Die neuen Fahrerassistenzsysteme und Lichttechnologien von Audi

Noch mehr Sicherheit und Komfort – die neuen Assistenzsysteme von Audi

Audi will seine Führungsrolle auf dem Feld der Fahrerassistenzsysteme weiter ausbauen. Die Ingenieure der Marke entwickeln unter Hochdruck neue Lösungen, die dem Fahren noch mehr Komfort und Sicherheit verleihen sollen. Ein wichtiger Aspekt ist hier auch die Lichttechnologie.

90 Prozent aller Unfälle, die sich im Straßenverkehr ereignen, gehen auf menschliches Fehlverhalten zurück. Viele von ihnen wären durch moderne Assistenzsysteme zu vermeiden. Audi treibt die Entwicklung auf diesem Gebiet der aktiven Sicherheit unter Hochdruck voran.

Schon heute führt die Marke ein breites Portfolio an Assistenzsystemen im Programm. Sie halten das Auto auf dem gewünschten Abstand zum Vorausfahrenden und verzögern es bei einem drohenden Auffahrunfall. Sie unterstützen den Fahrer beim Wechseln und Halten der Spur sowie beim Einparken, sie erkennen Tempolimits und blicken in der Nacht weit voraus. In vielen Audi-Modellen sind die Systeme eng miteinander vernetzt – das macht sie intelligent, vielseitig und leistungsfähig.

In der Zukunft wird der Stellenwert der Fahrerassistenzsysteme weiter stark wachsen. Die Audi-Ingenieure bearbeiten dieses Technikfeld in seiner ganzen Breite und in all seinen Ausprägungen, wobei stets der konkrete Nutzen der Technologie im Fokus steht. Ob Radar, Kamera, Laser oder PMD-Diode – Audi hat bei den Sensoren, bei ihrer Funktions-Software und beim Zusammenspiel der Bausteine viele innovative Lösungen parat.

Dem Komfort dienen Ideen wie der Anhängerrangierassistent oder das Pilotierte Parken, bei dem das Auto alleine in die Garage fährt. Eine weitere attraktive Technologie ist der Stauassistent, der den Fahrer im zähfließenden Verkehr teilweise von der Lenkarbeit entlastet. Bei diesem Thema und bei einigen weiteren steht Audi in engem Kontakt mit den Regierungen und Behörden, um die rechtlichen Möglichkeiten, die sich eröffnen, ausschöpfen zu können.

Auf dem Feld der Sicherheit folgt Audi der Maxime, dass die Vermeidung von Unfällen allererste Prioriät besitzt. Die Assistenzsysteme sollen den Fahrer in Krisensituationen gezielt unterstützen; falls es dennoch zur Kollision kommt, sollen sie deeskalierend wirken. Im Zusammenspiel mit den neuen Technologien verbessert Audi auch sein adaptives Rückhaltesystem weiter.

Ein wichtiges Projekt der Audi-Entwickler ist die Automatische Notbremsung, in unterschiedlicher Ausprägung für Stadt- und Überlandverkehr. Der Kreuzungsassistent schafft mehr Sicherheit an Kreuzungen und Einmündungen. Weitere Systeme warnen den Fahrer und die Passagiere vor Gefahren beim Ausparken und beim Aussteigen aus dem Auto.

Bei all diesen Entwicklungsarbeiten besitzt die Vernetzung der Autos mit der Infrastruktur und mit anderen Verkehrsteilnehmern, die unter dem Schlagwort „Audi connect“ läuft, hohen Stellenwert. Vom assistierten über das pilotierte Fahren ist die Marke auf dem Weg zum unfallvermeidenden Fahren in einem voll vernetzten Automobil.

Ein wichtiger Aspekt der aktiven Sicherheit ist auch die Lichttechnologie – ein Themenfeld, auf dem Audi den Fortschritt von der Spitze aus vorantreibt. Die Scheinwerfer sind Designelemente der Autos mit den Vier Ringen, sie verleihen ihnen ihren markanten Blick. Mit Technologien wie dem adaptive light reagieren sie schon heute auf die Umwelt und auf andere Verkehrsteilnehmer.

Bei der Entwicklung der Lichttechnologien von morgen denken die Ingenieure und Designer von Audi in viele Richtungen. Dabei schälen sich zwei zentrale Themen heraus: Das Audi-Fahrzeuglicht wird künftig noch feiner auf die Bedingungen der Umwelt reagieren und noch enger mit ihr kommunizieren. Und es wird durch neue Funktionen und Effekte noch attraktiver werden.

Ein weiteres Entwicklungsfeld von Audi ist die By Wire-Technologie – der Ersatz von mechanischen oder hydraulischen Bauteilen durch elektrische. Sie bietet viele Möglichkeiten, die neuen Assistenzsysteme ins Fahrzeug einzubinden.

Die Fahrerassistenzsyteme von Audi: Neue Konzepte für Sicherheit, Komfort und Licht

Audi ist eine treibende Kraft auf dem Feld der Fahrerassistenzsysteme. Die Entwickler der Marke arbeiten permanent an neuen Technologien, die das Fahren noch komfortabler und noch sicherer machen sollen – vom Stauassistenten bis zur automatischen Notbremsung. Ein wichtiger Aspekt bei der aktiven Sicherheit ist auch die Lichttechnologie, eine große Domäne von Audi.

Die Fahrerassistenzsysteme von heute

Von der adaptive cruise control mit Stop & Go-Funktion bis zur Tempolimitanzeige – Audi führt ein breites Angebot an Assistenzsystemen im Portfolio, die das Fahren noch komfortabler und souveräner machen. In einigen großen Baureihen arbeiten sie in enger Vernetzung miteinander – das verleiht ihnen hohe Intelligenz, Vielseitigkeit und Leistungsfähigkeit.

Die adaptive cruise control mit Stop & Go-Funktion

Der zentrale Baustein unter den Fahrerassistenzsystemen von Audi ist die automatische Abstandsregelung adaptive cruise control mit Stop & Go-Funktion. Das System regelt die Geschwindigkeit und den Abstand zum Vorausfahrenden durch selbsttätiges Gasgeben und Bremsen im Geschwindigkeitsbereich von 0 bis 250 km/h.

Die ACC Stop & Go nutzt zwei Radarsensoren im Bug des Fahrzeugs, die bei Kälte automatisch beheizt werden. Sie senden Radarwellen auf der Frequenz 76,5 Gigahertz aus, die ein keilförmiges Feld von etwa 40 Grad Winkel und rund 250 Meter Länge abdecken. Sensor-Steuergerät-Einheiten bereiten die Signale auf und erkennen so die vorausfahrenden Fahrzeuge.

Der Fahrer kann die Arbeitsweise der ACC Stop & Go beeinflussen, indem er den Zeitabstand zum Vordermann und die Dynamik der Regelung in mehreren Stufen festlegt, von sportlich bis komfortabel. Die maximale Verzögerung, die das System veranlasst, ist auf etwa 4 m/s² begrenzt, gut ein Drittel des Möglichen.

Im Stop-and-Go-Verkehr verlangsamt die ACC Stop & Go das Auto selbsttätig bis zum Stillstand. Nach einem kurzen Halt, etwa an einer Ampel, rollt es automatisch wieder an und folgt dem Vordermann; nach einem längeren Stillstand muss der Fahrer das Gaspedal oder den Bedienhebel antippen. Vor dem Anfahren überprüft das System die Bilddaten, welche die Videokamera im Innenspiegelbereich liefert. Mit ihnen erkennt sie mögliche Gefahren – etwa Fußgänger, die im letzten Moment noch die Straße queren wollen. Die Ultraschallsensoren der Einparkhilfe liefern ergänzende Detailinformationen für die Anfahrüberwachung.

Die adaptive cruise control mit Stop & Go-Funktion arbeitet eng mit anderen Fahrerassistenzsystemen zusammen; sie nutzt die Daten von 27 Steuergeräten, um permanent das gesamte Umfeld des Fahrzeugs zu analysieren. Mit diesem breiten Wissen kann das System komplexe Szenarien erkennen und den Fahrer vorausschauend unterstützen. Weil es auch mit dem Navigationssystem kooperiert, kennt es den Verlauf der gewählten Fahrstrecke im Voraus; so kann es beispielsweise die Fahrspuren auch in Kurven berechnen.

