Kategorie: Antrieb und Fahren

Ein Auto, das sich von selbst und ohne menschliche/n Fahrerin oder Fahrer bewegt – sowas hast du bestimmt schon mal im Fernsehen gesehen. Denn in Filmen gehört das autonome Fahren zur festen Vorstellung von der Zukunft. Das Wort „autonom“ ist griechisch und bedeutet so viel wie „selbstständig“. Das autonome Fahrzeug lenkt sich also selbstständig durch die Straßen, während du und deine Eltern gemütlich darin schlafen, lesen oder spielen könnt. Dieser Traum soll bald zur Realität werden. Daran arbeiten Wissenschaftler/innen und Automobilhersteller.

Die Technik macht’s möglich

Damit Autos ohne menschliche Hilfe fahren können, benötigen sie eine Menge Technik. Denn sie müssen in der Lage sein, blitzschnell auf Veränderungen im Verkehr zu reagieren. Deshalb sind Sensoren die Augen und Ohren des Fahrzeugs. Manche von ihnen arbeiten wie Kameras und sehen das, was eine Fahrerin oder ein Fahrer sehen würde: zum Beispiel, wie die Fahrbahn verläuft. Andere arbeiten mit Echo-Ortung. Sie senden Ultraschallwellen in die Umgebung – also Geräusche, die wir nicht hören können. Sobald eine Schallwelle an ein Objekt wie einen Baum oder ein anderes Auto stößt, wird sie reflektiert. Der Sensor fängt dieses Echo ein und kann so berechnen, wie weit das Objekt entfernt ist. 

Die Sensoren sind die Augen und Ohren des Fahrzeugs. Foto: Adobe Stock // elenabsl

Auch wenn autonome Fahrzeuge aktuell noch nicht für den Straßenverkehr bereit sind – die Sensor-Technologie ist es. Sie kommt bereits heute beim automatisierten Fahren zum Einsatz. Du fragst dich, wo der Unterschied zwischen autonom und automatisiert liegt? 

Was ist was: automatisiert oder autonom? 

Es ist schon lange ganz normal, dass ein Fahrzeug die Person am Steuer ein bisschen unterstützt. Dafür werden sogenannte Fahrerassistenzsysteme in Autos verbaut. Mehr zu diesem Thema Fahrerassistenzsysteme kannst du in unserem Artikel “Intelligent Drive” nachlesen. Sie sorgen für mehr Sicherheit im Straßenverkehr. So verhindert beispielsweise das Antiblockiersystem, dass die Räder bei einer starken Bremsung blockieren. Das ist wichtig, damit der Fahrer oder die Fahrerin die Kontrolle über das Lenkrad behält. Das Antiblockiersystem schaltet sich bei einer Vollbremsung automatisch ein. Diese Art der Unterstützung fällt unter die erste Stufe des automatisierten Fahrens – also des Fahrens, bei dem das Auto Prozesse ohne menschliche Hilfe ausführen kann. Insgesamt gibt es fünf Stufen des automatisierten Fahrens, aber erst bei der letzten handelt es sich wirklich um autonomes Fahren.

Stufe 1: Im Auto sind einzelne Assistenzsysteme verbaut, die sich in einer gefährlichen Situation selbstständig aktivieren.

Stufe 2: Das Fahrzeug verfügt über einen Modus, in dem es für kurze Zeit die Spur halten, bremsen und beschleunigen kann – ohne, dass der Mensch die Hände am Lenkrad oder einen Fuß am Gaspedal hat.

Stufe 3: Der Wagen kann bestimmte Strecken ganz ohne menschliche Hilfe zurücklegen. Währenddessen dürfen der Fahrer oder die Fahrerin ihre Aufmerksamkeit vom Verkehr abwenden: Zeitung lesen, Nachrichten ins Handy tippen oder online einkaufen sind erlaubt. Doch sobald das System ein Problem meldet, muss der Mensch sofort wieder ans Steuer. 

Stufe 4: Das Auto fährt von alleine. Es übernimmt alle Funktionen und gibt sie nur im Notfall wieder an die Person im Fahrzeug ab. So ein Notfall ist eine Situation, für die das System nicht programmiert wurde. Das Auto weiß also nicht, welche Reaktion ausgeführt werden soll. Für diesen Fall muss der Mensch grundsätzlich in der Lage sein, die Kontrolle zu übernehmen. 

Stufe 5: Beim autonomen Fahren gibt es keinen Fahrer und keine Fahrerin mehr. Der Mensch wird zum Passagier – so wie ein Fahrgast im Zug oder Bus. Das System im Wagen trifft eigenständige Entscheidungen und hat die volle Verantwortung. Der Fahrgast kann nicht eingreifen und muss deshalb zu keiner Zeit das Steuer übernehmen. 

