Automatisiert, Elektrisch, Vernetzt: Die Wurzeln dreier Zukunftsthemen von Bosch
Manche Innovationen sind ihrer Zeit voraus, technisch noch in den Kinderschuhen oder den Kunden noch nicht vermittelbar. Doch auf lange Sicht zeigt sich oft, dass es lohnt, sich mit ihnen zu beschäftigen, viele Mittel und viel Zeit in sie zu investieren.
Die Zukunft des Unternehmensbereichs Mobilität bei Bosch steht ganz im Zeichen der Entwicklungsziele „Automatisiert“, „Elektrifiziert“ und „Vernetzt“. Doch die Wurzeln der Kompetenz von Bosch in diesen Arbeitsgebieten liegen weit in der Vergangenheit. Sie sind geprägt von Meilensteinen, für die die Zeit oft noch nicht reif war, die erst heute in Serie gefertigt oder noch geplant werden.
Elektrische Experimente
Die Elektrifizierung ist im Rückblick betrachtet das erste der drei Entwicklungsziele, die sich Bosch setzte. Im Frühjahr 1967 begann Bosch mit der Erforschung von elektrischen Antriebsmöglichkeiten für Automobile. Zu diesem Zeitpunkt war Elektromobilität kaum verbreitet, nachdem sich im Automobil um 1900 der Benzin- gegenüber dem Elektromotor wegen seiner Reichweite und der Energiedichte des preisgünstigen Kraftstoffs durchgesetzt hatte. Mit der Arbeit an dieser zukunftsweisenden Technologie ging Bosch aufs Neue der Frage auf den Grund, ob sich diese geräuschlose Antriebstechnik mit Strom als preisgünstigem Energielieferanten, die teure Bauteile wie etwa das Getriebe nicht benötigt, zur Serienreife bringen ließe. Bosch konnte sowohl auf die Kompetenz bei Elektromotoren und aus der Batterieentwicklung zurückgreifen, als auch die neu gewonnenen Kenntnisse aus der Auseinandersetzung mit der Mikroelektronik einsetzen. Separat forschte Bosch an elektrischen Autoantrieben mit Bremsenergie-Rückgewinnung, an Batterien mit höherer Energiedichte und Leistungselektronik zur Steuerung elektrischer Antriebe.
Alternativen zum Verbrenner
Darüber hinaus eröffnete Bosch technologische Perspektiven vor dem Hintergrund der ersten Abgasgesetze, etwa dem Mitte der 1960er Jahre angekündigten „clean air act“ der US-Regierung, der seinen Schatten auch auf dem damaligen Bosch-Kernmarkt Europa warf und dazu herausforderte, Alternativen zum Verbrennungsmotor zu erkunden.
Praxisbeweise – Elektrifiziert und Hybrid
Ein wichtiger Meilenstein war 1971 ein Sportcoupé des Typs Opel GT mit Elektromotoren und Leistungselektronik von Bosch. Das Versuchsfahrzeug stellt die Leistungsfähigkeit der Elektromobilität eindrucksvoll unter Beweis: dem Fahrer Georg von Opel gelangen mehrere Weltrekorde für Personenwagen. 1972 rüstete Bosch als Pilotprojekt für die Olympischen Spiele in München mehrere Autos der Marke BMW als Begleitfahrzeuge bei Langstreckenläufen auf elektrischen Antrieb um.
Im gleichen Jahr startete die Erprobung elektrisch angetriebener Omnibusse. Der erste Alltagseinsatz im Liniendienst startete 1974 in Mönchengladbach, und als Diesel-Elektro-Hybrid in Stuttgart.
Parallel dazu stellte Bosch 1973 einen Hybrid-Pkw auf Basis eines Ford Escort mit Benzin- und Elektromotor vor.
Sorgen mit der Reichweite
Doch die Zeit war noch nicht reif für diese Technologien, auch wenn die erste Ölkrise 1973 die Endlichkeit fossiler Energieträger für Verbrennungsmotoren der Weltöffentlichkeit vor Augen führte. Auch ein Forschungs- und Entwicklungsprojekt zu elektrischen Antrieben von 1977 bis 1982 schloss Bosch ohne anschließende Aufträge ab.
Für die Kunden war die Reichweite von 50 bis 100 Kilometern zu gering. Die damalige Batterietechnik ließ dies damals noch nicht zu. Es blieb beim Nischendasein der Elektromobilität, die sich vorerst auf E-Mobile oder Gabelstapler auf Firmengeländen beschränkte.
