AG (2010_g)
- ↑ vgl. Volkswagen AG (2010_i)
- ↑ vgl. Volkswagen AG (2010_j)
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- ↑ vgl. Volkswagen AG (2010_k)
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- ↑ vgl. Volkswagen AG (2010_m)
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- ↑ vgl. Volkswagen AG (2010_n)
- ↑ vgl. Volkswagen AG (2010_n)
- ↑ vgl. Volkswagen AG (2010_o)
- ↑ vgl. Volkswagen AG (2010_o)
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- ↑ vgl. Statistisches Bundesamt (2010)
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- ↑ vgl. Volkswagen AG (2010_l)
- ↑ vgl. Volkswagen AG (2010_j)
- ↑ vgl. Volkswagen AG (2010_k)
- ↑ vgl. Car 2 Car Consortium (2010)
- ↑ vgl. Volkswagen (2010_b)
- ↑ vgl. Volkswagen AG (2010_c)
- ↑ vgl. Volkswagen (2010_b)
- ↑ vgl. Volkswagen AG (2010_o)
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- ↑ vgl. Volkswagen AG (2010_m)
- ↑ vgl. Volkswagen AG (2010_n)
- ↑ vgl. Volkswagen AG (2010_k)
- ↑ vgl. Volkswagen AG (2010_c)
- ↑ vgl. Volkswagen (2010_b)
- ↑ vgl. CAESS (2010)
- ↑ vgl. Volkswagen AG (2010_c)
- ↑ vgl. CAESS (2010)
- ↑ vgl. CAESS (2010)
7 Abkürzungsverzeichnis
| Abkürzung | Bedeutung |
|---|---|
| ABS | Antiblockiersystem |
| ACC | Adaptive Cruise Control |
| ASR | Antriebsschlupfregelung |
| CAN | Controller Area Network |
| DGPS | Differential Global Positioning System |
| DSG | Doppelkupplungsgetriebe |
| DVB | Digital Video Broadcasting |
| DVD | Digital Versatile Disc |
| ESP | Elektronisches Stabilitätsprogramm |
| Euro NCAP | Europäisches Neuwagen-Bewertungs-Programm |
| GPS | Global Positioning System |
| GTI | Gran Turismo Injektion |
| HiFi | High Fidelity |
| iCar | Intelligent Car |
| KFZ | Kraftfahrzeug |
| LAN | Local Area Network |
| LED | Light Emitting Diode |
| MP3 | Moving Picture Experts Group (MPEG-1) |
| PAUL | Parkt allein und lenkt |
| PDA | Personal Digital Assistant |
| RNS | Radio-Navigationssystem |
| rSAP | remote SIM-Access-Profile |
| TV | Fernsehen |
| UMTS | Universal Mobile Telecommunications System |
| VW | Volkswagen |
| WLAN | Wireless Local Area Network |
8 Abbildungsverzeichnis
| Abb.-Nr. | Abbildung |
|---|---|
| 1 | Volkswagen AG |
| 2 | RNS 810 |
| 3 | Park Assist |
| 4 | Car-to-X Anwendungsbeispiel |
| 5 | VW Forschungsschwerpunkt Connected World |
| 6 | Verbindung zwischen Fahrzeug und Media Center |
| 7 | Volkswagen Car-to-X |
| 8 | Car-to-Car |
| 9 | Car-to-Infrastructure |
| 10 | VW Passat Junior |
| 11 | VW Touareg Stanley |
| 12 | VW Park-Assistent PAUL |
| 13 | Verkehrstote in Deutschland 1953 bis 2009 |
| 14 | Eingriffe in das Kombiinstrument |