Die Unterschiede zwischen den 5 Stufen siehst du in dieser Grafik noch einmal ganz deutlich:

Stufen des automatisierten Kfz-Verkehrs. Foto: VCÖ (www.vcoe.at)

Bestimmt ist dir der Unterschied zwischen automatisiertem und autonomem Fahren schon aufgefallen. Beim automatisierten Fahren kann das Auto nur die Prozesse ausführen, für die es programmiert wurde. Das Fahrzeug folgt festgelegten Regeln. Doch sobald eine Situation auftritt, für die es nicht programmiert wurde, muss der Mensch eingreifen. Autonom ist ein Wagen erst dann, wenn er ganz ohne menschliche Unterstützung auskommt und selbstständig Entscheidungen treffen kann. Um spontan handeln zu können, verfügt ein autonomes Fahrzeug über selbstlernende Technik. Wenn du wissen willst, wie genau das funktioniert, dann schau doch mal in unseren Beitrag über Algorithmen.

Ein großer Schritt

Das System DRIVE PILOT macht automatisiertes Fahren der Stufe drei möglich. Foto: Mercedes-Benz Group AG

Seit diesem Jahr düst der erste automatisierte Wagen der Stufe drei über deutsche Straßen – es ist die neue Mercedes S-Klasse. Das System, das den Wagen automatisch fährt, heißt DRIVE PILOT. Es ermöglicht dem Fahrer oder der Fahrerin, bei viel Verkehr zu entspannen. Denn der Autopilot hält die Spur und den Abstand zu anderen Fahrzeugen. Das System darf im Stau auf der Autobahn eingeschaltet werden und maximal 60 Kilometer pro Stunde fahren. Damit erfüllt Mercedes-Benz als erster Automobilhersteller alle Anforderungen an Technik und Sicherheit eines hochautomatisierten Autos. Das ist ein großer Schritt in Richtung autonomes Fahren.

Beitragsfoto: Adobe Stock // metamorworks

Hinweis: Die in diesem Text enthaltenen Informationen und Aussagen werden von unserem Team sorgfältig recherchiert und geprüft. Es ist jedoch wichtig zu betonen, dass dieser Text keinen wissenschaftlichen Anspruch erhebt. Die primäre Zielsetzung unserer Blogartikel besteht darin, junge Leserinnen und Leser für MINT-Themen zu begeistern und komplexe Inhalte in einer verständlichen Form zu vermitteln.

Stand: Mai 2022

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In diesen Artikeln erfährst du noch mehr zum Thema „Automatisiertes Fahren“

Das funktioniert so, dass durch das Bremsen Energie freigesetzt wird. Diese Energie sammelt und nutzt der Elektromotor. Ist sie aufgebraucht, schaltet sich der Verbrennungsmotor ein, bis sich wieder genug Bremsenergie für den Elektromotor gesammelt hat. Ausführlicher haben wir es dir ja bereits in einem anderen Blogbeitrag erklärt.

Doch es gibt auch andere Hybridautos, so genannte Plug-in-Hybride. Die Besonderheit dieser Hybridautos ist, dass sie zusätzlich eine große Antriebsbatterie besitzen, die leistungsstärker ist als der reine Elektromotor. Diese Antriebsbatterie kann extern aufgeladen werden. Das funktioniert entweder an einer öffentlichen Ladesäule oder auch zuhause an einer geeigneten Steckdose.

Zeichnung einer schematischen Darstellung eines Plug-in-Hybrids, Aufbau des Motors

Formel 1 Technik für die Straße: der AMG Plug-in-Hybrid

Die Entwicklung der Plug-in-Hybriden schreitet sogar so weit voran, dass inzwischen Technik der Formel 1 genutzt wird, also von Rennautos. AMG, die Tochtergesellschaft der Mercedes-Benz Group, macht Autos für Menschen, die gerne richtig schnell fahren. Im neuen AMG Plug-in-Hybrid befindet sich eine Hochleistungsbatterie, die vom offiziellen Formel-1-Team mitentwickelt wurde. Sagt dir der Name Hamilton etwas? Die neue Hochleistungsbatterie ist fast so stark wie die im Fahrzeug des weltberühmten Rennfahrers! 

Nur durch eine erstmals eingebaute Direktkühlung kann die Batterie eine solch hohe Leistung erbringen. Die Direktkühlung sorgt nämlich dafür, dass die Batterie immer eine optimale Arbeitstemperatur von ca. 45 Grad Celsius hat und somit ihr Potential voll ausschöpfen kann.

Außerdem liegt der Elektromotor des AMG Plug-in-Hybrid jetzt erstmals bei der Hinterachse, was für ein besseres Gleichgewicht zwischen Vorder- und Hinterachse sorgt. Das hilft dem Fahrer vor allem in den Kurven, das Auto kann die Kraft schneller auf den Boden bringen und ist agiler – und entsprechend stabiler in der Kurve.

Nahaufnahme der Ladebuchse eines Mercedes-Benz S-Klasse Plug-in-Hybrids in der Farbe Onyxschwarz,

Plug-in-Hybride und Nachhaltigkeit

Natürlich ist auch bei den Plug-in-Hybriden Nachhaltigkeit eine wichtiger Faktor.  Obwohl diese Fahrzeuge auch einen Verbrennungsmotor besitzen, stoßen sie durch die Nutzung des Elektromotors weitaus weniger umweltschädliches CO2 aus als Autos mit nur einem Verbrennungsmotor. Durch die Batterie haben sie außerdem einen stärkeren Elektromotor als normale Hybridautos, können den Elektromotor also länger nutzen und CO2-Ausstoß einsparen.

