Auto/Motor

Das Automobil der Zukunft kann hören, z. B. die Klingel eines Radfahrers
oder spielende Kinder. Daher arbeitet das Fraunhofer-Instituts für
Digitale Medientechnologie IDMT in Oldenburg an The Hearing Car und
entwickeln KI-gestützte Systemlösungen für die akustische Szenenerfassung
im Umfeld von Fahrzeugen. Ein mobiles System zur Elektroenzephalographie
(EEG) im Fahrzeug für die Optimierung der Mensch-Maschine-Interaktion
sowie das »YourSound«-Verfahren für personalisierte Klangerlebnisse
vervollständigen die Anlage. Einen Einblick in die aktuellen Entwicklungen
geben die Forschenden vom 5. bis 8. September 2023 auf der IAA MOBILITY in
München (Halle B1, Stand D11).

Moderne Fahrzeuge sind gegen Außengeräusche isoliert, um den Anforderungen
der Endkundinnen und Endkunden an den Fahrkomfort, insbesondere bei
höheren Geschwindigkeiten, gerecht zu werden. Sicherheitsrelevante
Geräusche erreichen die Ohren der Fahrenden dadurch oft nicht oder erst
spät. Dabei liefern Außengeräusche am Fahrzeug – sei es die Sirene eines
Krankenwagens, eine nasse Fahrbahn oder die Schraube im Reifen – wichtige
Informationen. Gängige Sensorik am Fahrzeug kann diese nur schwer
erfassen, deshalb sollen intelligente akustische Sensorsysteme des
Fraunhofer IDMT am Oldenburger Institutsteil Hör-, Sprach und
Audiotechnologie HSA dem Auto einen Hörsinn geben. Im Zusammenspiel mit
anderen Fahrassistenzsystemen liefert die smarte Akustik relevante
Informationen für notwendige Fahrmanöver oder die (vorausschauenden)
Wartungen.

»Im Auftrag von Automobilherstellern und Zulieferern entwickeln und
erproben wir neue Sensor-Technologien und Algorithmen zur akustischen
Umfelderfassung, Quellenlokalisation, Signalverbesserung und zur
Sprachinteraktion auf der Teststrecke und der Straße«, erklärt Moritz
Brandes, Projektleiter von The Hearing Car am Fraunhofer IDMT in
Oldenburg. Für die Forschung und Entwicklung nutzen die Expertinnen und
Experten eigene Werkstätten für den Aufbau von Versuchsträgern sowie ein
eigenes Testfahrzeug für die Erprobung von Bauteilen und Algorithmen.
Mitarbeitende des Institutsteils Hör-, Sprach und Audiotechnologie HSA
sind durch Lehrgänge für Erprobungsfahrten international qualifiziert und
im Kundenauftrag in verschiedenen Klimazonen unterwegs.

Szenario »akustischer Abbiege-Assistent«: In den toten Winkel horchen

Um den Verkehr überwachen zu können, nutzen LKW und Autos mittlerweile
Kameras statt Spiegel, auch für den sogenannten toten Winkel, der während
des Abbiegevorgangs entsteht. In Ergänzung zu den Kamerasystemen kann eine
akustische Szenenanalyse oder die Detektion von wichtigen
Umgebungsgeräuschen in aktuellen und für autonom agierende Fahrzeuge eine
wichtige Sinneserweiterung darstellen. Am Institutsteil HSA des Fraunhofer
IDMT wird konkret an Algorithmen zur Detektion und Ortung von
verkehrsrelevanten Geräuschen geforscht, um das Fahrzeug der Zukunft
sicherer in den Verkehrsfluss integrieren zu können. Mikrofone in Spiegeln
und Kameraarmen der LKW bieten beispielsweise eine Chance, bei
Abbiegeszenarien die Wahrnehmung des Fahrers für akustische Informationen
zu erweitern und können so helfen, Unfälle zu vermeiden.