Kommunikation – der erste Schritt zur Vernetzung
Neben elektrischen Antriebsmöglichkeiten setzte sich Bosch auch mit Kommunikationstechnik im Automobil auseinander. So ging 1985 das erste Autotelefon bei Bosch in die Serienproduktion. Bosch konnte dabei von den Erfahrungen der Mobilfunktechnik profitieren, in der Bosch seit 1954 aktiv war, und Polizei wie auch Feuerwehr und Rettungsdienste mit Funkanlagen ausstattete. Von einer Großserie war diese Technik noch weit entfernt. Das Gerät kostete über 6.000 D-Mark, und damit mehr als die Hälfte vom Kaufpreis eines Kleinwagens. Außerdem war das damalige Funknetz für Mobiltelefonie noch nicht ausreichend leistungsfähig für eine flächendeckende Netzversorgung.
Aber es war eine Pionierarbeit ebenso wie die Entwicklung der Navigationstechnik bei Bosch. Den Anfang machte das Entwicklungsprojekt Autofahrer-Leitsystem ALI, das seit Anfang der 1970er Jahre in Zusammenarbeit mit Universitäten und staatlichen Institutionen entwickelt worden war und ab 1978 zusammen mit der Volkswagen AG auf Autobahnen erprobt wurde. Induktionsschleifen in den Fahrbahnen ermöglichten einem zentralen Großrechner die Ermittlung der Verkehrsdichte. Auf dieser Basis wurden den ALI-Empfängergeräten Ausweichempfehlungen gegeben. Schon vorher hatte das Bosch-Tochterunternehmen Blaupunkt einen Verkehrsfunk-Decoder entwickelt, der gezieltes Verfolgen der Verkehrsmeldungen und damit ein Ausweichen von staugefährdeten Routen ermöglichte.
Autarke Navigation in Serie
Der entscheidende Schwachpunkt der bisherigen Technik trieb die Entwicklung der autarken Navigation voran. Das war ein entscheidender Schritt zur Vernetzung der individualen Mobilität heute: Der Fahrer sollte nach Verlassen der Autobahn von einem Navigationssystem zu seinem Ziel geführt werden. Der 1983 vorgestellte Prototyp hieß EVA – Elektronischer Verkehrslotse für Autofahrer, und nahm die heutigen Merkmale eines Navigationssystems vorweg: Auf Basis eines reisekoffergroßen Computers im Auto, einer digitalen Landkarte und Radsensoren gab das System mit einer gesprochenen Stimme Routenempfehlungen ab. Aus diesem Prototyp ging 1989 der TravelPilot hervor, dessen zweite Generation ab 1995 auch auf das Global Positioning System GPS zur exakten Positionsbestimmung zurückgreifen konnte. Das waren erste Schritte, die im Zusammenspiel mit anderen Technologien den Weg zum vernetzten Fahrzeug ebneten.
Autonomes Fahren im Test
Neben dem Ziel, Autofahrer mit Hilfe dieser Systeme sicher durch den täglichen Stadt- und Autobahnverkehr zu führen, richtete sich ein Forschungsschwerpunkt bei Bosch auf das autonome Fahren. Schon in den 1970er Jahren hatte Bosch fahrerlose Busse auf Teststrecken erprobt. Allerdings waren hier Linienleiter in den Fahrbahnbelag eingelassen und Sensoren unter dem Fahrzeug angebracht, die für die Steuerung des Fahrzeuges sorgten, so dass die Methode auf herkömmlichen Straßen nicht funktionierte. Anfang der 1990er Jahre waren dann die technischen Möglichkeiten gegeben, Fahren auch ohne Leitungen in der Fahrbahn zu automatisieren. Erste Straßenerprobungen führte Bosch 1993 durch.
Sie waren nicht das Ergebnis eines Einzelprojekts, sondern Teil des europäischen Forschungsprojekts Prometheus, das die technischen Möglichkeiten zukünftiger individueller Mobilität ausloten sollte. Mit Hilfe von Kameratechnik und Auswerteelektronik für Straßenmarkierungen, Verkehrsschilder und alle weiteren erforderlichen Parameter konnte der von Bosch umgerüstete Kleinlaster eine mehrere Kilometer lange Distanz auf der Autobahn, über Verkehrskreiseln und durch Orte fehlerlos zurücklegen. Der Fahrer saß nur für den Fall hinterm Steuer, dass er bei einer Fehlfunktion eingreifen konnte. Damit war das Machbare gezeigt – allerdings als Forschungsprojekt. Die Entwicklung zur Serienfertigung war nicht vorgesehen.