Die Entwicklung dieser Technik ist noch lange nicht abgeschlossen. Die Ingenieurinnen und Ingenieure bei Mercedes-Benz entwickeln, verbessern und verfeinern Plug-in-Hybride immer weiter, damit diese so umweltschonend und effektiv wie möglich fahren.

Bild in der Totalen: Eine Mercedes-Benz S-Klasse Plug-in-Hybrid in der Farbe Onyxschwarz steht an einer Ladesäule zum Aufladen

Alle Bilder: Mercedes-Benz Group

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Stand: Mai 2021

Akku oder Batterie? 

Batterie bedeutet so viel wie Energiespeicher. Wenn dieser wieder aufgeladen werden kann, sobald er leer ist, spricht man von einem Akku. Ist dies nicht möglich, handelt es sich um eine Batterie. Die beiden Begriffe werden aber im üblichen Sprachgebrauch häufig synonym verwendet. 

Bei einem Auto mit Verbrennungsmotor entsteht die nötige Energie, um das Fahrzeug zu bewegen, indem Benzin oder Diesel verbrannt wird. Ein Elektroauto besitzt stattdessen einen Akku, durch den das Auto permanent mit Energie „gefüttert“ wird. Dafür muss man es nur an die Steckdose anschließen und aufladen – ähnlich wie bei einem Handy. Da während des Fahrens keine giftigen Stoffe freigesetzt werden, sind E-Autos wesentlich klimafreundlicher.

Wie weit kann ich damit fahren?

Der Akku ist der teuerste Bestandteil des Elektroautos, denn ohne ihn wäre das Auto nicht fahrtüchtig. Je mehr Energie er speichern kann, desto weitere Strecken kann man zurücklegen. Wie lange man mit einem vollen Akku fahren kann, ist aber sehr unterschiedlich. Die maximale Reichweite liegt aktuell bei 605 Kilometer. Das ist ungefähr so weit wie von Stuttgart nach Berlin. Akkus werden allerdings immer weiter von Forscherinnen und Forschern optimiert, um sie noch leichter, kleiner und leistungsfähiger zu machen. 

Auch wenn Elektroautos aufgrund ihrer Klimafreundlichkeit gerade im Trend sind, lässt sich am Akku also noch einiges verbessern. Darum setzen viele weiterhin alternativ auf Hybrid-Autos. Diese besitzen sozusagen eine Kombination aus Verbrennungsmotor und Elektromotor. Wie genau das funktioniert, kannst du hier nachlesen.

Was passiert da jetzt genau?

Für den Energiespeicher in E-Autos werden meist Lithium-Ionen-Akkus eingebaut, die auch für Laptops und Digitalkameras verwendet werden.  Der Akku besteht aus zwei Teilen, die man Elektroden nennt. Die Kathode ist sozusagen der Pluspol des Akkus und die Anode der Minuspol. Davon hast du bestimmt schon mal in Verbindung mit einem Magneten gehört. Beim Aufladen wandern die positiv geladenen Lithium-Ionen von der Kathode zur Anode, verbinden sich dort mit den negativ geladenen Teilchen und werden gespeichert. Beim Entladen des Autos während der Fahrt, passiert Folgendes: Die Lithium-Ionen wandern zurück in die Kathode und setzen dort die gespeicherte Energie wieder frei. 

Sicher hast du schon gehört, dass Akkus nicht ewig halten. Durchschnittlich haben sie eine Lebensdauer von acht bis zehn Jahren, bis sie ausgetauscht werden sollten. Danach muss man sie aber auf keinen Fall einfach wegwerfen. Bei nachlassender Leistung kann man die Akkus immer noch als Stromspeicher zum Beispiel in Windenergieanlagen verwenden. Wenn diese Zweitnutzung nicht mehr möglich ist, kann man die einzelnen enthaltenen Rohstoffe auch zurückgewinnen. Der Akku ist nämlich eine echte Schatzgrube: Mehrere Kilogramm Mangan, Kobalt, Nickel und Lithium lassen sich daraus recyceln und wiederverwenden.

 

Produktion von Batterien für Elektroautos
So sieht übrigens eine Akkuproduktion bei Mercedes-Benz aus. (Foto: Mercedes-Benz Group)

 

Beitragsfoto: Patrick P. Palej // Adobe Stock

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Stand: Oktober 2020

Unter einer Lichtmaschine stellst du dir wahrscheinlich eine Maschine vor, die Licht macht. Das ist naheliegend und sogar fast richtig. Die Lichtmaschine sorgt im Auto tatsächlich dafür, dass die Scheinwerfer des Fahrzeugs hell leuchten. Das Licht macht die Maschine aber nicht selbst – sie produziert die Energie dafür. Genius erklärt dir, was die Lichtmaschine noch alles kann und wie sie funktioniert.

Lichtmaschine – was genau ist das?

