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“

Heute sind Alex und ich im Mercedes-Benz Werk in Untertürkheim. Dort erkunden wir das Labor, in dem Batteriezellen erforscht werden. Dabei dürfen wir nicht nur zuschauen, sondern auch selbst mitmachen!

E-Autos und ihre Batterien – Christoph Starzynski erklärt

Eingeladen wurden wir von Christoph Starzynski ins Werk nach Untertürkheim. Bevor wir ihn für ein Interview besuchen, spielen wir draußen noch mit unserem Spielzeugauto – doch was ist das? Die Batterie ist leer, oh nein! Ob Christoph uns weiterhelfen kann?
Er ist Leiter des Bereichs Entwicklung Elektroantriebe bei Mercedes-Benz und kümmert sich gemeinsam mit seinem Team um alle elektrischen Antriebe, die Batterien und das Laden von Elektroautos. Er kennt sich also richtig gut mit Elektromotoren und Batterien aus.

Christoph erklärt uns vieles über den Aufbau einer Batterie und zeigt uns verschiedene Modelle. Pouch-, Hardcase- oder Rundzelle – alle diese Batteriezellen befinden sich in einem Elektroauto! Hättet ihr das gedacht?
Alex fragt, ob er mit einem Elektroauto wohl auch sein Handy aufladen kann. Christophs Antwort hat mich ganz schön überrascht!

Tipps vom Profi

Natürlich haben wir auch nach Tipps gefragt, falls wir nach der Schule etwas Ähnliches machen möchten wie Christoph. Sein größter Tipp ist: Das zu machen, was einem Spaß macht. Denn wenn es Spaß macht, dann ist man auch erfolgreich!
Klingt eigentlich ganz logisch, oder?

Ein Blick hinter die Kulissen

Die Batterien in einem Elektroauto sind ganz besonders, denn sie müssen viel aushalten – ob Hitze oder Kälte. Deshalb werden diese Batterien im Zelllabor in Untertürkheim entwickelt. Martin Frey, Teamleiter in der Entwicklung Zellkomponenten, nimmt uns mit in das Labor, damit wir mit eigenen Augen sehen können, was genau dort passiert. Im Labor fühlen wir uns wie echte Forscherinnen und Forscher! Doch ohne Schutzkleidung läuft hier nichts – im Video seht ihr, warum das so ist.

Kinderforscher Milena und Alex im Einsatz

Laborkittel, Schutzbrille, Sicherheitsschuhe: Wir sind bereit! Auf unserem Rundgang durch das Labor lernen wir die verschiedenen Stationen kennen, die eine Batteriezelle bei ihrer Entwicklung durchläuft. Die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter sind sehr nett: Wir dürfen sogar unsere eigene Batteriezelle bauen. Was blauer, glibbriger Schleim wohl damit zu tun hat? Seht gleich selbst nach! Eins kann ich schon mal verraten: Lieber nicht anfassen!
Bei unserem Einsatz verwenden wir viele unterschiedliche Werkzeuge und Maschinen. Kolben, Speedmixer, Beschichter und Glovebox sind nur ein paar davon. Dass wir im Labor auch mit Bausteinen spielen werden, haben wir nicht erwartet. Wie kompliziert das sein kann, zeigen wir euch im Video.

Nach dem aufregenden Ausflug nach Untertürkheim können wir uns viel besser vorstellen, wie eine Batterie eigentlich funktioniert. Aber wie viele braucht man davon für ein Auto? Viele kleine reichen dafür nicht: Für Elektroautos braucht man ganz große Batteriezellen. Auch an diesen Batteriezellen wird im Werk in Untertürkheim geforscht, aber in einem anderen Labor. Wir sind gespannt, ob wir bald auch einen Blick in dieses Labor werfen dürfen.

Ihr wollt wissen, ob Alex und ich es am Ende schaffen, unsere eigene Batterie zu bauen? Schaut es euch in unserem neuen Video an – Euch wird auf jeden Fall ein Licht aufgehen 😉

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Alle Fotos: Mercedes-Benz Group AG

 

 

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Prof. Dr. Christian Mohrdieck lädt Genius sozusagen in sein Arbeitszimmer ein. Aus dem Home Office erzählt er im virtuellen Interview Spannendes rund um die Brennstoffzelle und die Arbeit daran: Was das ist, worauf man dabei achten muss und was es auch für die Ingenieurinnen und Ingenieure Neues zu lernen gibt. Dabei verrät er auch die eine oder andere interessante Anekdote aus seinem Berufsleben.

 

„… und dann hat der ganze Vorstand Eis gegessen.

Prof. Dr. Christian Mohrdieck über den coolsten Moment im Beruf

 

Der Antrieb per Brennstoffzelle funktioniert ganz anders als bei einem Verbrennermotor: Das Brennstoffzellenauto fährt nur mit Wasserstoff. Wasserstoff reagiert mit Sauerstoff, den das Auto aus der Luft zieht, und erzeugt dabei elektrische Energie, die wiederum das  Auto vorantreibt. Dabei entstehen keine Abgase, sondern es kommt tatsächlich nur Wasser aus dem Auspuff! Das ist richtig gut für die Umwelt und sorgt für mehr Nachhaltigkeit beim Autofahren.

 

Neue Technologie mit großem Nutzen

In Nabern, wo die Brennstoffzelle hergestellt wird, gibt es spannende Technologie zu bestaunen. // Foto: Mercedes-Benz

Doch die Brennstoffzelle kann noch mehr – es gibt zahlreiche Einsatzgebiete außerhalb der Autoproduktion, wo man sie einsetzen kann. Ein Beispiel sind sogenannte Notstromaggregate. Die braucht man, wenn der Strom aus der Steckdose einmal ausfällt. So ein Stromausfall kann auch richtig gefährlich werden – man denke nur einmal daran, wenn im Krankenhaus der Strom ausfällt, während gerade operiert wird. Da kann die Brennstoffzelle sogar Leben retten!

 

„Wenn man sich in der Schule für die Technik-Fächer interessiert […],
ist das eine sehr gute Voraussetzung dafür, dass man später auch Spaß an diesem Beruf hat.

Prof. Dr. Christian Mohrdieck

 

Prof. Dr. Christian Mohrdieck Managing Director cellcentric GmbH & Co. KG Prof. Dr. Christian Mohrdieck ist seit 1999 in Sachen Brennstoffzelle bei Daimler aktiv. Seit 2021 ist er als Managing Director bei cellcentric GmbH & Co. KG dafür verantwortlich, die Fertigung der Brennstoffzellen und damit die Elektromobilität auf die nächste Stufe zu heben und in die Zukunft zu führen. Außerdem lehrt er an der Universität Ulm, wo er im Jahr 2013 zum Honorar-Professor ernannt wurde, und an der Technischen Universität Wien