Szenario »akustische Rückfahrkamera«: Nach hinten hören

Beim rückwärtigen Einparken, dem Ankoppeln von Anhängern oder
anderweitigem Rangieren mit dem Fahrzeug können akustische Signale eine
große Hilfe sein und die Sicherheit für Autofahrerinnen und Autofahrer
sowie von Passantinnen und Passanten erhöhen. Am Fahrzeug angebrachte
Mikrofone und intelligente Software ermöglichen die Interaktion mit
Außenstehenden, ohne die Fenster öffnen zu müssen. Am Fraunhofer IDMT in
Oldenburg wird an der ortsgetreuen Aufzeichnung und Wiedergabe der
Umgebungsgeräusche sowie der dazugehörigen Mikrofonhardware geforscht. Die
Funktion steigert die Aufmerksamkeit des Fahrers bei diversen Fahrmanövern
und kann, so erhoffen sich die Entwicklerinnen und Entwickler, aktiv vor
Unfällen schützen.

Mobile Systeme zur Elektroenzephalographie (EEG) für optimale Mensch-
Maschine-Interaktion

Der Fahrer oder die Fahrerin muss dem Straßenverkehr jederzeit aufmerksam
folgen, um in Gefahrensituationen rechtzeitig zu reagieren. Aber wie
verändern sich die Aufmerksamkeit und die Reaktionsbereitschaft, wenn das
Fahrzeug autonom unterwegs ist? Auch diese Frage stellen sich Forschende
des Fraunhofer IDMT-HSA und untersuchen unter anderem mit Hilfe eines
selbst entwickelten mobilen EEG-Sensorsystems die Veränderungen des
sogenannten Vigilanzzustands. Ein EEG zeichnet über Elektroden am Kopf
Gehirnaktivität auf. Die Vigilanz, zu Deutsch »Wachsamkeit«, bezeichnet
einen Zustand andauernder Aufmerksamkeit bei eintönigen Tätigkeiten. Wie
die Daten in der Praxis erfasst werden können, wird am Messestand
erfahrbar gemacht.

YourSound personalisiert Klangerlebnisse

Der Institutsteil Hör-, Sprach- und Audiotechnologie HSA präsentiert auf
der IAA Mobility 2023 darüber hinaus spannende Entwicklungen für den
Fahrzeug-Innenraum, die am Messestand erlebt und gehört werden können. Mit
dem YourSound-Verfahren lässt sich der Klang von Audio-Devices wie
Kopfhörern, Smart Speakern oder Multimedia-Systemen in Fahrzeugen schnell
und intuitiv personalisieren und ermöglicht individuelle Klangerlebnisse
im Auto. Die einmalige Klangpersonalisierung mit Hilfe des in ein
Infotainmentsystem integrierbaren YourSound-Verfahrens dient als Grundlage
für alle zukünftigen Audiowiedergaben im Fahrzeug. Einmal eingestellt
erleben Nutzerinnen und Nutzer ein individuell besseres Hörerlebnis, egal
bei welcher Wiedergabelautstärke und Fahrsituation.

Auf der IAA MOBILITY 2023 in München stellen die Forschenden des
Fraunhofer IDMT aus Oldenburg vom 5. bis 8. September ihre aktuellen
Entwicklungen für smarte akustische Sensorik am und im Fahrzeug in Halle
B1 am Stand D11 vor.

Steht bis zum Jahr 2035 ein flächenabdeckendes und leistungsfähiges
Ladenetz zur Verfügung, können die Neuzulassungen batterieelektrischer Lkw
auf 100 Prozent steigen. Die wichtigste Stellschraube für den Erfolg der
emissionsfreien Antriebe im Markt ist ein rascher und zielgerichteter
Aufbau von Ladeinfrastruktur für schwere Nutzfahrzeuge. In der Folge
sinken die Treibhausgasemissionen des Straßengüterverkehrs insbesondere
nach dem Jahr 2030 deutlich und erreichen im Jahr 2045 die Null-Marke.