Die Lichtmaschine ist das eigene kleine Kraftwerk des Autos. Sie versorgt die Scheinwerfer und andere elektrischen Geräte an Bord des Fahrzeugs mit Strom. So kannst du während der Autofahrt Radio hören und die Fenster elektrisch öffnen. Aber auch die Lüftung, Heckscheibenheizung und der Anlasser des Autos benötigen Strom.
Du fragst dich vielleicht, wie die Lichtmaschine den Anlasser mit Strom versorgen kann, wenn das Auto noch gar nicht an ist? Ganz einfach: Während der Fahrt lädt die Lichtmaschine die Autobatterie auf. Die Batterie speichert den Strom und versorgt den Anlasser, selbst wenn das Auto noch aus ist. Deshalb ist es wichtig, die Scheinwerfer auszuschalten, wenn der Motor nicht läuft. Ansonsten entleert sich die Batterie und der Motor startet nicht – und die Lichtmaschine auch nicht.

Wie funktioniert eine Lichtmaschine?

Die Lichtmaschine ist dir vielleicht auch unter der Bezeichnung Generator bekannt. Generatoren sind wie echte Zauberer: Sie verwandeln Bewegungsenergie in elektrische Energie. Das bedeutet, dass die Lichtmaschine Strom produziert, indem sie Bewegungsenergie umwandelt. Und das funktioniert so: Bewegt sich ein elektrischer Leiter durch ein magnetisches Feld, wird in dem Leiter eine elektrische Spannung erzeugt. In der Lichtmaschine befindet sich ein beweglicher Rotor mit Magneten. Der Motor des Autos treibt den Rotor über einen Riemen an. In Folge drehen sich Rotor und Magnete zwischen elektrisch leitenden Spulen im Inneren der Lichtmaschine und eine elektrische Spannung entsteht. Das Prinzip nennt sich elektromagnetische Induktion.

Fahrradlichtmaschine: der Dynamo

Eine ähnliche Funktionsweise kennst du von deinem Fahrrad: Der Dynamo ist ebenfalls ein Generator und wird auch Fahrradlichtmaschine genannt. Er erzeugt das Licht für den Scheinwerfer und die Rückleuchte. Meistens befindet er sich am hinteren Fahrradreifen. Angetrieben von der Drehbewegung des Reifens produziert der Dynamo während der Fahrt elektrische Energie. Einen Motor braucht das Fahrrad nicht. Die notwendige Bewegungsenergie erzeugt die Fahrradfahrerin oder der Fahrradfahrer selbst, indem er fleißig in die Pedale tritt.

Lichtmaschine eines Fahrzeugs
Der Keilriemen treibt die Lichtmaschine an. Gut sichtbar in Orange: die Spulen.

Beitragsfoto: Mercedes-Benz Group AG

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Stand: Februar 2020

Vielleicht hast du einen Autobesitzer schon einmal stolz sagen hören: „Mein Auto hat sehr viel PS!“ PS steht für Pferdestärke und ist eine Maßeinheit, mit der die Leistung von Maschinen gemessen wird. Auch die Leistung von Autos wird sehr oft in Pferdestärke angegeben. Aber wie viel ist eine Pferdestärke? Und was hat ein Pferd mit einem Auto gemeinsam?

James Watt: der Erfinder der Pferdestärke

Zunächst einmal musst du wissen, dass Pferde für die Menschen früher unersetzbar waren. Im Verkehr zogen Zugpferde große Kutschen und in der Landwirtschaft bewegten Arbeitspferde schwere Pflüge. Auch im Bergbau halfen Pferde – die sogenannten Grubenpferde trieben große Pumpen an, mit denen sie das Wasser aus Bergwerken an die Oberfläche transportierten. Der Ingenieur James Watt entwickelte eine Maschine, die die Arbeit der Grubenpferde durch Maschinenkraft schneller und effektiver erledigen konnte: die Dampfmaschine.

James wollte seine Dampfmaschinen natürlich an viele Bergwerksbesitzer verkaufen. Deshalb erfand er 1783 die Maßeinheit Pferdestärke, um die Leistung von Pferden mit der Leistung seiner Maschine zu vergleichen: Ein Pferd konnte innerhalb von einer Sekunde ein Gewicht von 75 Kilogramm einen Meter ziehen. Diese Leistung definierte Watt als 1 PS, also eine Pferdestärke. Seine Dampfmaschine konnte mit Maschinenkraft viel mehr heben als die Pferde. Der Vergleich überzeugte nicht nur die Bergwerksbesitzer, sondern auch andere Industrielle und Mühlenbauer und James Dampfmaschine wurde sehr erfolgreich.

Starke Motoren mit Pferdestärke

Und wie kam die Pferdestärke ins Auto? Die Maßeinheit wurde nach dem Erfolg der Dampfmaschine auch für andere Maschinen und deren Motoren verwendet. Seitdem es Fahrzeuge wie Autos, Busse oder LKWs gibt, wird ihre Motorleistung in Pferdestärke angegeben. Das kannst du dir so vorstellen: Ein Auto mit 100 PS wird bildlich gesehen von 100 Pferden gezogen. Mit dem Unterschied, dass Pferde nicht 150 km/h schnell rennen können. Ein Auto mit 100 PS kann normalerweise 150 km/h oder sogar noch schneller fahren.

Trotzdem sagt die Leistung von Motoren nicht viel über die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs aus. Das glaubst du nicht? Ein starker Traktor hat um die 400 PS, kann aber nicht mehr als 50 km/h fahren. Denn der Motor bewegt eine viel größere Masse und dafür benötigt er viel Pferdestärke. 

