Adaptives Geschwindigkeitsregelsystem

Das rote Auto folgt dem blauen Auto halbautomatisch mit ACC

Ein Abstandsregeltempomat ist eine Geschwindigkeitsregelanlage in Kraftfahrzeugen, die bei der Regelung den Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug als zusätzliche Rückführ- und Stellgröße einbezieht.

In der internationalen Automobilindustrie hat sich der englische Ausdruck Adaptive Cruise Control etabliert (auf deutsch: Adaptive Geschwindigkeitsregelung), abgekürzt ACC und kommt seit dem Jahr 1998 im PKW zum Einsatz, nachdem die Laufzeit einiger wichtiger Schutzrechte auf dem Gebiet der Sensordatenerfassung, die bis dahin von privaten Erfindern gehalten wurden, endete. Das System wird ebenfalls als Automatische Distanzregelung (ADR) bezeichnet, wobei sich noch weitere Bezeichnungen verbreiten können, da Automobilhersteller ihre Systeme gerne individuell benennen, um sich besser abzugrenzen.

Technik

Bei einem Abstandsregeltempomat wird die Position und die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs mit einem Sensor ermittelt und die Geschwindigkeit sowie der Abstand des mit diesem System ausgerüsteten nachfolgenden Fahrzeugs entsprechend adaptiv mit Motor- und Bremseingriff geregelt (Längsregelung). Zur Abstandsmessung werden in den heutigen Fahrzeugen hauptsächlich Radarsensoren eingesetzt. Daneben gibt es auch Lidar-Systeme, die momentan jedoch noch zu hohe Störungen bei sichteinschränkenden Wetterlagen haben. Vorteil der Lidar-Systeme ist jedoch der deutlich günstigere Preis.

Die Radar-Systeme arbeiten mit einer Leistung von ca. 10 mW. Diese Leistung ist so gering, dass keine gesundheitlichen Auswirkungen erwartet werden können. Die Lidar-Systeme arbeiten mit nicht sichtbarem Licht und einer vergleichbar geringen Leistung, die augensicher ist (Laserklasse 1M).

Die für diese Applikation zugelassene Radarfrequenz liegt im Bereich 76-77 GHz, entsprechend einer Wellenlänge von etwa 4 mm (siehe Millimeterwelle). Neue Entwicklungen greifen jedoch auch auf den Frequenzbereich von 24 GHz zu, da diese Systeme sich günstiger herstellen lassen und somit auch die Einführung dieser Systeme in der Kompaktklasse ermöglichen. Die Lasersysteme arbeiten im Infrarotbereich.

Einsatzmöglichkeiten

Eingesetzt werden Abstandsregeltempomaten mehrheitlich in Fahrzeugen mit Automatikgetriebe, da der Gangwechsel hier selbstständig vom Getriebe ausgeführt wird. Bei Handschaltungen wird der Fahrer durch eine aufblinkende Anzeige zum Schalten aufgefordert.

Primäres Ziel ist die Komforterhöhung und Entlastung der Konzentration für den Fahrer auf langen Autobahnfahrten, aber auch im wenig flüssigen Stadtverkehr. Sekundär wird der Sicherheitsgewinn verfolgt:

• Einfache Systeme ermöglichen eine optische und akustische Warnfunktion für den Fahrer sowie eine max. Verzögerung beim Bremseingriff von bis zu 25 % der max. möglichen Verzögerung. Der Wert ist limitiert, um die Auswirkung von Fehldetektionen zu minimieren (gem. ISO 15622 – aber keine gesetzliche Vorschrift).
• Fortgeschrittene Systeme bereiten zudem die Bremsanlage auf eine evtl. folgende Notbremsung vor mit dem Ziel, den Anhalteweg zu verkürzen.
• Hochentwickelte Systeme wie die Distronic Plus der S- und CL-Klasse von Mercedes-Benz ermöglichen aufgrund ihrer höheren Messsicherheit durch ein Nahbereichsmillimeterwellenradar eine max. Verzögerung beim Bremseingriff von elektronisch begrenzten 40 % der Maximalbremskraft, erkennen auch stehende Hindernisse mit hoher Radarreflexion wie ein Stauende oder ein geparktes Fahrzeug bis zu einer Geschwindigkeit von 70 km/h und werden zudem auch bei deaktivierter Abstandsregelung autonom aktiv (siehe auch Pre-Safe-Bremse). Bei der aktuellen Lexus LS-Baureihe beträgt die Maximalbremskraft sogar 60 % und das System reagiert auch auf Hindernisse mit geringer Radarreflexion wie Tiere und Menschen, da hier zur Erkennung zusätzlich eine Infrarotkamera eingesetzt wird. Das Lexus-System führt jedoch kein autonomes Bremsmanöver aus, sondern warnt nur den Fahrer und bereitet das Fahrzeug auf eine Notsituation vor.
• Zukünftige Systeme führen sogar autonome Vollbremsungen bis zum Stillstand aus. Sie basieren wie das eben genannte Lexus-System auf Radar- und Kameratechnik gekoppelt mit Hochleistungsgefahrenrechnern. Ein weiterer Schritt wird das automatische Ausweichen und Umfahren von Hindernissen sein.