Das zeigen die Ergebnisse eines aktuellen Forschungsprojekts des Öko-
Instituts, das verschiedene Antriebstechnologien im Straßengüterverkehr
hinsichtlich der technischen und ökonomischen Potenziale bewertet hat. Das
Forschungsvorhaben fand im Rahmen des Förderprogramms „Erneuerbar Mobil“
des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz statt.

Kostenvorteile von batterieelektrischen Lkw

Der Vergleich der unterschiedlichen Antriebe zeigt, dass
batterieelektrische Lkw in Zukunft Vorteile gegenüber Brennstoffzellen-
und Oberleitungs-Lkw haben, selbst bei konservativen Annahmen zu
technischen Bedingungen wie den potenziellen Reichweiten beim Fahren und
verfügbaren Nachladeoptionen. So sind Brennstoffzellenfahrzeuge in der
Gesamtkostenberechnung deutlich teurer als reine E-Lkw – Hintergrund ist
die hohe Unsicherheit bei den Wasserstoffpreisen. Oberleitungs-Lkw
hingegen sind auf Strecken mit Oberleitungen begrenzt, was einer
Elektrifizierung der gesamten Flotte im Wege steht.

„Die Analyse zeigt zudem, dass sich E-Lkw rechnen“, sagt Dr. Katharina
Göckeler, Projektleiterin und Expertin für klimafreundlichen Güterverkehr
am Öko-Institut. „Sobald die Lkw-Maut ab Dezember 2023 einen Aufschlag von
200 Euro pro Tonne CO2 erhebt, erzielen alle Nullemissionsfahrzeuge
deutliche Kostenvorteile gegenüber konventionellen Diesel-Lkw.“

Strombedarf und Energieinfrastruktur

Fahren künftig alle Lkw elektrisch, sinkt der Endenergieverbrauch im
Straßengüterverkehr. Der Grund: Der batterieelektrische Fahrzeugantrieb
ist im Vergleich zum Verbrennungsmotor deutlich effizienter im Betrieb. So
entsteht bis zum Jahr 2045 ein Strombedarf von jährlich 110
Terawattstunden (TWh) zum Betrieb schwerer Nutzfahrzeuge. Heute verbraucht
der gesamte Güterverkehr auf der Straße 173 TWh pro Jahr.

Wichtigste Voraussetzung für den Erfolg von E-Lkw ist, dass die
öffentliche Ladeinfrastruktur für schwere Nutzfahrzeuge deutlich ausgebaut
wird. Dabei müssen insbesondere Lade-Hubs an Autobahnen entstehen, die für
das Über-Nacht-Laden sowie für das Schnellladen geeignet sind. Die
Bedarfsabschätzung zeigt, dass rund 55 Prozent des Gesamtenergiebedarfs
des Lkw im Depot vor dem Fahrtantritt geladen werden kann. 25 Prozent kann
über Nacht an öffentlichen Nacht-Lade-Punkten, sogenannten Night-Charging-
Systems (NCS), erfolgen, um mehrtägige Touren abzudecken. Die übrige
Energie muss während der Tour mit hoher Ladeleistung nachgeladen werden.
Dafür soll das sogenannte Megawatt-Charging-System (MCS) ein Nachladen der
Batterie innerhalb der gesetzlich vorgeschriebenen Ruhepause von 45
Minuten nach 4,5 Stunden Fahrt ermöglichen.

„Wir brauchen ein Netz von rund 2.000 MCS-Ladepunkten und rund 40.000 NCS-
Ladepunkten entlang des Bundes-Autobahnnetzes“, betont Göckeler. „Da
insbesondere MCS-Ladepunkte eine hohe Stromleistung haben und einen
Anschluss an das Hochspannungsnetz benötigen, müssen die Planungen für
ihren Aufbau jetzt zeitnah starten.“

Studie „StratES – Szenarien für die Elektrifizierung des
Straßengüterverkehrs“ des Öko-Instituts unter
https://www.oeko.de/fileadmin/oekodoc/StratES-Szenarien-Elektrifizierung-
Strassengueterverkehr.pdf

Das Transferprojekt „Mensch in Bewegung“ von THI und KU hat in
Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Andreas Riener, Forschungsprofessor am
CARISSMA, Franziska Hegner, wissenschaftliche Mitarbeiterin am CARISSMA,
und dem Illustrator Helmut „Dino“ Breneis das Kinderbuch „Die Stufen des
automatisierten Fahrens“ herausgegeben.