Die ACC Stop & Go nutzt ihr Wissen in zahlreichen Situationen. Ob es darum geht, auf der Landstraße ein nach rechts abbiegendes Auto zügig zu überholen, oder ob auf der Autobahn ein anderes Fahrzeug in die eigene Spur zieht – das System löst viele Situationen ganz im Stil eines versierten Fahrers überlegt und souverän, es macht das Fahren noch flüssiger und harmonischer.

Audi liefert die adaptive cruise control je nach Baureihe in verschiedenen Varianten, auch ohne Stop & Go-Funktion. Aufgrund des unterschiedlichen Vernetzungsgrads und der Ausbaustufen unterscheiden sich die einzelnen Ausführungen leicht in der Arbeitsweise.

Der Audi active lane assist

Ein aktuelles Assistenzsystem von Audi ist der Audi active lane assist, der für die meisten Baureihen mit elektromechanischer Servolenkung lieferbar ist. Er erfasst ab einer Geschwindigkeit von ca. 60 km/h die Markierungen auf der Fahrbahn mit einer Kamera, die vor dem Innenspiegel sitzt. Sie beobachtet die Straße auf über 50 Meter Entfernung und mit etwa 40 Grad Winkel; sie liefert 25 hochaufgelöste Bilder pro Sekunde.

Eine Software erkennt die Begrenzungslinien und den Kurs, den das Auto zwischen ihnen verfolgt. Falls es sich einer Linie annähert, ohne zu blinken, hilft das System dem Fahrer über dezente, aber spürbare Eingriffe in die elektromechanische Lenkung, in die Spur zurückzusteuern. Im MMI legt der Fahrer fest, wie früh der Eingriff erfolgen und ob es eine Vibration am Lenkrad geben soll. Wenn er sich für einen frühen Eingriff entscheidet, führt das System sein Auto konsequent in der Mitte der Fahrspur – eine Funktion, die Audi deutlich vom Wettbewerb abhebt.

Die Farbkamera des Audi active lane assist im A6 und A7 liefert hoch differenzierte Informationen, sie kann beispielsweise die gelben Linien in Baustellen von den weißen unterscheiden. Ihre Bilddaten kommen weiteren Assistenzsystemen zugute – der ACC Stop & Go, der Tempolimitanzeige, dem Sicherheitssystem Audi pre sense front und der gleitenden Leuchtweiten­regulierung.

Der Audi side assist

Der Spurwechselassistent Audi side assist ist für eine ganze Reihe von Audi-Modellen erhältlich. Er beobachtet den Verkehr hinter dem eigenen Fahrzeug und warnt den Fahrer gegebenenfalls vor kritischen Spurwechseln.

Das System nimmt seine Arbeit bei einer definierten Geschwindigkeit auf. Zwei Radarsensoren im Heck, die auf der Frequenz 24 Gigahertz arbeiten, beobachten das Geschehen hinter dem Auto auf bis zu 70 Meter Distanz; ein Rechner wertet ihre Daten aus.

Wenn sich ein anderes erkanntes Fahrzeug im kritischen Bereich bewegt – im toten Winkel mitschwimmt oder schnell von hinten herannaht –, wird die so genannte Informationsstufe aktiv. Eine gelbe LED-Anzeige leuchtet im Gehäuse des Außenspiegels schwach auf, ohne zu stören, der Fahrer sieht sie nur beim direkten Blick in den Spiegel.

Falls er trotzdem den Blinker zum Spurwechsel setzt, wird die Anzeige hell und blinkt zusätzlich mehrmals auf.

Dieser Impuls – die Warnstufe – ist deutlich wahrnehmbar. Die Optik der Anzeige ist auf den Fahrer ausgerichtet. Ihre Helligkeit folgt dem Umgebungslicht und lässt sich zudem über das Bedienterminal MMI individuell einstellen.

Der Nachtsichtassistent

Das Herzstück des Nachtsichtassistenten ist eine Wärmebildkamera, die in der Fahrzeugfront sitzt. Sie hat einen Aufnahmewinkel von 24 Grad, ihr Schutzfenster wird von einer eigenen Waschdüse gereinigt und bei Kälte beheizt. Als so genanntes Ferninfrarot-System (FIR) reagiert die Kamera auf die Wärme, welche die Objekte in der aufgenommenen Szenerie abstrahlen. Ein Rechner wandelt die Informationen in Schwarzweißbilder um und zeigt sie auf dem zentralen Display zwischen den Instrumenten.

Die Ferninfrarot-Technologie kann bis zu 300 Meter vorausblicken, weit über die Reichweite des Fernlichts hinaus, und lässt sich von Scheinwerfern und ähnlichen Lichtquellen nicht blenden. Vor allem aber konzentriert sie sich auf das Wichtige, auf Menschen. Unabhängig davon, ob sie für das menschliche Auge hell oder dunkel erscheinen, werden sie aufgrund ihrer Wärmeabstrahlung im Bild auffällig hell dargestellt, während die kühlere Umgebung dunkel erscheint.

Die Bildverarbeitungssoftware kann Personen bis zu einer Entfernung von zirka 100 Metern erkennen. Bei der Analyse der Daten sucht sie gezielt nach der Kontur von Menschen und nach hellen und runden Objekten, also ihren Köpfen. Erkannte Personen hebt sie durch eine gelbe Markierung im Display hervor. Falls das Steuergerät eine Gefährdung prognostiziert, etwa weil ein Passant in der Nähe des Autos auf der Straße läuft, wird die Person rot markiert, zugleich ertönt ein Warngong. Im optionalen Head-up-Display erscheint ebenfalls eine Warnung.

Die Markierung, der Gong und der Bildkontrast lassen sich im MMI konfigurieren. Wie jedes Assistenzsystem arbeitet auch der Nachtsichtassistent innerhalb bestimmter Systemgrenzen. Bei einer Lufttemperatur über 28 Grad Celsius etwa schaltet sich die Markierung erkannter Fußgänger ab.

Der Parkassistent

Über seine Modellpalette hinweg bietet Audi eine Reihe unterschiedlicher Einparkhilfe-Systeme an. Sie arbeiten mit Ultraschall, mit akustischen und optischen Signalen oder mit einer Rückfahrkamera, die ihre Bilder auf dem Bordmonitor zeigt. Eine besonders komfortable Lösung ist der Parkassistent. Der Parkassistent führt beim Einparken rückwärts alle erforderlichen Lenkbewegungen durch – dies gilt sowohl für parallel als auch für quer zur Fahrbahn liegende Parklücken. Um sie zu finden, nutzt das System seitliche Ultraschallsensoren, die bei moderatem Fahrtempo die Parklücken am Straßenrand zweidimensional vermessen. Wenn sich eine von ihnen eignet, erfolgt ein Hinweis im Display.

Wenn der Fahrer in die Lücke einparken will und den Rückwärtsgang einlegt, wird der Parkassistent aktiv und führt mithilfe der elektromechanischen Lenkung alle erforderlichen Lenkbewegungen durch. Der Fahrer muss weiterhin Gas geben, schalten und bremsen; optische und akustische Signale unterstützen ihn dabei. Beim Längseinparken genügt es, wenn die Lücke etwa 0,8 Meter länger ist als das Auto – der Parkassistent lenkt bei Bedarf in mehreren Zügen, vorwärts und rückwärts. Beim Ausparken leistet er eine ganz ähnliche Unterstützung.

Die jüngste Technologie von Audi ist die Einparkhilfe plus mit Umgebungs-kamera. Vier kleine Kameras – im Singleframe-Grill, im Heck und in den Außenspiegel-Gehäusen – nehmen Bilder von der direkten Umgebung des Autos auf.

Der Fahrer kann auf dem großen Bordmonitor verschiedene Ansichten aufrufen, darunter auch einen Blick von oben auf die unmittelbare Umgebung des Fahrzeugs. Die Einparkhilfe plus mit Umgebungskamera steigert die Sicherheit nicht nur beim Rangieren sondern auch in schmalen Ausfahrten. Ihre speziellen Ansichten können sowohl den Bereich vor und hinter dem Auto zeigen und können Einblick in den Querverkehr vor oder hinter dem Fahrzeug geben.