Einige Hersteller bieten inzwischen zudem eine „Follow-to-Stop“-Funktion an, welche das Fahrzeug bis zum Stillstand abbremsen und selbstständig (nach Fahrerbestätigung durch Antippen des Fahrpedals) bis zu der vom Fahrer vorgegebenen Geschwindigkeit wieder beschleunigen kann. Hierzu werden manchmal zusätzliche Sensoren für den Nahbereich eingesetzt. Diese Funktion dient dem Komfortgewinn des Fahrers in Städten und im Stau auf der Autobahn.

Stern TV-Reportage^[1]

Der Abstandsregeltempomat der aktuellen S-Klasse (W221) sorgte im November 2005 bei einem Test der Auto Bild in Zusammenarbeit mit DaimlerChrysler für Aufsehen. Bei diesem Test sollte das neue Abstandsregelsystem der S-Klasse vorgeführt werden, das den Fahrer schon vor Hindernissen warnt, auch wenn diese für ihn noch nicht zu erkennen sind (z. B. im Nebel) und den Bremsdruck soweit erhöht, dass ein Unfall vermieden wird. Das kombinierte Brems- und Radarsystem ist eine Entwicklung von Continental Automotive Systems, einem Tochterunternehmen des Automobilzulieferers Continental AG. Zugegen war auch der Stern-TV-Reporter Jürgen Brand mit einem Kamerateam.

Die Fahrsituation im Nebel konnte nur in einer Halle simuliert werden, die im Normalfall für Crashtests genutzt wird. In dieser funktioniert das System jedoch sowohl aufgrund des Stahlaufbaus der Halle, als auch aufgrund der vielen elektronischen Anlagen in selbiger nicht immer. Da die Mitarbeiter von DaimlerChrysler dies schon im Vorfeld wussten, wurde auf dem Hallenboden ein Brett angebracht, ab dem der ebenfalls in die Problematik eingeweihte und für diesen Versuch als Fahrer eingesetzte Auto Bild-Redakteur Michael Specht bremsen sollte. Der erste Versuch scheiterte und das von Specht gelenkte Fahrzeug fuhr im künstlichen Nebel auf das letzte Fahrzeug des simulierten Stauendes auf. Bei weiteren, in gleicher Weise fingierten Tests gelang es Specht, das Fahrzeug rechtzeitig zum Stillstand zu bringen.

Da das Kamerateam von Stern-TV durch Mikrofone, die zuvor schon den fehlenden Warnton im Fahrzeuginnenraum registrierten, die internen Gespräche zwischen Specht und den Mitarbeitern von DaimlerChrysler mithören konnte, flog der Schwindel auf. In der folgenden Stern-TV-Sendung entschuldigte sich Ulrich Mellinghoff, Leiter der Abteilung Aktive Sicherheit bei DaimlerChrysler für den Vorfall und bot einen erneuten Test an. In einer weiteren Stern-TV-Sendung wurde der Versuch von neutralen Fahrern unter normalen Bedingungen im Freien wiederholt, wobei das System in 16 Versuchen einwandfrei funktionierte. In dieser Sendung war auch Peter Felske, Chefredakteur der AutoBild zu Gast und gab die Entlassung des langjährigen Redakteurs Specht aufgrund der bekannt gewordenen Absprachen bekannt.