Watt statt Pferdestärke

Die Begriffe Watt oder Kilowatt hat du sicherlich auch schon gehört. Watt ist wie die Pferdestärke eine Maßeinheit für Leistung. Seit der Einführung von Watt gilt die Pferdestärke als veraltet und im Gegensatz zur Pferdestärke kannst du die Einheit Watt auf der ganzen Welt verwenden. Trotzdem ist die Angabe von Pferdestärke in der deutschen Automobilindustrie noch sehr gebräuchlich und du wirst Autobesitzer und Autoliebhaber immer wieder über PS reden hören. 

James Watt gilt als Erfinder der Dampfmaschine und der Bezeichnung „Pferdestärke“
James Watt gilt als Erfinder der Dampfmaschine und der Bezeichnung „Pferdestärke“.

 

Beitragsfoto: Adobe Stock // Terri Cage

Hinweis: Die in diesem Text enthaltenen Informationen und Aussagen werden von unserem Team sorgfältig recherchiert und geprüft. Es ist jedoch wichtig zu betonen, dass dieser Text keinen wissenschaftlichen Anspruch erhebt. Die primäre Zielsetzung unserer Blogartikel besteht darin, junge Leserinnen und Leser für MINT-Themen zu begeistern und komplexe Inhalte in einer verständlichen Form zu vermitteln.

Stand: Januar 2020

Passt mein Auto in die Lücke? Und wie wie viel Freiraum habe ich noch nach hinten und vorne? Diese Fragen stellen sich Autofahrer, wenn sie eine Parklücke oder einen freien Parkplatz entdecken. Es ist nämlich gar nicht so leicht, die Größe und die Abstände einer Parklücke richtig einzuschätzen. Bestimmt hast du dich schon einmal an einem Tisch oder Schrank gestoßen, weil du den Abstand falsch eingeschätzt hast. Dann weißt du auch, dass so ein kleiner „Unfall“ sehr schnell passieren kann und wir uns leicht verschätzen. Dein Papa muss sich also konzentrieren, um beim Einparken mit eurem Auto nicht an ein anderes Fahrzeug oder gegen einen Pfosten zu stoßen. Damit das Parken einfacher und schneller gehen kann, gibt es verschiedene Technologien, die dem Fahrer helfen.

Augen im Hinterkopf: die Rückfahrkamera

Assistenzsysteme wie die Rückfahrkamera und Parksensoren sind kleine Helfer, die das Einparken leichter machen. Im Rückspiegel ist oft nicht alles sichtbar, was hinter dem Auto passiert. Und wenn sich der Autofahrer umdreht und durch die Heckscheibe schaut, dann kann er trotzdem nicht sehen, was von seinem Auto verdeckt wird. Eine Rückfahrkamera hilft und zeigt dem Fahrer, was in dem nicht sichtbaren Bereich passiert. Der Fahrer kann so Hindernisse rechtzeitig erkennen und Abstände besser einschätzen. Die Parksensoren ermöglichen einen “Rundherum-Blick” um das Auto. Mit ihrer Hilfe werden Menschen und Gegenstände erkannt, die in unmittelbarer Nähe des Autos stehen. Die Sensoren informieren den Fahrer mit Geräuschen und Lichtsignalen über Hindernisse. 

Einparken mit Parkassistent

Mit den Assistenzsystemen ist das Parken schon sehr viel leichter. Noch einfacher wird es mit dem Parkassistenten. Der intelligente Helfer findet nicht nur passende Parklücken, er kann das Auto sogar fast alleine steuern. Wenn der Parkassistent aktiviert ist und einen Parkplatz findet, dann muss der Autofahrer nur einen Knopf drücken und den Rückwärtsgang einlegen. Der Parkassistent übernimmt das Steuer, während der Fahrer sanft das Gas- oder Bremspedal bedient. Wie ist es möglich, dass der Parkassistent das Auto nicht anstößt? Ganz einfach: Kleine Sensoren an dem Auto senden bei geringen Fahrgeschwindigkeiten Ultraschallwellen aus. Ein elektronisches Steuergerät misst und erkennt, ob und wie viel Freiraum da ist. Und schon ist das Auto eingeparkt.

Fahrerloses Einparken: wie von Geisterhand

In Zukunft sollen die Parkplatzsuche und das Parken noch viel einfacher werden – durch Einparken, das komplett ohne einen Menschen auf dem Fahrersitz auskommt: Schon bald könnte es Parkhäuser geben, in denen sich die Autos automatisch selbst einparken. Der Fahrer leitet den Parkvorgang dabei mit einer App auf dem Smartphone ein. Das Auto fährt, lenkt und bremst ganz von alleine. Wie das Ganze funktioniert, kannst du in unserem Beitrag Fahrerloses Parken per App nachlesen.  

 

Parkassistent und 360°-Kamera erleichtern das Einparken
Mit Parkassistent und 360°-Kamera fällt das Parken schon viel einfacher!

 

 

Beitragsfoto: Adobe Stock // diy13

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Stand: Dezember 2019

Du bist unterwegs und lädst mit deinem Handy ein Video herunter. Du drückst den Download-Button und das Video ist sofort da, ohne dass du warten musst. Deine Internetverbindung ist superschnell, völlig egal, ob du gerade in der Stadt, auf dem Land oder in den Bergen bist. Das soll mit dem neuen mobilen Internet 5G bald Realität werden. 