An einem sonnigen Samstagvormittag begeben sich die Protagonisten des
Buches, die Familie Hansen, auf einen Ausflug in den Wald. Auf dem Weg
dorthin stellt ihnen ihr Auto, das Form und Farbe nach Belieben ändern
kann, die unterschiedlichen Stufen des automatisierten Fahrens vor: Die
Reise beginnt mit einem  automatisierten Fahrzeug der 1990er-Jahre und
endet mit einem vollautomatisierten Wagen der Zukunft.

Mit dem kindgerechten und farbenfroh bebilderten Büchlein stellt „Mensch
in Bewegung“ leicht verständlich einen wichtigen Teilaspekt der
Entwicklung der Mobilität vor. Bei „Mensch in Bewegung“ handelt es sich um
eine Kooperation der Technischen Hochschule Ingolstadt (THI) mit der
Katholischen Universität Eichstätt-Ingolstadt (KU), die im Rahmen der
Förderinitiative „Innovative Hochschule“ vom Bundesministerium für Bildung
und Forschung finanziert wird.

Mit der Innovationsallianz „Mensch in Bewegung“ haben die THI und die KU
eine Plattform geschaffen, um gemeinsam an der Lösung der drängenden
Fragen unserer Zeit zu arbeiten. Um die Herausforderungen anzugehen,
entwickeln Mitarbeitende und Forschende beider Hochschulen neue Formen der
Zusammenarbeit von Wissenschaft und Gesellschaft. Gute Rahmenbedingungen,
passgenaue Angebote sowie offene und flexible Räume dienen dazu, die
Transformation nachzuvollziehen und aktiv mitzugestalten. In diesem
Kontext ist auch das Booklet „Die Stufen des automatisierten Fahrens“
entstanden. Es soll gezielt junge Leserinnen und Leser über die Mobilität
von morgen informieren und wird auch am Stand der Mobilitätsregion
Ingolstadt auf der diesjährigen IAA verteilt werden. Die wissenschaftliche
Leitung bei der Konzeption des Booklets übernahm Andreas Riener,
Forschungsprofessor am CARISSMA Institut für automatisiertes Fahren an der
THI und Leiter des Clusters Mobilität im  Transferprojekt „Mensch in
Bewegung“.

DiSerHub Consilium bietet Forum für Vernetzung und nachhaltige Gestaltung
des Strukturwandels

Die fünf Partner des Forschungsprojekts DiSerHub laden ein zum ersten
digitalen DiSerHub Consilium am 28. September 2023. Unter dem Motto
„Automobilindustrie gemeinsam nachhaltig gestalten“ kommen hier die
verschiedenen Stakeholder der Automobilindustrie, etwa Produzenten,
Zulieferer, Autohändler, Versicherer und digitale Infrastrukturanbieter
zusammen, um nutzerzentrierte Ansätze, digitale Services und
Geschäftsmodelle zu diskutieren.