Im Dezember 2005 führten die Auto Zeitung Ingenieure des ADAC in Zusammenarbeit mit Redakteuren der ADAC Motorwelt intensive Tests dieses Systems durch und beide Redaktionen kamen zu dem Schluss, dass es die Sicherheit spürbar erhöht und in vielen Situationen einen deutlichen Komfortgewinn bringt (z. B. im Stau). Das System sei nicht mit einem „Autopilot“ zu verwechseln, der dem Fahrer jede Verantwortung abnimmt. Es arbeite jedoch zuverlässig und sei ein „richtiger Schritt zu mehr Sicherheit und weniger Unfällen“ (ADAC Motorwelt, Ausgabe 1/2006).

Fahrsicherheit

Beeinträchtigungen von Fahrtauglichkeit und Aufmerksamkeit der Fahrzeugführer sind nicht nachgewiesen. Durch die Entlastung bei Routineaufgaben (ständiges Kontrollieren des Tachometer, Gasgeben und Bremsen) ermüdet der Fahrer möglicherweise weniger und kann sich dann besser auf das Verkehrsgeschehen konzentrieren.

Abstandsregeltempomaten bei verschiedenen Herstellern

Audi, Bentley und VW

Seit 2002 bieten Audi und VW zunächst in ihren Oberklassenmodellen A8 und Phaeton ebenfalls die adaptive Geschwindigkeitsregelung an. Seitdem wurden verschiedene überarbeitete Versionen auf den Markt gebracht:

• ACC der ersten Generation (aktiv von 30 bis 180 km/h): ab 2002 im A8 und Phaeton
• Zweite Generation (aktiv von 30 bis 200 km/h): ab 2004 im Audi A6
• Dritte Generation (aktiv von 0 bis 200 km/h sowie ggf. eine Vorbereitung der Bremsanlage auf eine Notbremsung): ab 2005 im VW Passat
• Vierte und neueste Generation (aktiv von 0 bis 200 km/h): Warnung durch "Umfeldbeobachtung" vor einer Gefahrensituation durch mehrere kurze, autonome Bremsrucke: ab 2006 im Audi Q7 und VW Touareg sowie seit 2007 auch im VW Phaeton, im neuen Audi A4 (Regelbereich im A4 B8 sowie im A5 nur von 30 bis 200 km/h) sowie im neuen VW Passat CC.
• ACC ist auch angekündigt für den Golf VI, bisher (Nov 2008) noch nicht bestellbar.
• Das System der vierten Generation wurde aus dem VW Phaeton übernommen und wird seit 2007 auch in den Bentley Continental-Modellen GT, Flying Spur und demnächst auch im GTC optional angeboten.

Audi bezeichnet das ACC-System mit adaptive cruise control. Im Hause Volkswagen wird dieses System unter dem Begriff Automatische Distanzregelung angeboten.

BMW

BMW bezeichnet das ACC-System als Aktive Geschwindigkeitsregelung. Nicht zu verwechseln mit dem hauseigenen Adaptive Drive, einem aktiven Stabilisatoren-System.

Die erste Generation wurde im April 2000 in der 7er-Reihe (E38) eingeführt. Drei Radarkeulen messen einen Fahrwinkel von 8° auf eine Distanz von max. 150 m aus. Radarkeulen und Auswerteelektronik inklusive Längsregelung sind im ACC-Sensor der Firma Bosch integriert. Die zweite Generation wurde mit der 6er-Reihe (E63/E64) im Jahre 2004 eingeführt. Ein weiterentwickelter Radarsensor von Bosch misst mit nun vier Radarkeulen einen Fahrwinkel von 16° aus. Zusätzlich fließen Informationen des Navigationssystems über Straßenart und -verlauf mit ein. Dadurch verhält sich die ACC-Regelung vorausschauender und somit komfortabler.

Seit der Einführung der aktuellen 3er-Reihe wird dieses System auch erstmals bei einem Fahrzeug der Mittelklasse angeboten. Die max. mögliche Verzögerung beim Bremseingriff beträgt 25 % der Maximalbremskraft.