5G – die bisher schnellste Internetverbindung

Wenn von 3G, 4G oder 5G die Rede ist, dann sind damit Namen von Mobilfunknetzen gemeint. Das G in den Namen bezeichnet dabei die jeweilige Generation. 5G steht also für die fünfte Generation des Mobilfunks. Und mit jeder neuen Generation sind die Verbindungen noch besser und schneller geworden. Im Moment können wir mit 4G sehr große Datenmengen innerhalb von Sekunden herunterladen. 5G soll sogar so schnell sein, dass Übertragungen in Echtzeit möglich werden. Das bedeutet, dass es keine zeitlichen Unterschiede mehr gibt: Nachrichten können in ein und demselben Moment versendet und empfangen werden. Live-Streams zeigen auf dem Bildschirm genau das, was in dem Moment auch in der Realität passiert. Aber wie funktioniert das?

So funktioniert 5G

Das Wort „Netz“ in der Bezeichnung Mobilfunknetz verrät uns schon, wie 5G aufgebaut ist. Es ist ein riesiges und größtenteils unsichtbares Netz. Hast du dir das Netz einer Spinne schon einmal genauer angeschaut? Es gibt viele Punkte, an denen sich einzelne Fäden kreuzen und ein stabiles Netz aufbauen. Ein Mobilfunknetz sieht ähnlich aus. Viele Sendemasten dienen als sogenannte „Knotenpunkte“ und senden Frequenzen aus. Der Mobilfunk braucht die Frequenzen, um Daten von den Sendemasten an die Handys übermitteln und wieder empfangen zu können. Die Frequenzen sind sozusagen die Autobahnen der Daten, über die große Datenmengen rasend schnell an ihr Ziel gelangen. Das Netz aus Sendemasten und Frequenzen funktioniert für alle Generationen des Mobilfunks. Aber warum ist 5G dann so viel schneller? Die neue Technik von 5G erweitert den bisherigen Frequenzbereich und nutzt mehr Frequenzen. Dadurch können größere Datenmengen schneller übertragen werden.

Warum brauchen Autos 5G?

Das mobile Internet 5G ist grundlegend für das autonome Fahren. Die Autos der Zukunft fahren selbstständig und ohne jegliche Einwirkungen des Fahrenden. Sie lenken, bremsen und beschleunigen ganz von alleine. Damit das funktioniert, müssen die Autos sehr schnell miteinander kommunizieren können. Sie müssen miteinander vernetzt sein und Daten in Echtzeit austauschen. Dadurch kann ein Auto zum Beispiel wissen, was hinter der nächsten Kurve passiert. Wenn sich dort ein Stau gebildet hat, wird das Auto schon davor abbremsen, weil ein vorausfahrendes Auto die Stauinformation bereits per 5G übermittelt hat. Die Kommunikation muss also extrem schnell sein und problemlos funktionieren, damit keine Unfälle passieren. Den schnellen Austausch kann 5G ermöglichen. Experten sagen, dass wir mit dem Ausbau von 5G-Netzen dem autonomen Fahren einen großen Schritt näher kommen werden.

 

Autonome Fahrzeuge vernetzen sich mittels 5G
5G – Das neue Mobilfunknetz vernetzt die Autos der Zukunft

 

Beitragsfoto: Mercedes-Benz Group AG

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Stand: Oktober 2019

Den Begriff „Spoiler” hast du bestimmt schon einmal gehört. Oft ist davon die Rede, wenn man einer Person verrät, wie ein Film oder eine Serie ausgeht. Es gibt jedoch noch einen weiteren Bereich, in dem Spoiler bekannt sind: dem Motorsport. Vielleicht kennst du sie ja aus der Formel 1? Dort besitzt jeder Rennwagen einen solchen Spoiler. Manchmal sieht man sie aber auch auf ganz normalen Autos. Doch was hat es mit diesem komischen Begriff auf sich und was bringt so ein Spoiler?

Was ist ein Spoiler und wofür ist er da?

Jeder von uns hat ihn schon einmal auf einem Auto gesehen: einen Spoiler. Oft befindet er sich auf dem hinteren Teil eines Autos, dem Heck. Berühmt geworden ist er vor allem durch den Motorsport. Dort ist er unverzichtbar. Aber was genau ist ein Spoiler und wofür ist er da?
Zunächst einmal solltest du wissen, dass es viele verschiedene Arten von Spoilern gibt. Der bekannteste ist der schon erwähnte Heckspoiler. Seine Aufgabe ist es, dem Auto bei hoher Geschwindigkeit Stabilität zu verleihen. Besonders bei schnellen Kurvenfahrten sorgt er dafür, dass das Auto nicht so einfach die Kontrolle verliert.

Wie sorgt ein Spoiler für Stabilität?