Puzzlesteine für den Fortschritt
Als Bosch 2000 das adaptive Abstandsradar Adaptive Cruise Control (ACC) vorstellte, war ein neuer Ansatz für autonomes Fahren geliefert. ACC war zunächst nur ein Assistenzsystem für mehr Komfort und Sicherheit in der automobilen Luxusklasse, auf Basis eines Geschwindigkeitsreglers und mit Radarsensor sowie elektronischer Steuerung ausgerüstet. Je nach Verkehrssituation kann dieses System das Auto eigenständig abbremsen respektive auf ein zuvor eingestelltes Tempo beschleunigen – in der zweiten Generation bis zum vollständigen Stopp im Stau und erneutem Anfahren.
Damit war eine selbständige Geschwindigkeitsanpassung ohne Fahrereingriff in Serie. 2008 konnte das Unternehmen seinem Produktportfolio zusätzlich noch einen halbautomatischen Einparkassistenten hinzufügen, der alle Lenkbewegungen automatisch ausführt - und damit einen weiteren Baustein für das autonome Fahren liefern. Als Hersteller elektrischer Lenksysteme verfügt Bosch zudem über eine wichtige Kernkompetenz zur Realisierung automatisierten Fahrens.
Vernetzt und automatisiert durch Kombination
Wie bei der Vernetzung ist das automatisierte Fahren ein evolutionärer Prozess, dessen Anfänge von einer Summierung und Kombination von Einzelfunktionen geprägt sind. Dazu können auch Funktionen aus ganz anderen Bereichen gehören. Bremsregelsysteme wie das ABS, das ESP und der Notbremsassistent sind als Einzelfunktion angelegt, sie können aber auch als Teilfunktionen des automatisierten Fahrens gesehen werden, zu dem langfristig auch das automatisierte kontrollierte Ausweichen und Bremsen zählen.
Das gilt auch für den Begriff der Vernetzung. Nicht nur die Vernetzung von Fahrzeugen mit dem Internet oder anderen Fahrzeugen ist gemeint, sondern auch die Vernetzung von Funktionen. Eine Warnung des Navigationssystems vor einem naheliegenden Stau kann durch Verknüpfung der Technik auch zu einer automatisierten Reduzierung des Tempos bis hin zur Notbremsung dienen.
Elektromobilität macht Schule
Um 2000 hatte das öffentliche Interesse an rein elektrischen oder Hybridlösungen nach zahlreichen Entwicklungsprojekten in der Autoindustrie an Fahrt aufgenommen, und diesmal waren es vor allem ökologische Gründe, die für den elektrischen Antrieb sprachen. Aus der Forschungsarbeit an Elektromobilität, aber auch der Kraftfahrzeugtechnik insgesamt, hatte sich das Unternehmen über mehrere Jahrzehnte hinweg ein umfangreiches Know-How erarbeitet: digitale Elektronik, mikromechanische Sensorik, Lithium-Ionen-Batterien, Elektromotoren und Softwarekompetenz waren Schlüsseltechnologien für die Arbeit an zukünftigen Elektroantrieben.
2010 folgte daraus ein in Serie produziertes Hybridsystem für Personenkraftwagen, 2013 auch ein kompletter Elektroantrieb für ein Serienauto.
Automatisiert“, „Elektrifiziert“ und „Vernetzt“ gebündelt
Automatisierung, Elektrifizierung und Vernetzung sind nicht nur drei separate Entwicklungsziele. Als Teilfunktionen wirken sie mit dem Ziel des sicheren, emissionsarmen und ökonomischen Fahrens gegenseitig aufeinander. Vernetzung durch sensor- und internetbasierte Fahrerinformation beeinflusst das automatisierte Fahren, wenn sich ein Unfall in nächster Nähe ereignet und eine Bremsung auslöst.
Elektrisches Fahren nimmt etwa Einfluss auf die Navigation – wenn die abnehmende Akkuladung das Ansteuern der nächsten Stromtankstelle empfiehlt. Im Endeffekt bündeln sie gemeinsam viele Einzelfunktionen, aus denen mit durchdachter Software ein Funktionsnetzwerk wird.
Autor: Dietrich Kuhlgatz