Im März 2007 wurde in der 5er-Reihe (E60/E61) die Aktive Geschwindigkeitsregelung um die Stop-&-Go-Funktion ergänzt. Das System ist von 0–180 km/h aktiv, in Stausituationen kann es automatisch dem Verkehr folgen und ggf. bis zum Stillstand bremsen. Nach Fahrerbestätigung fährt das Fahrzeug automatisch wieder an. Erstmals bei BMW wird die Sicherheitsfunktion iBrake (intelligente Bremse) eingesetzt. In Gefahrensituationen werden die Aktivierungsschwellen des Bremsassistenten situationsabhängig abgesenkt, die Bremskreise vorbefüllt sowie die Bremsbeläge unmerklich an die Bremsscheiben angelegt und das Bremssystem somit für eine ggf. folgende Notbremsung durch den Fahrer vorbereitet. Die maximal mögliche Verzögerung beim Bremseingriff beträgt 40 % der Maximalbremskraft.

Cadillac

Cadillac bietet seit dem Jahre 2005 optional im Cadillac STS unter der Bezeichnung Adaptive Cruise Control einen Abstandsregeltempomaten an.

Chrysler

Ab dem Sommer 2007 wird im Hause Chrysler für den 300C ein lidarbasiertes ACC-System von Hella auf der Liste der Extras angeboten.

Ford

Seit Juni 2006 kann man auch für den Ford S-MAX und den Galaxy eine adaptive Geschwindigkeitsregelung bestellen. Seit Juni 2007 ist ACC auch für den Mondeo erhältlich, mit Auffahrwarnsystem Forward Alert (FA), das per akustischer und optischer Anzeige vor einem drohenden Auffahrunfall warnt. Der Abstand kann dabei in fünf Stufen (dicht bis weit) durch den Fahrer gewählt werden.

Honda

Seit Herbst 2006 ist der Honda Legend, der Honda Accord sowie ab Bj. 2007 auch der neue Honda CR-V mit Abstandsregeltempomat erhältlich.

Jaguar und Land Rover

Jaguar bietet den Abstandsregeltempomaten in den XF-, XJ- und XK-Modellen an. Ein Jaguar XKR war auch laut Jaguar-Website das erste Auto überhaupt, das mit einer solchen Einrichtung auf den Markt kam. Land Rover offeriert im Range Rover Sport die adaptive Geschwindigkeitsregelung.

Lexus

Seit Januar 2006 sind die Lexus-Modelle IS, GS sowie LS mit dem adaptiven Geschwindigkeitsregelsystem erhältlich, welches mit dem PCS-Sicherheitssystem (Pre Crash Safety System) zusammenarbeitet.

Maybach und Mercedes-Benz

1998 brachte Mercedes-Benz unter dem Namen Distronic in der S-Klasse (W220) erstmals einen Abstandsregeltempomat auf den Markt, welcher ab 1999 auch in der neuen CL-Klasse (C215) verfügbar wurde. Die Distronic regelt im Bereich von 30 bis 160 km/h den Abstand (wahlweise gering bis groß) zum Vorausfahrenden. Sollte eine starke Bremsung nötig sein, wird der Fahrer optisch und akustisch gewarnt. Seit der Modellpflege der Baureihen W220 und C215 kam ein Radar mit einem Aktivbereich von 30 bis 180 km/h zum Einsatz. Die Distronic wird bis heute auch in den aktuellen Baureihen der CLK-, CLS-, ML-, GL-, E- und SL-Klasse sowie im Maybach 57 und 62 optional angeboten.

2005 kam in der neuen S-Klasse (W221) die Distronic Plus auf den Markt. Ein zusätzliches Millimeterwellenradar für den Nahbereich erhöht die Messsicherheit und den Funktionsumfang. Die Distronic Plus ist im Bereich von 0 bis 200 km/h aktiv und somit als Stauassistent nutzbar. Zugleich wird das Nahbereichsradar als Einparkhilfe ohne sichtbare Sensoren genutzt und funktioniert ohne Ultraschall. In einer Gefahrensituation wird der Fahrer optisch sowie akustisch gewarnt und − wenn er reagiert − durch BAS Plus (radargesteuerter Bremsassistent) bis zum Stillstand mit der optimalen Bremskraft unterstützt. Bei dieser sogenannten Zielbremsung wird nur so viel Bremskraft wie nötig aufgebracht, um einen Unfall zu verhindern. Somit verlängert sich für den nachfolgenden Verkehr die zur Verfügung stehende Anhaltestrecke, um Auffahrunfälle zu vermeiden. BAS Plus kann jederzeit vom Fahrer übersteuert werden.