Ein Spoiler kann seine Wirkung erst bei hohen Geschwindigkeiten ab circa 100 km/h entfalten. Dann ist der Fahrtwind ausreichend hoch, um das Auto stärker auf den Boden zu drücken. Genau das ist auch die Hauptaufgabe eines Spoilers: Er ist so gebaut und geformt, dass der Luftstrom nach oben gelenkt wird. So entstehen Kräfte, die für den sogenannten erhöhten “Anpressdruck” sorgen. Je höher die Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist, desto stärker drückt der Spoiler das Auto auf die Straße und desto stabiler lässt es sich fahren. Das ist besonders bei Kurvenfahrten wichtig, bei denen die Fahrerin oder der Fahrer schnell die Kontrolle über das Fahrzeug verlieren kann.

Verschiedene Arten von Spoilern    

Jetzt kannst du dir bestimmt vorstellen, warum vor allem schnelle Sportwagen Spoiler besitzen. Ohne sie würden die Fahrerinnen und Fahrer ständig von der Strecke abkommen und könnten gar nicht so schnell über die Rennstrecke fahren. Sportwagen besitzen oft sogar noch mehr Spoiler als den auf dem Heck. Vor allem Front- oder Radspoiler werden im Motorsport zusätzlich zum Heckspoiler eingesetzt. Sie sorgen für weiteren und besser verteilten Anpressdruck und senken den Luftwiderstand. Im Idealfall kann die Fahrerin oder der Fahrer dann noch schneller fahren bei gleichzeitig sehr hoher Stabilität.

Mercedes-AMG GT3 #75, Mercedes-AMG Team SunEnergy1 beim 12-Stunden-Rennen von Bathurst 2018<br /> #75 Mercedes-AMG GT3, Mercedes-AMG Team SunEnergy1 at the 2018 Bathurst 12 Hour
So sieht ein Heckspoiler im Motorsport aus // Foto: Mercedes-Benz Group AG

Beitragsfoto: Mercedes-Benz Group AG

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Stand: September 2019

Wenn du von einem Zylinder hörst, denkst du bestimmt sofort an den Hut von Dagobert Duck. Doch ein Zylinder dient nicht nur als Kopfbedeckung der wohl berühmtesten Ente der Welt. Er sorgt auch dafür, dass Autos fahren können.  

Was genau ist ein Zylinder im Auto?

Du weißt bestimmt, dass jedes Auto einen Motor benötigt, um von der Stelle zu kommen. Er ist eines der wichtigsten Teile eines Fahrzeugs und besteht aus ziemlich vielen Einzelteilen. Eines davon ist der Zylinder. Stelle dir diesen einfach als eine Form vor, die einem schmalen und hohen Topf ähnelt. Jeder Motor besitzt mehrere dieser Zylinder. Wahrscheinlich hat das Auto deiner Eltern wie die meisten PKWs vier davon. Es gibt aber auch Fahrzeuge mit mehr Zylindern. Ein Formel-1-Auto zum Beispiel nutzt acht. Falls du dich jetzt fragst, warum nicht immer gleich viele Zylinder genutzt werden: Je mehr ein Motor davon besitzt, desto schneller kann ein Auto vereinfacht gesagt fahren.

Wie funktioniert ein Zylinder? Automotor der Daimler AG - Genius Bildungsinitiative von Daimler
So sieht ein kompletter Automotor aus // Foto: Mercedes-Benz Group AG

Der Zylinder und seine weiteren Bauteile

Eine Form allein, die aussieht wie der Hut von Dagobert Duck, bringt ein Auto zum Fahren? Nicht ganz! Denn da gehören noch ein paar weitere Teile dazu. Zum Beispiel der Kolben. Er sitzt im Zylinder und verbindet den Motor mit dem Antrieb, an dem auch die Räder befestigt sind. Der Kolben hat die Aufgabe, die Kraft des Motors auf die Räder zu übertragen, damit sich diese drehen. Wie das passiert? Dafür ist zunächst eine Explosion zuständig, die im Zylinder durch die Entzündung einer Mischung aus Treibstoff – also Benzin oder Diesel – und Luft ausgelöst wird. Die Mischung wird dabei in den Zylinder gepumpt und durch Funken der Zündkerze zum Explodieren gebracht. Der durch die Explosion entstandene Druck wird dank der Form und der Bauweise des Zylinders komplett auf den Kolben übertragen. Dadurch bewegt er sich sehr schnell auf und ab.  

Wie bringen die Teile das Auto jetzt zum Fahren?

Jetzt kommen weitere Teile ins Spiel, denn die Auf-und-Ab-Bewegung des Kolbens allein bringt die Räder noch nicht zum drehen. Du musst wissen, dass der im Zylinder sitzende Kolben mit ein paar Stangen verbunden ist. Diese Stangen nennen sich „Pleuel“ und „Kurbelwelle“. Sie sind dafür zuständig, dass die Bewegung des Kolbens in eine Drehbewegung umgewandelt und an den Antrieb weitergegeben wird. Das schaffen sie durch ihre speziell gebogene Form. Am Ende drehen sich dann also die zum Antrieb gehörenden Radachsen und damit auch die daran befestigten Räder.
Es passiert also ganz schön viel, bis ein Auto losfahren kann. Der Zylinder ist, wie du jetzt gelernt hast, ein sehr wichtiges Teil. Ohne ihn hätten die Explosionen und die Kolben keinen geeigneten Raum und so könnte ein Auto erst gar nicht fahren.   