Die Tempolimitanzeige

Wie alle Assistenzsysteme von Audi dient die Tempolimitanzeige dazu, den Fahrer zu entlasten. Sie zeigt ihm die aktuell zulässige Höchstgeschwindigkeit im Kombiinstrument oder im Head-up-Display an.

Als zentraler Sensor fungiert eine hinter dem Rückspiegel an der Frontscheibe angebrachte Kamera. Sie erkennt innerhalb der Systemgrenzen neben den am Straßenrand aufgestellten Tempolimitschildern auch digitale Geschwindigkeits-anzeigen sowie Piktogramm-basierte Zusatzschilder. Die erfassten Verkehrszeichen werden mit den Daten des Navigationssystems, den im jeweiligen Land zulässigen Höchstgeschwindigkeiten und mit Informationen aus dem Fahrzeug, etwa der Nutzung der Scheibenwischer und der aktuellen Uhrzeit, abgeglichen und bewertet.

Das Sicherheitssystem Audi pre sense

Audi pre sense ist ein Technikpaket für vorausschauende Sicherheit. Es steht in den größeren Audi-Baureihen in verschiedenen Ausbaustufen bereit.

In der Serienvariante Audi pre sense basic wertet das System die Informationen der ESP-Sensoren aus. Wenn sie eine Vo

llbremsung oder Schleudern melden, greift das Steuergerät ein. Es aktiviert situationsabhängig die Warnblinkanlage und beginnt, die Seitenfenster und das Schiebedach zu schließen; zudem strafft es die Gurte der vorderen Sitze. Diese Straffung, die von kleinen Elektromotoren ausgelöst wird, ist reversibel – wenn es nicht zur Kollision kommt, wird der Gurt wieder freigegeben.

Die Ausbaustufen des neuen Sicherheitssystems heißen Audi pre sense front, Audi pre sense rear und Audi pre sense plus. Sie arbeiten eng mit den Fahrerassistenzsystemen adaptive cruise control mit Stop & Go-Funktion und Audi side assist zusammen.

Audi pre sense front überwacht den Verkehr vor dem Auto auf ein mögliches Kollisionsrisiko hin. Das System unterstützt den Fahrer in mehreren Stufen. Die erste ist ein Warnsignal, die zweite ein Warnruck, der über einen kurzen Bremsimpuls ausgelöst wird. Wenn der Fahrer jetzt nur den Fuß auf die Bremse stellt, leitet der Bremsassistent eine Verzögerung ein. Auch ein Ausweichmanöver – oft die bessere Lösung – wäre in diesem Moment noch möglich.

Sollte der Fahrer passiv bleiben, folgt die dritte Stufe – eine Teilbremsung. Sie verzögert das Auto zunächst mit etwa einem Drittel der möglichen Pedalkraft. Fenster und Schiebedach beginnen zu schließen, die Warnblinkanlage wird aktiviert. Auch hier wird der Gurt zusätzlich gestrafft.

Wenn die Vollversion pre sense plus an Bord ist, folgt noch eine vierte Stufe – zunächst eine weitere Teilbremsung, jetzt bereits auf mittlerem Niveau, und danach eine Vollverzögerung, während der die

Gurte voll gestrafft werden. Sie findet etwa eine halbe Sekunde vor dem Aufprall statt, die Kollision ist zu diesem Zeitpunkt nicht mehr zu vermeiden. Audi pre sense plus hilft, bis zum Crash maximal 40 km/h Geschwindigkeit abzubauen und damit die Folgen des Unfalls zu mindern.

Bei einigen Audi-Modellen integriert pre sense front einen zusätzlichen Schutz gegen drohende Auffahrunfälle im unteren Geschwindigkeitsbereich. Bei Geschwindigkeiten unter 30 km/h verzögert die Funktion das Auto, wenn nötig, automatisch mit voller Kraft – egal, ob das Fahrzeug vor ihm fährt oder steht. Unterhalb von 20 km/h kann diese Funktion den Unfall häufig ganz vermeiden, in den anderen Fällen verringert sie die Kollisionsgeschwindigkeit stark.

Das System pre sense rear nutzt die Sensoren von Audi side assist und mindert die Folgen eines Heckaufpralls. Es schließt auch hier die Fenster und das Schiebedach und strafft die Gurte. Wenn die optionalen vorderen Memory-Sitze an Bord sind, fahren sie in eine für die Insassen günstigere Position.

Das adaptive Rückhaltesystem

In vielen Modellen schützt das adaptive Rückhaltesystem von Audi die Passagiere, in einigen Baureihen ist es mit dem vorausschauenden Sicherheitssystem Audi pre sense vernetzt.

Das adaptive Rückhaltesystem bietet Passagieren unterschiedlicher Größe mehr Schutz als herkömmliche Systeme, weil es das Zusammenspiel der Airbags und Gurtkraftbegrenzer auf intelligente Weise managt. An den Schienen der vorderen Sitze befinden sich Sensoren, die ermitteln, ob der Sitz vorn oder hinten steht. Weil das Steuergerät dadurch die Position des Passagiers in etwa kennt, kann es dafür sorgen, dass der Weg, auf dem der Oberkörper von Gurt und Airbag gebremst wird, besser genutzt wird. Im Zusammenspiel mit Audi pre sense verkürzt er sich um einige Zentimeter, weil die Gurte schon gestrafft werden, bevor der Crash erfolgt.

Wenn ein Passagier nahe am Airbag sitzt, wird nach der Entfaltung ein Teil des Luftvolumens über Ventile schnell wieder abgeblasen; der Airbag fängt den Kopf und die Brust sanfter auf. In anderen Fällen bleiben die Ventile hingegen länger geschlossen. Auch die schaltbaren Gurtkraftbegrenzer sind adaptiv ausgelegt – sie steuern die Gurtkraft so, dass die Brustbelastung möglichst gering bleibt. Im Bereich der Füße und Beine reduzieren stützende Strukturen, energie­absorbierende Pads und eine crashoptimierte Pedalerie die Belastung.

Die konstruktive Gestaltung der Sitze und Kopfstützen ist ein wichtiger Teil der Sicherheitsauslegung, besonders bei einem Heckaufprall. Solche Unfälle passieren immer wieder an Ampeln, meist mit Aufprallgeschwindigkeiten von 15 bis 50 km/h. Dabei wird die Sitzlehne innerhalb einer knappen Zehntelsekunde auf 7 bis 25 km/h beschleunigt. Das integrale Kopfstützensystem, Serie in der kompletten Audi Palette, wirkt hier der Gefahr eines Schleudertraumas entgegen.

Bei einem lateralen Aufprall stehen bei allen Audi-Modellen zwei, bei einigen vier Seitenairbags bereit, um das Becken und den Brustkorb der Passagiere aufzufangen. Bei den offenen Fahrzeugen sowie beim R8 und beim TT schützen die Seitenairbags auch den Kopf; bei allen anderen Modellen übernimmt das Kopfairbagsystem diese Aufgabe.

Es überspannt den Bereich von der A- bis zur C-Säule und entfaltet sich wie ein Vorhang vom Dachrahmen bis zur Türbrüstung. Drei-Punkt-Automatikgurte mit Gurtstraffern und Isofix-Befestigungen für Kindersitze runden das Sicherheits­paket ab.

Die Fahrerassistenzsysteme von morgen

Der Stellenwert der Fahrerassistenzsysteme wird in Zukunft rasant an Bedeutung gewinnen. Die Ingenieure der Marke arbeiten an den unterschiedlichsten Lösungen, die den Umgang mit dem Auto noch komfortabler und noch sicherer machen. Die neuen Systeme sollen den Fahrer noch besser entlasten und Unfälle vermeiden oder zumindest ihre Schwere mindern.

Bei den Sensoren, bei ihrer Steuerung und beim Zusammenspiel der Bausteine entwickelt Audi innovative Lösungen. Hier besitzt auch die Vernetzung des Autos mit der Infrastruktur und mit anderen Verkehrsteilnehmern, die unter dem Schlagwort „Audi connect“ weiter ausgebaut werden, große Bedeutung. Das große Ziel von Audi ist ein Auto, das so intelligent ist, dass es Unfälle ganz vermeiden kann.

