Assistent, Baukasten, Chamäleon

Sensoren im Sitz: Gesundheitscheck am Steuer

Bereits jetzt verfügen viele Fahrzeuge über integrierte Sensoren, die etliche elektronische Assistenzfunktionen ermöglichen – und dabei auch das Befinden der Passagiere ins Visier nehmen. Beispiele dafür sind Systeme, die eine aufkommende Müdigkeit des Fahrers erkennen. Als Indizien dafür dienen eine nachlassende Konzentration und länger werdende Reaktionszeiten bei bestimmten Verkehrssituationen. Die Technik erkennt das unter anderem am Lenkverhalten, der Verwendung der Pedale oder an einem ungewöhnlich häufigen Augenblinzeln. Künftig soll die Sensorik im Wagen noch mehr über den körperlichen Zustand des Fahrers verraten – und dessen Gesundheit permanent überwachen. So könnten im Sitz oder Lenkrad eingefügte Messfühler den Blutzuckerwert oder die Sauerstoffsättigung des Bluts messen – und sogar erste Anzeichen eines bevorstehenden Herzinfarkts erkennen.

Wie das gelingen kann, untersuchen Forscher bei BMW seit Ende 2024 in einem gemeinsamen Projekt mit Medizinern der Berliner Universitätsklinik Charité, unter anderem in klinischen Studien. Die Berliner Universitätsmediziner versprechen sich von der standardisierten Messung körperlicher Funktionen unter anderem neue Erkenntnisse zur Früherkennung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Die Fahrzeugforscher von BMW haben das Ziel, die Sicherheit beim Fahren weiter zu erhöhen. So soll die Elektronik des Wagens, wenn sie die Gefahr eines medizinischen Notfalls erkennt, nicht nur den Fahrer frühzeitig davor warnen, sondern etwa bei einem Herzinfarkt am Steuer das Auto selbsttätig zum Stehen bringen und ärztliche Hilfe rufen.

Den Prototyp eines mobilen medizinischen Monitoringsystems hat ein Forscherteam um Thomas Deserno, Direktor des Peter L. Reichertz Instituts für Medizinische Informatik der Technischen Universität Braunschweig zusammen mit Wissenschaftlern der Medizinischen Hochschule Hannover in ein Testfahrzeug integriert. Das „Smartcar“ ist mit Sensoren zur Messung von Herz- und Atemfrequenz ausgestattet und kann unterwegs ein EKG aufzeichnen. Ein neuronales Netz führt dann die erfassten Daten zusammen und wertet sie aus.

Luftlose Reifen: Viele Pannen sind passé

Wer hin und wieder längere Strecken auf der Autobahn unterwegs ist, kennt die am Fahrbahnrand liegenden Reifenfetzen. Auch wenn es nicht immer gleich zu einem großen Knall kommt und der Gummischlauch platzt, zählen defekte Reifen doch zu den häufigsten Arten von Fahrzeugpannen, mit denen sich Autofahrer herumplagen müssen. Reifen ohne Luftfüllung sollen diesem Problem ein Ende bereiten. Entwickelt haben diese Technik, die durch eine besondere Struktur von Rad und Reifen sowie einem besonderen Mix verschiedener Materialien gekennzeichnet ist, Forscher des französischen Pneu-Herstellers Michelin. Luftlose Reifen sind sehr robust und hochgradig elastisch, wodurch sie Stößen und Stichen besonders gut widerstehen können.

Smarte Vernetzung: der digitale Co-Pilot

Durch sogenannte V2X-Technik (V2X: „Vehicle to everything“) kommunizieren Fahrzeuge untereinander sowie mit der gesamten Infrastruktur entlang der Strecke. Intelligente Ampeln könnten ihre Rot- und Grünphasen dadurch automatisch an den Verkehrsfluss anpassen, Parkplätze ließen sich vom Auto unterwegs reservieren und der Wagen könnte eigenständig den Wetterbericht auswerten, um etwa vor rutschigen Straßen zu warnen.