Hinweis: Die in diesem Text enthaltenen Informationen und Aussagen werden von unserem Team sorgfältig recherchiert und geprüft. Es ist jedoch wichtig zu betonen, dass dieser Text keinen wissenschaftlichen Anspruch erhebt. Die primäre Zielsetzung unserer Blogartikel besteht darin, junge Leserinnen und Leser für MINT-Themen zu begeistern und komplexe Inhalte in einer verständlichen Form zu vermitteln.

Stand: April 2019

Beitragsfoto: Adobe Stock // popov48

Wusstest du, dass die Reifen zu den wichtigsten Bauteilen am Auto zählen? Der Grund hierfür ist einfach: Die vier Reifen müssen das ganze Gewicht des Autos stemmen. Und so ein Auto wiegt im Schnitt schon mal 1,5 Tonnen – das ist in etwa so viel wie ein ausgewachsenes Flusspferd. Weil Autos so schwer sind, müssen die Reifen beim Anfahren, Beschleunigen und Bremsen jedes Mal Schwerstarbeit leisten. Aber Reifen sind noch aus einem anderen Grund so wichtig: Sie haben Auswirkungen auf den Bremsweg – also auf die Strecke, die das Auto in der Zeit vom Drücken des Bremspedals bis zum Stillstand zurücklegt. Dabei macht es auch einen Unterschied, ob die Straße trocken, nass oder vereist ist. Es ist daher sehr wichtig, dass Autoreifen zur jeweiligen Jahreszeit passen.

Winterreifen sind die „Winterstiefel“ des Autos. Bild: www.shutterstock.com / Syda Productions

Der Gummianteil und das Profil machen den Unterschied

Hast du schon mal etwas von Kautschuk gehört? Das ist ein Material, das aus dem weißen Milchsaft des asiatischen Kautschukbaumes erzeugt wird und aus dem sich Gummi herstellen lässt. Je mehr Kautschuk die Reifen enthalten, desto weicher sind sie. Winterreifen enthalten besonders viel Kautschuk und sind somit sehr weich – und das ist auch gut so. Denn: Bei Kälte wird Gummi hart. Winterreifen werden also von vornherein weicher gebaut, damit sie bei kalten Temperaturen erhärten. Dann besitzen sie die optimale Elastizität und können für einen guten Halt auf der Straße sorgen. Sommerreifen, die im Vergleich zu Winterreifen relativ hart sind, würden im Winter zu stark verhärten und dann spröde werden. Bei milden Temperaturen über 7 Grad sind sie allerdings die perfekte Wahl, denn sie bleiben flexibel genug, um sowohl auf trockenen als auch auf nassen Straßen sicheren Halt zu bieten.

So wird der Saft des Kautschukbaumes gewonnen. Bild: www.shutterstock.com / intararit

Sommerreifen und Winterreifen unterscheiden sich noch in einer weiteren Eigenschaft: dem Profil – also den Rillen, die außen am Reifen zu sehen sind. Winterreifen haben sogenannte Lamellen. Das sind kleine Profileinschnitte, die sich mit Schnee und Eis verzahnen und dann verhindern, dass das Auto über die Straße schlittert. Sommerreifen haben viel weniger Lamellen, aber können dafür auf nassen Straßen das Wasser besser ableiten und somit auch bei starkem Regen Sicherheit beim Fahren garantieren.

Nicht vergessen

Winterreifen heißen also Winterreifen, weil sie für den Winter die richtige Bereifung sind. Und das Gleiche gilt natürlich auch für Sommerreifen und den Sommer. Eigentlich ganz einfach, oder? Damit weiß man als Autofahrer auch, was zu tun ist – zweimal im Jahr Reifen wechseln! Wer nicht weiß, wie es geht, oder sich die Arbeit sparen möchte, kann das auch vom Fachmann erledigen lassen. Für den richtigen Zeitpunkt zum Reifenwechsel kann man sich an der Eselsbrücke „Von O bis O“ orientieren – von Oktober bis Ostern sollte das Auto mit Winterreifen fahren. Noch wichtiger sind jedoch die tatsächlichen Wetterverhältnisse. Kommt der Winter nach Ostern nochmal zurück, lieber die Winterreifen noch drauflassen – der Sicherheit wegen.

Doch wohin mit den Reifen, die dann ein halbes Jahr Pause haben? Diese müssen eingelagert werden. Auch dabei ist einiges zu beachten: Reifen mögen es kühl, trocken und dunkel. Man sollte sie also beispielsweise nicht in die Nähe eines Kellerfensters stellen. Bei der Lagerung spielt es außerdem eine Rolle, ob man die Reifen mit oder ohne Rädern lagern möchte. Lagert man sie mit Rädern ein, dann sollte man sie übereinander legen oder an die Wand hängen. Möchte man sie ohne Räder einlagern, sollte man die Reifen senkrecht auf den Boden stellen und in regelmäßigen Abständen etwas drehen.

Den Reifenwechsel kann man selber machen oder dem Fachmann überlassen. Bild: www.shutterstock.com / Minerva Studio

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Stand: September 2017

Beitragsfoto: www.shutterstock.com / r.classen