Stauassistent

Der Stauasssistent ist eine Technologie, die den Fahrer dann entlasten kann, wenn ihm das Fahren wenig Freude bereitet – beispielsweise im zähfließenden Verkehr. Im Geschwindigkeitsbereich zwischen null und 60 km/h unterstützt das Auto innerhalb gewisser Grenzen beim Lenken; zudem beschleunigt und verzögert es selbsttätig. Der Stauassistent lässt sich auf Autobahnen aber auch in Städten nutzen, sofern der Straßenverlauf nicht zu komplex ist.

Der Stauassistent basiert auf der adaptive cruise control mit Stop & Go-Funktion, erweitert um die neue Komponente der Querführung. Drei Sensorsysteme arbeiten eng zusammen. Zwei Radarsensoren der nächsten Generation erfassen keilförmige Felder von je 21 Grad Winkel und bis zu 250 Meter Länge. Eine Videokamera mit breitem Öffnungswinkel beobachtet die Linien auf der Fahr­bahn; darüber hinaus kann sie Objekte wie andere Fahrzeuge, Fußgänger und Leitplanken erkennen.

Acht Ultraschall-Sensoren überwachen die Zonen unmittelbar vor dem Auto und an seinen Ecken, ihre Daten dienen vor allem zum Einhalten der Sicherheitsabstände und zur Ergänzung der Kamera-Informationen.

Wenn die ACC Stop & Go eingeschaltet ist, wertet der Stauassistent permanent die Geschwindigkeit des eigenen Autos und der Fahrzeuge im Umfeld aus. Falls er im Bereich unter 60 km/h aus den Daten einen Stau erkennt, ist die Funktion verfügbar. Wenn der Fahrer per Taste die Funktion aktiviert, übernimmt der Stauassistent.

Der Korridor, in dem der Stauassistent das Auto bewegt, ist erheblich breiter als der Fahrstreifen zwischen den Linien – das erlaubt einen gewissen Versatz zum Vordermann. Wenn es nötig ist, eine Rettungsgasse zu bilden oder ein Hindernis zu umfahren, führt das System das Auto hinter dem Vorausfahrenden her. Hier kommt eine Stärke des Radarsensors ins Spiel – er erkennt nicht nur den direkten Vordermann, sondern auch noch weitere Fahrzeuge vor ihm und kann daraus eine Kolonnenspur berechnen. Beim Anfahren und Verzögern verhält sich der Stauassistent wie die ACC Stop & Go und reagiert auch auf ein- oder ausscherende Fahrzeuge.

Automatische Vollverzögerung

Bei einem drohenden Auffahrunfall können viele Autos von Audi schon heute auf den letzten Metern Weg automatisch bremsen, wenn der Fahrer selbst nicht mehr in der Lage ist, einzugreifen. Die Marke entwickelt diese Funktionen weiter – sowohl in der Stadt (Pre sense city) als auch im Überlandverkehr

Pre sense city

Die Automatische Vollverzögerung im Stadtverkehr basiert auf einer neuartigen, kompakten Sensor-Technologie, an deren grundlegender Entwicklung Audi vor Jahren maßgeblich beteiligt war: Der PMD-Sensor (PMD = Photomischdetektor) ist ein kleiner Chip, der dreidimensionale Abstandsmessungen leisten kann und dabei präziser arbeitet als herkömmliche Sensorik.

Die PMD-Technologie, die sich in der Unterhaltungselektronik bereits etabliert hat, bietet gegenüber anderen Sensorsystemen nicht nur im Packaging Vorteile. Die Photomischdetektoren können fahrende wie stehende Ziele erkennen, sie arbeiten auch bei Dunkelheit, Regen oder starker Sonneneinstrahlung.

Wenn im Geschwindigkeitsbereich bis 65 km/h ein Auffahrunfall droht, warnt Pre sense city den Fahrer mit einem kurzen Bremsimpuls. Falls er darauf nicht reagiert, verzögert das System etwa eine Sekunde vor dem Aufprall mit voller Kraft. Damit senkt es die Kollisionsgeschwindigkeit um bis zu 30 km/h ab.

Eine weitere wichtige Funktion von Pre sense city ist der vorausschauende Schutz von Fußgängern; der PMD-Sensor erkennt sie auf bis zu 20 Meter Distanz. Wenn sie eine heikle Situation meldet, etwa weil der Fußgänger auf die Straße tritt, entscheidet das System, ob eine Notbremsung erforderlich ist.

Wenn ja, beginnt die Vollverzögerung im Idealfall auch hier etwa eine Sekunde vor dem Aufprall. Der maximal mögliche Geschwindigkeitsabbau von 30 km/h bedeutet, dass das Auto in einigen Fällen rechtzeitig zum Stehen kommen kann. Die vorausschauende Pre sense-Technologie gewährt Fußgängern und auch Radfahrern sehr guten Schutz. Das intelligente System kann in kritischen Situationen durch einen schnellen Geschwindigkeitsabbau einen großen Beitrag zum Fußgängerschutz leisten.

Aktive Gefahrenbremse

Für automatische Vollverzögerungen bei Geschwindigkeiten oberhalb von 65 km/h entwickelt Audi eine weitere Ausbaustufe des pre sense-Systems. Ihr Herzstück ist ein Laserscanner, dessen Stärken in einer noch weiteren Vorausschau, einem großen Öffnungswinkel und in einer höheren Präzision liegen.

Mit seinem großen Öffnungwinkel scannt der Laser auch die Bereiche seitlich vor dem Fahrzeug ab und kann dadurch auch die Bebauung am Straßenrand erkennen. Befindet sich ein Hindernis vor dem Fahrzeug– etwa ein Stauende – kann das System beurteilen, ob der Fahrer noch ausweichen kann.

Falls ein Ausweichen nicht mehr möglich ist, erfolgt schon frühzeitig die Warnung und ggf. eine automatische Vollverzögerung. Durch dieses Vorgehen können – auch wenn der Fahrer zum Beispiel aufgrund eines medizinischen Notfalls nicht selbst reagieren kann – automatisch deutlich größere Geschwindigkeiten abgebaut und die Unfallschwere drastisch reduziert werden. In ausgesuchten Szenarien sind damit unfallvermeidende Bremsungen auch bei hohen Ausgangs­geschwindigkeiten darstellbar.

Aktives Gurtschloss

Audi entwickelt auch die Rückhaltesysteme an Bord seiner Fahrzeuge permanent weiter. Eine Neuerung für die Zukunft könnten aktive Gurtschlösser für die Fondpassagiere sein, die von kleinen Elektromotoren bewegt werden.

Wenn die Fondtür geöffnet wird, fährt das aktive Gurtschloss einige Zentimeter nach oben, damit sich der Passagier bequem anschnallen kann. Danach kehrt es in seine Ruheposition zurück. Bei einer drohenden Kollision fährt das Schloss ein Stück nach unten und strafft so den Gurt. Dieser Vorgang ist reversibel.

Generell wird Audi das adaptive Rückhaltesystem noch enger mit den neuen Assistenztechnologien vernetzen. Nach vorne gerichtete Sensoren wie die PM-Diode können eine bevorstehende Kollision meist schon einige Sekunden vor ihrem Eintritt erkennen und dabei auch die Geschwindigkeit und die Größe des Unfallgegners einschätzen. Die Auslösung der adaptiven Gurtkraftbegrenzer und der adaptiven Frontairbags erfolgt passend zu diesen Informationen – so können beide Systeme die Passagiere noch besser schützen, als dies heute der Fall ist.

Kreuzungsassistent

Viele Verkehrsunfälle spielen sich an Kreuzungen und Einmündungen ab – oft mit schlimmen Folgen; der Seitenaufprall ist in Europa die zweithäufigste Ursache aller Verkehrstodesfälle. Um diese Gefahren zu mindern, entwickelt Audi einen Kreuzungsassistenten. Das Ziel lautet, Kollisionen möglichst zu vermeiden beziehungsweise ihre Folgen zu mindern.

Zwei Radarsensoren und eine Videokamera mit Weitwinkelobjektiv erfassen beim Kreuzungsassistent die Bereiche vor dem Fahrzeug und seitlich davon. Die Daten der Radarsensoren spielen die Hauptrolle, die Kameradaten dienen zum Abgleich. Wenn die Sensoren ein seitlich nahendes Fahrzeug erfasst haben, warnt und informiert das System den Fahrer in mehreren Stufen.