2006 wurde mit Erscheinen der neuen CL-Klasse (C216) die Distronic Plus in S- und CL-Klasse um einen Spurwechselassistenten und PRE-SAFE-Bremse ergänzt.

2009 wurde die Leistungsfähigkeit der PRE-SAFE-Bremse erweitert: In der neuen E-Klasse (W212) reagiert das Fahrzeug bei drohender Auffahrunfallgefahr zunächst mit einer optischen und akustischen Warnung, anschließend mit einer Teilbremsung. Sollte der Fahrer nicht reagieren und der Unfall als unvermeidbar erkannt werden, wird eine zeitlich begrenzte autonome Vollbremsung angefordert. Dadurch kann die Schwere des Aufpralls nochmalig deutlich reduziert werden. Das System kann vom Fahrer jederzeit übersteuert werden.

Nissan

1998 brachte Nissan zum ersten Mal einen Abstandsregeltempomaten auf Radarbasis im Cima auf den japanischen Markt. Ab dem Jahr 2000 kamen weitere Plattformen mit Abstandsregeltempomaten auf Infrarotbasis auf den europäischen und nordamerikanischen Markt.

Ab Mitte 2002 gab es den Abstandsregeltempomaten beim Primera als Option (2300€). Jedoch nur bei der Top-Version "Tekna" mit dem 2.0 Liter Motor (140PS) und der 6-Gang CVT-Automatik mit Tiptronic. Er war zu seiner Zeit der einzige Mittelklassewagen in Deutschland, der mit dieser Technik ausgerüstet werden konnte.

Seit 2005 bietet Nissan die Erweiterung zum Stauassistenten an. Mit über 17 Plattformen weltweit ist das Nissan-ACC-System mit Abstand das meistverkaufte.

Volvo

Im Jahre 2006 bot Volvo erstmals im Topmodell S80 einen Abstandsregeltempomat als Sonderausstattung an. 2007 kamen die Modellreihen V70 und XC70 hinzu. Das System führt die bekannte Abstandsregelung aus und verfügt darüber hinaus über den Bremsassistent Pro. Dieser erweiterte Bremsassistent bereitet in Notsituationen die Bremsanlage auf eine Notbremsung vor, zudem wird der Fahrer über ein Head-Up-Display optisch sowie durch Warntöne akustisch auf die Gefahrensituation hingewiesen.

Für das Jahr 2008 ist eine Funktionserweiterung geplant, welche eine automatische Teilbremsfunktion mit 50% der Maximalbremskraft umfasst. Hierbei wird ergänzend zum Radarsystem eine Kamera eingesetzt, welche auch stehende Hindernisse wie Tiere, ein Stauende, etc. sicher erkennt. Stimmen die Messwerte von Kamera- und Radarsystem überein, so wird der Fahrer gewarnt. Reagiert der Fahrer dennoch nicht, wird bei aktiver Folgefahrt die o.g. Teilbremsung ausgeführt - jedoch erst, wenn eine Kollision mit dem Hindernis gerade noch vermieden werden kann. Dies ist ein Kompromiss aus hohem Schutz bei gleichzeitig längstmöglicher Erhaltung der Handlungsfreiheit des Fahrers.

Zulieferer der Automobilindustrie

• Continental (ACC bei Continental)
• Delphi (Aktive & Passive Sicherheit, ACC seit 1999)
• Hella KGaA Hueck & Co.
• Ibeo Automobile Sensor GmbH (ACC bei Ibeo)
• ADASENS Automotive GmbH (Kamerasysteme für Komfort und Sicherheit)
• Robert Bosch GmbH (ACC bei Bosch; Predictive Safety System bei Bosch; siehe auch: PBA)
• Siemens VDO
• TRW Automotive

Literatur

• Karl-Heinz Dietsche, Thomas Jäger, Robert Bosch GmbH: Kraftfahrtechnisches Taschenbuch. 25. Auflage, Friedr. Vieweg & Sohn Verlag, Wiesbaden, 2003, ISBN 3528238763
• Robert Bosch (Hrsg): Autoelektrik Autoelektronik. 5. vollständig überarbeitete und erweiterte Auflage. Vieweg & Sohn Verlag, Wiesbaden 2007, ISBN 978-3-528-23872-8

Quellen

1. ↑ Downloadlink zur SternTV-Reportage