Die technische Basis für solche Systeme entwickeln unter anderem große Elektronikkonzerne in Fernost, etwa das südkoreanische Unternehmen LG Electronics und der ebenfalls in Südkorea beheimatete Automobilhersteller Hyundai. Durch eine Anbindung von Elektrofahrzeugen an das Stromnetz ließe sich überdies kontrolliert elektrische Energie zwischen der Autobatterie und dem Versorgungsnetz austauschen. Das würde dazu beitragen, das Stromnetz etwa bei einer Überlastung oder sehr starker Einspeisung von Wind- oder Solarstrom zu stabilisieren.

Modulare Fahrzeuge: im Nu ein anderes Modell

Viele Menschen, die ein neues Auto kaufen, orientieren sich bei der Wahl des Modells am größtmöglichen Bedarf – also zum Beispiel daran, was auf einer Urlaubsreise mit der ganzen Familie an Gepäck und Personen zu transportieren ist. Doch meist ist in ein darauf zugeschnittenes Fahrzeug überdimensioniert, etwa bei der Fahrt zur Arbeit oder zum wöchentlichen Einkauf. Durch Abo-Konzepte, bei denen man je nach Nutzung auf eine bestimme Art von Fahrzeug zugreifen kann, ließe sich dieses – umweltbelastende und unnötig Energie verbrauchende – Manko beheben. Doch Forscher arbeiten zudem an einer anderen Technik: dem modularen und damit leicht veränderbaren Aufbau von Autos.

Die Idee hinter diesem Ansatz, der unter anderem in den Labors von Volkswagen entwickelt wird: Besitzer eines modularen Automobils sollen dieses künftig durch wenige Handgriffe in verschiedene Fahrzeugmodelle verwandeln können. So ließe sich auf der Grundlage ein und desselben Chassis entweder ein wendiger Kleinwagen, ein geräumiger Kombi oder ein sportliches Cabrio gestalten. Während etwa unter der Woche ein kompaktes Stadtfahrzeug zur Verfügung stünde, könnte so am Wochenende ein geräumiges Familienmodell vor der Garage stehen.

Forscher am Institut für Fahrzeugkonzepte des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Stuttgart haben im Rahmen des Projekts „U-Shift“ demonstriert, wie sich so eine modulare Technik realisieren lässt – anhand eines futuristisch wirkenden, autonom fahrenden Nutzfahrzeugs, das sich durch Austauschen einzelner Komponenten von einem Lastwagen zu einem Kleinbus machen lässt und umgekehrt.

Mobility-as-a-Service: alles in einer App

Im Rahmen von neuen Mobilitätsdiensten ließen sich verschiedene Arten der Fortbewegung nahtlos verbinden: zum Beispiel das Ausleihen eines für einen bestimmten Zweck geeigneten Fahrzeugs oder eines Fahrrads, den Umstieg auf öffentliche Verkehrsmittel wie Bus, Zug oder Straßenbahn oder künftig vielleicht auch fahrerlose Shuttle-Dienste mit autonomen Taxis. Im Fachjargon wird das als Mobility-as-a-Service (MaaS) bezeichnet. Dank intelligenter Algorithmen könnte eine eigens dafür entwickelte App stets aktuell voraussagen, welche Kombination von Verkehrsmitteln während einer Reise am schnellsten oder preisgünstigsten zum Ziel führt – und diese Option, falls gewünscht, auch gleich eigenständig buchen.

Hyperpersonalisierung: ein Zuhause auf Rädern

Die Integration von Künstlicher Intelligenz ermöglicht es dem Auto, sich an Bedürfnisse und Eigenheiten seines Nutzers anzupassen. Ein Konzept dafür haben etwa Forscher bei Mercedes-Benz entwickelt. Demnach ist das Fahrzeug mit Systemen zu Hause und am Arbeitsplatz vernetzt und lernt die Routinen seines Besitzers kennen. So kann es ihm bei Start ein passendes Ambiente bieten, mit bereits programmiertem Fahrtziel im Navi.

Außerdem soll das Auto feinfühlig die Stimmung des Fahrers erkennen. Ist er gestresst oder aufgeregt, könnte es ihm Entspannungsmusik oder eine beruhigende Beleuchtung im Wagen vorschlagen. Bemerkt der Wagen, dass die Konzentration am Steuer nachlässt, könnte er einen erfrischenden Duftstoff versprühen. Um Tristesse für Alleinreisende auf langen Fahrten im Wagen zu vermeiden, könnte die Künstliche Intelligenz hingegen anregende Gespräche mit dem Fahrer führen.