Als Erweiterung zum Sensor-gestützten Kreuzungsassistent untersucht Audi eine zweite Variante – sie setzt auf die Car-to-X-Kommunikation, in diesem Fall auf den Funk-Kontakt zwischen den beiden möglichen Unfallgegnern. An Kreuzungen, die als Unfallschwerpunkte bekannt sind, wäre zudem ein fest installiertes Modem denkbar, das den Status der Ampel mit einbezieht. Der Daten-Transfer läuft per Funk, als Standard dient das so genannte Automotive WLAN (WLAN 802.11p).

Die Car-to-X-Technologie, deren flächendeckender Einsatz noch in der Ferne liegt, weist mehrere Stärken auf: Sie funktioniert auch auf Kreuzungen, an denen die Sicht der Sensoren verdeckt ist. Sie kann große Entfernungen abdecken, und kann fahrzeugspezifische Informationen übertragen – so lässt sich beispielsweise die Entfaltung der Airbags gezielt auf die Masse des Unfallgegners abstimmen. In Kombination mit den Onboard-Sensoren kann die Car-to-X-Technologie zu einem hohen Schutzpotenzial beitragen

Pilotiertes Parken

Schmale Quer-Parklücken, Garagen, in denen auch Fahrräder stehen – oft geht es beim Einparken so eng zu, dass der Fahrer danach nur noch mühsam aussteigen kann und eventuell das Risiko einer Türbeschädigung besteht. Ein Zukunfts-Assistenzsystem von Audi, der Parkpilot, könnte diese Probleme lösen.

Mit der Technologie im Audi-Prototypen kann der Fahrer das Auto schon vor der Garage verlassen und über den Funkschlüssel oder über das Smartphone außer­halb seines Fahrzeuges die Anweisung zum selbständigen Einparken geben. Das Auto steuert mithilfe seiner Ultraschallsensorik in die Parklücke oder in die Garage; wenn es Hindernisse erkennt, hält es sofort an. Auf seiner Endposition stellt es den Motor ab, deaktiviert die Zündung und verriegelt die Türen. Zuletzt sendet es eine Bestätigungsmeldung an den Fahrer .

Warnung beim rückwärtigen Ausparken

Rückwärts aus einer Querparklücke herauszufahren, kann oft heikel sein – dem Fahrer fehlt die Sicht auf den fließenden Verkehr hinter ihm, er kann sich oft nur vorsichtig in die Straße hineintasten. Eine weitere Zukunfts-Lösung,die Warnung beim rückwärtigen Ausparken, macht diesen Vorgang einfacher.

Das System nutzt dazu die beiden Radarsensoren des Audi side assist im Heck des Fahrzeugs. Sie messen und interpretieren den Abstand, die Geschwindigkeit und den voraussichtlichen Fahrtweg der erkannten Fahrzeuge im Querverkehr und weisen den Fahrer auf vom System prognostizierte Kollisionsrisiken hin.

Warnung beim Türöffnen

Auch die Ausstiegswarnung nutzt die Radarsensoren des Audi side assist – sie ist eine große Hilfe beim Aussteigen aus dem Fahrzeug in unübersichtlichen Situationen. Wenn der Fahrer oder ein Passagier die Tür öffnen will, überprüfen die Sensoren, ob sich ein anderes Fahrzeug oder ein Radfahrer von hinten in gefährlichem Abstand und mit kritischem Tempo nähert.

Die Warnung, die bei einer solchen Erkennung erfolgt, kann ein helles Lichtsignal in der Tür sein, begleitet von einem akustischem Signal. In Untersuchung sind auch haptische Warnungen, die die Fahrzeuginsassen auf die Gefahr beim Türöffnen hinweisen.

Anhängerrangierassistent

Der Anhängerrangierassistent ist eine Zukunfts-Technologie, die den Fahrer beim Rückwärts-Rangieren mit einem Hänger unterstützt. Durch automatisierte Lenkbewegungen nimmt er ihm die dafür notwendigen vielen Lenkkorrekturen ab.

Das System, das einen Sensor in der Anhängerkupplung nutzt, lenkt das Zugfahrzeug so, dass der Knickwinkel zwischen Zugfahrzeug und Anhänger stabil bleibt. Der Fahrer gibt den gewünschten Einschlag nicht über das Lenkrad vor, sondern über den großen drehbaren Steller des Bediensystems MMI.

Der Anhängerrangierassistent arbeitet innerhalb eines bestimmten Geschwindigkeitsbereiches und kann drohende Kollisionen des Fahrzeuges mit dem Anhänger durch Begrenzung auf maximal zulässige Knickwinkel verhindern. Er adaptiert sich selbsttätig auf Anhänger unterschiedlicher Größe.

Die Lichttechnologien von heute

Audi ist die führende Marke in der Lichttechnologie für den Automobilbereich. Seit vielen Jahren treibt das Unternehmen den Fortschritt entscheidend voran – vom LED-Tagfahrlicht zu den LED-Scheinwerfern, die heute in mehreren Baureihen verfügbar sind. D

Die Scheinwerfer prägen als wesentliche Designmerkmale das Erscheinungsbild der Audi-Modelle stark mit. Mit ihrer guten Fahrbahn-Ausleuchtung tragen sie in hohem Maße zur aktiven Sicherheit bei. Technologien wie das adaptive light reagieren schon heute auf die Umwelt und auf andere Verkehrsteilnehmer.

Xenon plus-Scheinwerfer

Xenonscheinwerfer sind Gasentladungslampen. In einem dickwandigen, mit Xenongas gefüllten Quarz-Glaskolben, dem so genannten Brenner, sind zwei Wolfram-Elektroden eingeschmolzen, zwischen denen ein konzentrierter Lichtbogen brennt. Die Xenon-Edelgasfüllung, die bis zu 100 bar Druck ausübt, leuchtet eher violett, Metallsalze in der Füllung des Glaskolbens senken seine hohe Farbtemperatur auf den Bereich des Tageslichts ab.

Xenonscheinwerfer liefern ein viel helleres Licht und eine bessere Ausleuchtung als Halogenscheinwerfer mit Glühlampen. Dabei ist ihr Energieverbrauch, den Bedarf des Vorschaltgeräts mitgerechnet, etwa 20 Prozent niedriger und ihre Lebensdauer wesentlich länger. Bei Audi werden nur noch quecksilberfreie Xenonlampen eingesetzt. Audi ist auch hier Vorreiter und hat die umweltfreundliche Technologie seit 2008 sukzessive in allen Modellen eingeführt. Nicht zuletzt durch diese Initiative werden ab 2012 EU-weit quecksilberhaltige Xenonlampen verboten.

Audi bietet in sämtlichen Modellen seiner Palette so genannte Xenon plus-Scheinwerfer an, optional oder auch serienmäßig. Bei dieser Technologie generiert ein einziger Brenner das Abblend- und Fernlicht, der Wechsel erfolgt über eine schaltbare Blende. Für das adaptive light wird das Xenonmodul auch elektromechanisch geschwenkt.

adaptive light

Das adaptive light ist eine Technologie von Audi für die Xenon plus-Scheinwerfer, es steht in verschiedenen Ausführungen bereit. Bei den Topmodellen A6, A7 Sportback und A8 managt sein Steuergerät die schwenkbaren Xenon plus-Module so, dass sie für Stadt, Landstraße und Autobahn immer das perfekte Licht liefern. Der Fahrer kann seine Arbeitsweise über das Fahrdynamiksystem Audi drive select einstellen. Das Allwetterlicht, in die Hauptscheinwerfer integriert, ersetzt die Nebelscheinwerfer.

Ein besonders attraktiver Bestandteil des adaptive light ist die gleitende Leuchtweitenregulierung. Eine Videokamera vor dem Innenspiegel erkennt vorausfahrende und entgegenkommende Fahrzeuge an ihrer Beleuchtung. Um ihre Fahrer nicht zu blenden, passt ein Rechner das eigene Licht an – durch einen weichen Übergang, der immer so viel Ausleuchtung wie möglich zulässt.

