Simulation für das spiegellose Fahrzeug

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Die US-amerikanische National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) erwägt sie eine Änderung der Vorschriften in mehreren Bereichen des Fahrzeugs. Das führt dazu, dass Kamera-Monitor-Systeme bald die altbekannten Rückspiegel bei Pkw ersetzen könnten. Das spiegellose Auto lässt schon lange auf sich warten. In Konzeptfahrzeugen wurden bislang viele Ansätze gezeigt, bei denen Kameras die Sicht zur Seite und nach hinten auf Bildschirme im Innenraum projizieren. Das Tesla Model Y erschien im Juni dieses Jahres ohne Außenspiegel, und auf der IAA in Frankfurt sind viele Fahrzeugkonzepte ohne Rückspiegel zu erwarten. Von Brad Duncan, Exa Corporation

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Die US-amerikanische National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) erwägt sie eine Änderung der Vorschriften in mehreren Bereichen des Fahrzeugs. Das führt dazu, dass Kamera-Monitor-Systeme bald die altbekannten Rückspiegel bei Pkw ersetzen könnten. Das spiegellose Auto lässt schon lange auf sich warten. In Konzeptfahrzeugen wurden bislang viele Ansätze gezeigt, bei denen Kameras die Sicht zur Seite und nach hinten auf Bildschirme im Innenraum projizieren. Das Tesla Model Y erschien im Juni dieses Jahres ohne Außenspiegel, und auf der IAA in Frankfurt sind viele Fahrzeugkonzepte ohne Rückspiegel zu erwarten. Von Brad Duncan, Exa Corporation

Außenspiegel stellen seit langem ein Hindernis für Fahrzeughersteller dar, da es mit ihnen immer schwieriger ist, die Aerodynamik zu verbessern und die Emissionen zu reduzieren. Der Anteil am Luftwiderstand der beiden Außenspiegel reicht typischerweise von 10 bis 20 sogenannter drag counts. Diese einheitenlose Größe wird bei Aerodynamik-Experten verwendet, dabei entsprechen 10 drag counts einem cw-Wert von 0,01. Das Entfernen der Außenspiegel führt zu einer Verbesserung der aerodynamischen Effizienz von etwa 6 Prozent. Mit anderen Worten: Jedes Jahr entfällt eine Tankfüllung alleine auf die am Fahrzeug montierten Rückspiegel (bei einem Durchschnittsverbrauch von 7,9 l und einer Laufleistung von 16’000 Kilometern). In den USA würde eine Aufhebung der gesetzlichen Rückspiegel-Auflagen zu einer drastischen Emissionsreduzierung und zu Kraftstoffeinsparungen in Höhe von 600 Millionen Litern jährlich führen (bezogen auf Eckdaten von 3015: 17,47 Millionen Fahrzeugverkäufe und ein Durchschnittsverbrauch von 10,5 Litern).

Zusätzlich zu den Kraftstoffeffizienzgewinnen würde das spiegellose Auto den Verbrauchern auch in anderer Weise zugutekommen. Wie Fahrzeughersteller erklären, verbessert der Wechsel zu Kamera-Monitor-Systemen die Sicherheit, da das Monitorbild um Zusatzinformationen und Warnhinweise ergänzt werden kann. Wie die NHTSA erklärt, sind jedes Jahr etwa 210 Todesfälle und 15’000 Verletzte das Resultat von Vorfällen, bei denen das Fahrzeug rückwärts gefahren ist. Die NHTSA schätzt, dass jährlich etwa 70 tödliche Unfälle vermieden werden könnten, wenn Rückfahrkameras obligatorisch wären. Andere Vorteile von Kamera-Monitor-Systemen sind weniger Windgeräusche sowie mehr Freiheiten für Designer im Bereich der A-Säule, der normalerweise durch die Rückspiegel bestimmt ist.

Nachdem ein Änderungsantrag der Vereinten Nationen zur Verordnung Nr. 46 erfolgreich verabschiedet wurde, der Kamera-Monitorsysteme statt Spiegel in Fahrzeugen erlaubt, hat Japan den gesetzlichen Weg für das spiegellose Fahrzeug freigemacht.

Andere Länder folgen dem japanischen Beispiel, und die Automobilhersteller müssen darüber nachdenken, wie sie ein Konzept für den Massenmarkt realisieren. Es wird erhebliche Entwicklungszeit und -kosten verursachen, den besten Weg für das spiegellose Auto auszuarbeiten. Exa hat Automobilherstellern wie Tesla geholfen, aerodynamisch effiziente Konzepte zu entwickeln, ohne dass teure und zeitaufwendige Windkanalprüfungen erforderlich sind. Die simulationsbasierte Designentwicklung, die auf einer Form der Strömungsdynamikberechnung basiert, ermöglicht es Designern und Ingenieuren, die Leistungsfähigkeit eines Konzepts unter einer Vielzahl von realen Betriebsbedingungen so früh wie möglich im Entwicklungsprozess genau vorherzusagen.

Auch die Autofahrer werden sich bei spiegellosen Fahrzeugen umstellen müssen, schließlich haben sie den Blick in den Rückspiegel über Jahre fest verinnerlicht. Sie verarbeiten das Spiegelbild sehr schnell und verstehen die Beziehung zwischen ihm und der Wirklichkeit. Das Bild einer Weitwinkelkamera würde eine Umgewöhnung erfordern. Zudem müssen die Monitore ein scharfes, gut sichtbares Bild erzeugen und im Sichtfeld des Fahrers platziert werden.

Diese Aspekte müssen sorgfältig durchdacht werden, bevor die NHTSA den gesetzlichen Rahmen ändert. Aber in diesem Fall würde eine Deregulierung im klaren Interesse der Automobilhersteller und der Verbraucher sein, da sie hilft, die Fahrzeugeffizienz und Sicherheit zu verbessern.

Exa auf der IAA, Halle 4.1, Stand-Nr. C37

 

Bild: Wie die Simulation von Exa zeigt, sorgen die Rückspiegel für eine ungeordnete und damit ineffiziente Strömung (Bild links mit Außenspiegel, Bild rechts ohne).

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