Aachen, 24.08.2023. Die Automobilindustrie steht derzeit vor nie
dagewesenen Veränderungen. Wenn die Unternehmen der Branche nicht auf der
Strecke bleiben wollen, müssen die Weichen, um diesen Wandel erfolgreich
zu vollziehen, jetzt gestellt werden. Es gilt, sich mit den aktuellen
Herausforderungen wie Elektromobilität, fortschrittlichen
Assistenzsystemen, autonomem Fahren und nachhaltigen Mobilitätslösungen zu
befassen und den Wandel aktiv und nachhaltig zu gestalten. Daher laden die
fünf Partner des Forschungsprojekts DiSerHub ein zum ersten digitalen
DiSerHub Consilium am 28. September 2023. Unter dem Motto
„Automobilindustrie gemeinsam nachhaltig gestalten“ kommen hier die
verschiedenen Stakeholder der Automobilindustrie, etwa Produzenten,
Zulieferer, Autohändler, Versicherer und digitale Infrastrukturanbieter
zusammen, um nutzerzentrierte Ansätze, digitale Services und
Geschäftsmodelle zu diskutieren. Dabei steht der Wandel vom
Automobilhersteller zum Mobilitätsanbieter im Mittelpunkt. Angelegt als
interaktives Format setzen die Projektpartner einen besonderen Schwerpunkt
auf den Austausch und die Vernetzung. Gemeinsam soll an Lösungen
gearbeitet werden, die den Wandel zur nachhaltigen Nutzung von Automobilen
durch digitale Services und Geschäftsmodelle vorantreiben. Das DiSerHub-
Consilium wird digital im Livestream übertragen, die Teilnahme ist
kostenfrei.

Mit dem DiSerHub-Consilium erhalten alle am Wertschöpfungsprozess der
Automobilindustrie Beteiligten die Gelegenheit, sich zu vernetzen, Ideen
auszutauschen und gemeinsam den Strukturwandel der Automobilbranche mit
digitalen Services zu gestalten. Mit dabei sind Experten aus verschiedenen
Bereichen der Automobilbranche, etwa Philip Busch, abat GmbH, Christoph
Nützel, Futurice GmbH, Philip Staufenbiel, Autorecycling Leipzig GmbH,
Jonathan Behm, Neue Mobilität Paderborn e. V., Johannes N. Nießen, P3
automotive GmbH. In Vorträgen und Diskussionen geben sie Impulse für die
zukünftige Gestaltung des gesamten Lebenszyklus eines Automobils: von der
Produktion über Vertrieb und Nutzung bis hin zur Verwertung. Die
Teilnehmer:innen sind eingeladen, diese Impulse aufzunehmen, neue Ideen zu
diskutieren und Erfahrungen zu teilen, um so gemeinsam Lösungen für die
Zukunft der Automobilindustrie zu entwickeln.

Das öffentlich vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz
geförderte Projekt DiSerHub startete im September 2022. Mit einem
nachhaltigen Transformationskonzept, gezieltem Wissenstransfer sowie
Vernetzungsangeboten innerhalb eines bundesweit aktiven Hubs wollen die
fünf Projektpartner den Strukturwandel in der Automobilindustrie fördern:
das FIR an der RWTH Aachen als Konsortialführer, die Universität Paderborn
mit dem Heinz Nixdorf Institut und dem SICP – Software Innovation Campus
Paderborn, das An-Institut für Transfer und Weiterbildung GmbH (TUCed),
Chemnitz, das Institut für Automobilwirtschaft (IfA) der Hochschule für
Wirtschaft und Umwelt (HfWU), Geislingen, sowie die Fraunhofer-Allianz
autoMOBILproduktion, Chemnitz. Sie bauen einen bundesweit verfügbaren
Transformationshub auf, der als zentrale Anlaufstelle alle am
Strukturwandel beteiligten Unternehmen, Personen und Institutionen
vereint: Zulieferer, Autohändler, Kfz-Werkstätten, Versicherer,
Finanzierer, Tankstellen, Bürger:innen, Städte und Kommunen. Ihnen bietet
DiSerHub eine Kommunikations- und Kollaborationsplattform, um die digitale
Transformation voranzutreiben und so Weichen für die zukünftige
Wettbewerbsfähigkeit der Automobilindustrie zu stellen.

Das DiSerHub-Consilium eröffnet den Teilnehmer:innen erstmals die
Möglichkeit, aktuelle Herausforderungen branchenübergreifend zu
betrachten, sich auszutauschen und gemeinschaftlich an digitalen Lösungen
für die Zukunft der Automobilindustrie zu arbeiten. Die Anmeldung zur
kostenfreien, digitalen Veranstaltung ist ab sofort möglich.