Ein technologischer Durchbruch von Audi ist die Vernetzung des Scheinwerfer-Steuergeräts mit der optionalen MMI Navigation plus. Das Navigationssystem liest die Streckendaten im Voraus und gibt sie an den Lichtrechner weiter – so wird etwa das Autobahnlicht mit seiner höheren Sichtweite schon auf der Auffahrt zur Schnellstraße aktiv. Vor Kreuzungen schaltet das System selbsttätig die Abbiegeleuchten ein; in Ländern wie England stellt es die Scheinwerfer von Rechts- auf Linksverkehr um.

Für viele Modelle von Audi steht der Fernlichtassistent bereit, der eine kleine Kamera im Innenspiegel nutzt. Er erkennt entgegenkommende Fahrzeuge und Ortschaften an ihrer Beleuchtung und wechselt selbsttätig zwischen Fern- und Abblendlicht.

LED-Tagfahrlicht und LED-Heckleuchten

Das Tagfahrlicht aus weißen Leuchtdioden ist ein Audi-Feature, welches das Design der Autos unterstreicht und zugleich die Sicherheit erhöht. Zum ersten Mal kam es 2004 an der Luxuslimousine Audi A8 W12 zum Einsatz, heute steht es für jedes Modell bereit.

In fast allen Fällen ist das LED-Tagfahrlicht in die Scheinwerfer integriert, in ganz unterschiedlichen Ausprägungen. Der A1 etwa nutzt pro Einheit eine einzige Leuchtdiode, die ihr Licht in einen transparenten Kunststoffschlauch, einen so genannten Lichtleiter, schickt – er erzeugt eine homogene Kontur. Beim A7 Sportback erscheint das Tagfahrlicht der optionalen LED-Scheinwerfer ebenfalls linear, doch es wird von 18 einzelnen LEDs und einem vorgelagerten Kunststoffkörper erzeugt.

Licht-emittierende Dioden sind Halbleiter, die elektrische Energie unmittelbar in Licht umwandeln können; sie arbeiten besonders effizient. Das LED-Tagfahrlicht von Audi kommt mit wenigen Watt Leistungsaufnahme aus, es ist extrem langlebig und praktisch wartungsfrei.

Für alle Modelle liefert Audi die Heckleuchten in LED-Technologie, serienmäßig oder optional. Sie erzeugen ein Lichtbild, das unverwechselbar wirkt und in vielen Fällen dreidimensionale Effekte erzielt. Anders als Glühlampen erreichen die Leuchdioden ihre volle Leuchtstärke blitzschnell und verzögerungsfrei – wenn der Fahrer rasch bremsen muss, gewinnt der Hintermann wertvolle Sekundenbruch­teile. Bei 100 km/h Geschwindigkeit verlängert sich die Strecke, auf der er bremsen kann, um fast 6 Meter.

Besonders aufwändig sind die Heckleuchten beim Audi-Flaggschiff A8 gestaltet. Mit Ausnahme des Rückfahrlichts bestehen sie komplett aus Leuchtdioden, in jeder Einheit arbeiten 72 LEDs. In vielen Bereichen sind so genannte Chip-on-board-LEDs im Einsatz, die sich mit hoher Präzision eng nebeneinander packen lassen. Das Schlusslicht, das pro Einheit nur 9 Watt Leistung aufnimmt, bildet eine trapezförmige Kontur, die als gleichmäßig homogenes Band erscheint. Sein oberes Segment besteht aus einem Lichtleiter; eine genarbte reflektierende Freiformfläche dient als unterer Teil.

Im Inneren des Trapezes ist das Bremslicht untergebracht, das aus fünf Segmenten besteht. Wenn der A8 stark verzögert, blinkt es mit hoher Frequenz auf, um den nachfolgenden Verkehr zu warnen; wenn die Limousine zum Stillstand gekommen ist, wird das Warnblinklicht aktiviert.

LED-Scheinwerfer

Die LED-Scheinwerfer sind ein Technikfeld, auf dem Audi weit vor dem Wett­bewerb liegt. Ihre Einführung fand 2008 beim Hochleistungssportwagen R8 statt; seitdem hat die Marke mit den Vier Ringen ihren Vorsprung immer weiter ausgebaut. Die LED-Scheinwerfer fokussieren den Vorsprung durch Technik auf sichtbare und erlebbare Weise.

Mit etwa 5.500 Kelvin Farbtemperatur ähnelt das LED-Licht dem Tageslicht, deswegen lässt es die Augen kaum ermüden. Die Leuchtdioden sind wartungsfrei und auf die Lebensdauer des Fahrzeugs ausgelegt. In puncto Effizienz brillieren sie durch geringe Energieaufnahme – das Abblendlicht etwa beansprucht pro Einheit nur rund 40 Watt, noch weniger als die bereits hocheffizienten Xenon plus-Scheinwerfer.

Die innovative Technologie der LED-Scheinwerfer führt zu einem radikal neuen Design. Beim Audi A8 etwa setzt sich das Abblendlicht aus zehn einzelnen Modulen zusammen; sie ziehen sich unter dem „wing“, der schwingenförmigen Chromkontur, in einem Bogen durch den Scheinwerfer. Gleich unter ihnen liegen in einem zweiten Bogen jeweils 22 weiße und gelbe LEDs für Tagfahrlicht und Blinker. In der so genannten Dickwand-Technik ausgeführt, erscheinen sie für den Betrachter als homogen durchgängige Lichtbänder.

Oberhalb des „wing“ ist das Fernlicht untergebracht. Es wird von zwei starken Vier-Chip-LEDs und einem Freiflächen-Reflexionssystem erzeugt; eine Assistenzfunktion schaltet zwischen Abblend- und Fernlicht um. Weitere Hochleistungs-LEDs generieren das Autobahn- und das Abbiegelicht.

LEDs werden nicht besonders heiß: Rote Leuchtdioden verkraften etwa 120, weiße 150 Grad Celsius – viel weniger als Halogenscheinwerfer, die bis zu 400 Grad Temperatur erzeugen. Die Audi-Konstrukteure müssen deshalb dafür sorgen, dass die LEDs ihre Wärme gezielt an die Scheibe der Scheinwerfer abgeben, um sie im Winter frei von Schnee und Beschlag zu halten.

Audi hat ein Simulationsprogramm entwickelt, dass die Luftströme dreidimensional zeigt; der Ingenieur sieht sie mit einer 3D-Brille auf einem entsprechenden Monitor.

LED-Scheinwerfer im Audi R 18 TDI

Audi betrachtet den Motorsport als ideales Testlabor für seine Technologien, das gilt auch für die Fahrzeugbeleuchtung. Der Audi R 18 TDI, der siegreiche Le Mans-Rennwagen des Jahres 2011, führt vor, welch großes Potenzial die LED-Technik besitzt – seine Scheinwerfer sind extrem hell, sehr leicht und perfekt gekühlt. Sie entstanden in enger Zusammenarbeit zwischen den Spezialisten von Audi Sport und den Ingenieuren der Serienentwicklung.

Das Reglement des 24 Stunden-Rennens in Le Mans gewährt große Freiheiten, die es auf der Straße nicht gibt – Audi hat sie voll genutzt. Die beiden LED-Frontscheinwerfer des R 18 TDI leisten mehr als jeweils 100 Watt, etwa dreimal so viel wie im Straßen-Pkw. Ihr Licht zeichnet einen Kegel, der die ganze Fahrhbahn hell und gleichmäßig ausleuchtet, und reicht weiter als einen Kilometer. Ähnlich wie bei der Beleuchtungsstärke von über 1.000 Lux gilt hier etwa Faktor fünf bis sieben gegenüber den Serienautos.

Die Rennwagen-Scheinwerfer kommt ohne elektrische Kühlung aus. Der Fahrtwind tritt durch einen unten platzierten Einlass ein und durchströmt einen Luftkanal, um dann oben im Scheinwerfer wieder auszutreten. Unterwegs nimmt der kühle Luftstrom die Wärme der LEDs auf, die von kleinen Kühlelementen aus Graphitschaum abgeführt wird – sie haben nur einen Quadratzentimeter Größe, arbeiten jedoch hochwirksam. Der Unterbau der Reflektoren und weite Teile des Gehäuses bestehen aus Kohlenstofffaser-verstärktem Kunststoff, jeder Scheinwerfer wiegt nur etwa zwei Kilogramm.