Chamäleon auf Rädern: wandelbare Wagenfarbe

Die Möglichkeit, die Farbe des eigenen Wagens beliebig zu wechseln, treibt die Personalisierung im Automobil auf die Spitze. Eine Technik dafür hat BMW entwickelt. Sie basiert auf einer elektronischen Tinte, sogenannter E-Ink, die in einer auf die Karosserie aufgebrachten Folie enthalten ist. Das Funktionsprinzip gleicht dem beim farbigen Display eines E-Readers, also eines elektronischen Lesegeräts. Mehrere Millionen winziger Kapseln in der Folie sind mit unterschiedlichen Farbpigmenten gefüllt. Diese sind entweder negativ oder positiv geladen und lassen sich durch Anlegen einer elektrischen Spannung so zueinander anordnen, dass ein bestimmter Farbeindruck auf dem Fahrzeug entsteht. In der Wissenschaft ist dieser Effekt als Elektrophorese bekannt.

Um ihn am Auto zu realisieren und auch ein Spiel von Licht und Schatten abzubilden, ist eine sehr präzise Herstellung und Aufteilung der E-Ink-Folie erforderlich. Der Münchner Autobauer will in wenigen Jahren erste Fahrzeuge mit Chamäleon-Effekt auf den Markt bringen. Ihre Farbe ließe sich nicht nur aus ästhetischen Gründen variieren, sondern auch, um die Klimatisierung im Wagen zu unterstützen: Denn eine helle Hülle bleibt auch an sonnigen Sommertagen vergleichsweise kühl, während sich eine dunkle Karosserie im Sonnenlicht stärker erwärmt.

Rollende Schlafkapseln: im Bett ans Ziel

Autos, die völlig eigenständig fahren, sind noch etliche Jahre entfernt (siehe Interview S. 20, „.Das Erkennen von Unfällen und Baustellen ist noch nicht ausgereift“), doch die Entwickler wagen bereits einen Blick in die Zukunft des autonomen Fahrens. Das könnte ein Auto in ein mobiles Schlafzimmer verwandeln. Rollende Ruhelager würden ihre Passagiere, wenn sie das so wünschen, über Nacht ans Ziel bringen. Dafür wären sie mit Betten und Verdunkelungssystemen ausgestattet. Alternativ könnte ein ausfahrbarer Schreibtisch das Arbeiten während der Fahrt ermöglichen.

Solarzellen im Lack: direkter Draht zur Sonne

Ein Elektroauto fährt besonders klimafreundlich und kostengünstig, wenn seine Batterie mit selbst erzeugtem Sonnenstrom aufgeladen wird. Warum sollte das nicht während der Fahrt geschehen – durch in das Fahrzeug integrierte Solarzellen, die unterwegs die Energie des Sonnenlichts auffangen und in elektrische Energie verwandeln? Dafür haben Forscher bei Mercedes-Benz nun gemeinsam mit einem Partnerunternehmen eine neue Technik entwickelt. Sie basiert auf Solarzellen, die sich als ultradünne Beschichtung direkt auf das Blech der Fahrzeugkarosserie aufstreichen lässt.

Die wenige Mikrometer feine Schicht kann Solarstrom mit einem Wirkungsgrad von rund 20 Prozent erzeugen – ähnlich dem normaler Photovoltaikzellen. Über der Solarpaste ist ein spezieller Lack angebracht, der das Sonnenlicht passieren lässt und dem Nanopartikel die gewünschte Wagenfarbe verleihen. Eine solche Solarbeschichtung könnte einem E-Auto genug Strom für etliche tausend Kilometer Extra-Reichweite pro Jahr liefern – einem mittelgroßen SUV unter deutschen Klimabedingungen etwa 10.000 bis 14.000 . In sehr sonnenreichen Gegenden wären es noch deutlich mehr. ■

Menschen orientieren sich bei Entscheidungen an den Erfahrungen anderer. Dieses als „Social Proof“ bekannte psychologische Phänomen…