Die Lichttechnologien von morgen

Audi entwickelt schon heute die Lichttechologien von morgen. In Zusammen­arbeit mit den Exterieur- und Interieur-Designern denken die Ingenieure in viele verschiedene Richtungen, der Kreativität sind kaum Grenzen gesetzt.

Zwei zentrale Themen jedoch zeichnen sich schon jetzt ab: Das Audi-Fahrzeuglicht von morgen wird noch intensiver auf die Bedingungen der Umwelt reagieren, es wird auf vielseitige Weise mit ihr kommunizieren und so die aktive Sicherheit weiter erhöhen. Und es wird durch neue dynamische Funktionen noch attraktiver werden.

Matrix Beam

Matrix Beam ist die Scheinwerfer-Technologie der Zukunft von Audi. Ihr Prinzip besteht darin, das LED-Licht in eine Vielzahl separater Quellen aufzuteilen. Die kleinen Einzel-Dioden, die mit vorgeschalteten Linsen oder Reflektoren zusammenarbeiten, liefern in jeder Sitation exzellente Ausleuchtung, ohne dafür eine Schwenk-Mechanik zu benötigen – sie werden je nach Situation einzeln zu- und abgeschaltet beziehungsweise gedimmt.

Die Matrix Beam-Scheinwerfer erhalten ihre Informationen von einer Kamera, vom Navigationssystem sowie von weiteren Sensoren. Wenn die Kamera andere Fahrzeuge oder die Beleuchtung von Siedlungen erfasst, blenden die neuen Scheinwerfer das Fernlicht, das aus mehreren Sektoren aufgebaut ist, im entsprechenden Teilbereich gezielt aus. Sie sind im Voraus über den Verlauf der Straße informiert und können ihre Ausleuchtung an die Witterungsbedingungen – etwa Regen oder Nebel – anpassen.

In den vergangenen beiden Jahren hat Audi die Matrix Beam-Technologie in einer Reihe von Showcars präsentiert – in sehr unterschiedlichen optischen und technischen Ausprägungen. Bei der Anzahl der Einzel-LEDs, bei ihrem Arrangement und bei Größe und Design der Scheinwerfer eröffnet sie ein weites Feld faszinierender Möglichkeiten.

In technischer Hinsicht bringt das Matrix Beam-Prinzip neue, spannende Herausforderungen mit sich. Sie betreffen die extrem geringen Toleranzen bei Fertigung und Montage der Bauteile, ihre Ansteuerung und ihre Abgrenzung zueinander, die Gesamt-Effizienz des Pakets, die Homogenität des Lichtkegels und die Luftführung in den Scheinwerfern.

Audi kann all diese Fragen bereits beantworten – die neue Technologie wird in absehbarer Zeit ihre Serien-Premiere feiern.

LED-AFS

Das Kürzel AFS steht bei Audi für “advanced frontlighting system” – es umreißt bereits die übernächste Stufe der Scheinwerfertechnologie, die künftige Weiterentwicklung von Matrix Beam. Hier geht es darum, wichtige Einzel-Objekte im Sichtbereich durch gezieltes Anstrahlen hervorzuheben. Das können Menschen oder Tiere auf der Fahrbahn sein, die vom Nachtsichtsystem erkannt worden sind, aber ebenso Verkehrsschilder, Fahrbahn- oder Baustellen­markierungen.

In der AFS-Technologie wird es notwendig sein, die LEDs zu bewegen; sie sind hier an der Spitze von Piezo-Stäben montiert. Wenn man eine Spannung anlegt, wirken die vielen kleinen, aus Piezo-Kristallen aufgebauten Plättchen zusammen – der Stab schwenkt nach oben oder nach unten. Eine weitere Lösung in der AFS-Technologie sind kleine Beamer in den Scheinwerfern, sie können Navigationspfeile auf die Straße projizieren.

Intelligente Heckleuchte

Jeder Autofahrer kennt die Situation aus eigenem Erleben: Wenn die Sicht schwindet – durch Regen, Nebel oder Schnee –, verringert man intuitiv den Abstand zum Vorausfahrenden: Man fährt näher auf, um die Rückleuchten nicht aus den Augen zu verlieren. Das aber kann sehr gefährlich werden, wenn der Vordermann bremst.

Audi löst das Problem durch seine intelligenten Heckleuchten. Ein neu entwickelter Sichtsensor erkennt die Sichtweite und erhöht, wenn erforderlich, den Lichtpegel. Der Hintermann sieht die Rückleuchten weiterhin hell und hat keinen Grund, den Abstand zu verringern. Der Sichtsensor kann im Heck des Fahrzeugs platziert sein, wo er die Gischt misst, welche die Räder aufwirbeln. Alternativ eignet er sich auch zum Einbau an der Front, in diesem Fall würden seine Messergebnisse entsprechend umgerechnet werden.

Laser-Nebelschlusslicht

Das Laser-Nebelschlusslicht erfüllt eine ähnliche Aufgabe wie die intelligente Heckleuchte: Von einer Laserdiode am Fahrzeugheck erzeugt, präsentiert es dem Hinterherfahrenden ein helles, klares Signal und hält ihn dadurch auf Distanz.

Bei guter Sicht erscheint das fächerförmig und leicht nach unten abgestrahlte Laser-Nebelschlusslicht als rote Linie auf der Straße. Ihre Länge ändert sich mit dem Abstand zum Fahrzeug, in 30 Meter Entfernung entspricht sie etwa dessen Breite. Schon dieses Signal fordert den Hintermann ummissverständlich auf, ausreichend Abstand zu halten – wie eine Stopplinie.

Im Nebel oder in der Regengischt verwandelt sich die Linie in ein Dreieck – die Laserstrahlen treffen auf die Wasserpartikel in der Luft und werden an ihnen sichtbar. Das Laser-Nebelschlusslicht wirkt hier wie ein großes Warndreieck. Generell besitzt Laserlicht sehr interessante Potenziale, auch für den Einsatz in den Frontscheinwerfern.

Wischender Blinker

Auch beim wischenden Blinker geht es darum, eindeutige Signale an die Umwelt zu senden. Bei den Blinkern von heute ist dies oft nicht der Fall – wenn das Fahrzeug teilweise verdeckt oder eine Blinkleuchte ausgefallen ist, kann der Hintermann nicht erkennen, ob er es mit Warn- oder Richtungsblinken zu tun hat.

Die neue Blink-Technologie von Audi ist smarter. Beim Richtungsblinken wischt ihr Licht immer zur Außenseite – eine Information, die auch aus größerer Entfernung klar und rasch zu erkennen ist. Realisiert wird sie durch eine Reihe horizontaler LEDs, die blockweise nacheinander angesteuert werden.

OLED-Technologie

Mit der OLED-Technologie leistet Audi einmal mehr Pionierarbeit in der Fahrzeug-Beleuchtungstechnologie. Die Abkürzung steht für den Begriff “organic light emitting diode”. Anders als heutige LEDs, die aus Halbleiter-Kristallen bestehen, handelt es sich hier um einen organischen Stoff.

Im Ausgangszustand ist das Material pastös; es wird sehr dünn – im Bereich von Mikrometern – auf eine extrem plane Oberfläche, etwa hochpoliertes Displayglas, aufgetragen. Wenn man nun eine elektrische Spannung anlegt, geben die Moleküle, die in der Paste eingeschlossen sind, Photonen ab – die Fläche leuchtet auf. Je nach Verteilung der Spannung geschieht dies homogen, mit gezielten Hell-Dunkel-Effekten oder auch mit dynamischer Bewegung.

OLED-Flächen lassen sich nur bis zu einem relativ geringen Radius biegen, was ihrer flächigen Verwendung auf der Oberfläche der Karosserie Grenzen setzt. Sehr gut eignen sie sich hingegen für den Einsatz im Interieur oder in den Rückleuchten. Versuchsweise haben die Audi-Ingenieure eine Leuchteneinheit aufgebaut, in der mehrere OLED-Flächen aufrecht hintereinander stehen – mit faszinierenden dreidimensionalen Effekten. Weil das Material nur maximal 80 Grad Celsius verträgt, bedürfen OLED-Leuchten eines umfangreichen Thermomanagements.

Das Außenlichtdesign in OLED-Technologie, das Audi anstrebt, wird ebenso intelligent wie attraktiv sein. Vorstellbar ist beispielsweise ein Szenario, bei dem das Licht auf den Fahrer reagiert, wenn er auf sein Auto zugeht – es bewegt sich mit ihm und zeigt ihm die wichtigen Fahrzeugkonturen oder den Türgriff. Wenn der Fahrer einsteigt, wird eine dezente OLED-Beleuchtung im Innenraum aktiv. Die neue Technologie wird das Auto nicht in eine rollende Lichtskulptur verwandeln, aber sie wird Nutzen und Emotionen zugleich erzeugen.

OLED-Swarm

Ein sehr weit gedachtes Szenario innerhalb der OLED-Technologie ist der “swarm” (Schwarm). In diesem Modell haben die Audi-Ingenieure das Heck eines Fahrzeugs in eine große, durchgängige Lichtfläche verwandelt. Auf ihr fluktuieren zahllose kleine Lichtpunkte – wie Fische in einem Schwarm.

Die Manöver der roten Punkte orientieren sich an der Bewegung des Fahrzeugs. Wenn es nach rechts abbiegt, fließen sie nach rechts, beim Bremsen strömen sie schnell nach vorne; je schneller das Auto fährt, desto rascher bewegen sie sich. Der Hintermann kann dadurch jederzeit auf den ersten Blick erkennen, was der Fahrer vor ihm unternimmt – der OLED-Swarm vereint einen hochattraktiven Effekt mit einem konkreten Sicherheits-Plus.

MID-Technologie

Hinter dem Kürzel MID verbirgt sich der Begriff “moulded interconnected devices” – zu Deutsch etwa: spritzgegossene Schaltungsträger. Die neuen Bauteile erschließen Audi in der Licht-Technologie die dritte Dimension. Mit ihnen können die Ingenieure und Designer Leuchtmittel in jeder beliebigen Form entwickeln – ein gewaltiger Fortschritt gegenüber den zweidimensionalen Platinen von heute.

Die Grundlage der MID-Technologie ist ein neuartiger Kunststoff, der eine metallorganische Komplexverbindung einschließt. Im ersten Schritt wird er per Spritzguss in die gewünschte Form gebracht. Im zweiten Schritt schreibt ein Laser das Schaltungsbild auf das Werkstück. Dabei verdampft die oberste Polymerschicht; die Metallisierungskeime, die für Metalle haftend sind, werden freigelegt. Bei der Galvanisierung, dem dritten Schritt, entstehen die Leiter­bahnen. Ihre Schichtdicken genügen, um LEDs zu bestromen.

Das erste Ergebnis der MID-Technologie bei Audi ist eine Leuchtkugel von etwa 15 Zentimeter Durchmesser. Aus zwei vielfach durchbrochenen Halbschalen zusammengesetzt, integriert sie 52 LEDs. Noch muss sich die neue Technologie in der Erprobung bewähren – unter den Belastungen, denen sie im Auto ausgesetzt sein wird. Doch schon heute schwärmen die Audi-Entwickler von der absoluten Design-Freiheit, die ihnen mit das MID-Prinzip eröffnet.

Car-to-X-Kommunikation

Die künftige Car-to-X-Kommunikation – die Vernetzung der Fahrzeuge miteinander und mit der Verkehrsinfrastruktur per Funk – bietet auch bei der Beleuchtung große Potenziale. Eines von vielen vorstellbaren Szenarien ist der Stopp an einer roten Ampel oder in einem Stau. Während seiner Dauer werden die Scheinwerfer stark gedimmt oder ganz abgeschaltet, was Energie spart und mögliche Belästigungen für andere Verkehrsteilnehmer vermeidet.

Wenn Autos ihre Daten direkt miteinander austauschen, können sie die Leuchtkraft ihrer Scheinwerfer aufeinander abstimmen – etwa im dichten Kolonnenverkehr oder auch an Kreuzungen. Die Straße wird dann immer exzellent ausgeleuchtet, ohne jede Blendung für die Fahrer.

Die by wire-Technologie

Einen völlig neuartiges Forschungsgebiet der Fahrzeugsteuerung und –bedienung zeigt die by wire-Technologie – der Ersatz von mechanischen und hydraulischen Bauteilen durch elektrische Komponenten (by wire: per Draht). Die Vorentwicklung von Audi beschäftigt sich intensiv mit der neuen Technik; schon der A2 concept, das Showcar von der IAA 2011, hatte sie an Bord.

Das jüngste Projekt ist ein Technikmodell auf Basis des R8 e-tron, bei dem die Lenkung, die Bremsen und die Wahl der Fahrstufen elektrisch erfolgen.

Steer by wire

Das Technikmodell kommt ohne Lenksäule aus – ein Sensor am Lenkrad erkennt die Drehbewegungen, ein Elektromotor setzt sie am Lenkgetriebe um. Das präzise und fein differenzierte Lenkgefühl, das der Fahrer gewohnt ist, bleibt erhalten oder wird sogar weiter verbessert; ein kleiner E-Motor am Steuer simuliert es auf Basis der Kräfte, die am Lenkgetriebe wirken. Per Tastendruck kann der Fahrer verschiedene Übersetzungen und Lenkungs-Setups wählen. Darüber hinaus kann die Steer by wire-Technologie, mit anderen Systemen vernetzt, zahlreiche Korrektur- und Assistenzfunktionen integrieren.

Die by wire-Lenkung ermöglicht verschiedene Formen des Packagings. So kann beispielsweise in Fahrzeugen mit quer eingebauten Motoren das Lenkgetriebe vor den Motor verlegt werden, was zu neuen Spielräumen im Vorderwagen führt. Sie macht es möglich, das Lenkrad zeitweilig eng an das Cockpit heranzuziehen – das verbessert den Komfort beim Ein- und Aussteigen ebenso wie die Sicherheit bei einem Frontalcrash. Der Entfall der Lenksäule schafft im Cockpit Platz für neue Innenraum- und Bedienkonzepte, zudem macht er die Entwicklung und Fertigung von links- und rechtsgelenkten Autos einfacher und effizienter.

Brake by wire

Die Brake by wire-Technologie bietet unterschiedliche Möglichkeiten. Sie beginnen mit einem hydraulischen System, in dem der Druckaufbau vom Pedal entkoppelt wird, und reichen bis zu elektromechanischen Radbremsen. Das Technikmodell nutzt an der Vorderachse die Technologie der so genannten Spindelbremse. Hier drücken elektrisch betätigte Kugelgewindetriebe die Beläge blitzschnell an die Scheibe.

Elektromechanische Bremsen vereinfachen das Vorderwagen-Packaging, weil sie die voluminösen und gewichtigen hydraulischen Bauteile überflüssig machen. Im Innenraum lässt sich das starre Bremspedal durch einen kleinen Hebel oder durch eine Sensorfläche ersetzen, an der die Kräfte simuliert werden – beide Lösungen wirken sich beim Crash positiv aus.

Für den Kunden bringt die neue Technologie das große Plus der hochpräzisen Regelung - hilfreich im Zusammenspiel mit den Fahrwerks- und Assistenz­systemen - und zahlreiche Inividualisierungsmöglichkeiten. Zudem entfallen die so genannten Restbremsmomente, also das leichte Schleifen der Beläge an den Scheiben, wie es bei hydraulischen Bremsen auftreten kann. In Elektrofahrzeugen wie dem R8 e-tron erlaubt eine elektromechanische Anlage das perfekte Überblenden zwischen elektrischer Rekuperation und mechanischem Bremsen.

Beim Thema Brake by wire ist die Gesetzeslage unproblematisch: Autos mit elektromechanischen Radbremsen sind in Europa zulassungsfähig, wenn sie zwei voneinander unabhängige Spannungsversorgungen haben.

Shift by wire

Mit dem Thema Shift by wire besitzt Audi weitreichende Erfahrungen – schon der A2 1.2 TDI von 2001 hatte ein automatisiertes Getriebe an Bord, dessen Hydraulik-Einheit ihre Kommandos auf elektrischem Weg erhielt. Ähnliches gilt heute für die R tronic des Audi R8 und für die Achtstufen-tiptronic, die im Flaggschiff A8 arbeitet. Für künftige Assistenz-Technologien wie automatisiertes Einparken und pilotiertes Fahren bieten by wire-Getriebe eine exzellente Basis.

Quelle: Audi