BMW Group Fahrerassistenzsysteme. Mehr Komfort, mehr Souveränität, mehr Sicherheit. Stärken bündeln: Mensch entscheidet. Elektronik denkt mit. Fahrerassistenzsysteme sind Funktionen, die den Fahrer in der Informationsaufnahme und beim Entscheidungsprozess unterstützen, oder ihm unangenehme Fahraufgaben abnehmen. Durch die gezielte Bereitstellung von Informationen wird es zukünftig noch leichter, Entscheidungen schnell und richtig zu treffen. Ergebnis: souveränes Handeln, auch in komplexen Verkehrssituationen. Dabei steht immer ein Ziel im Vordergrund: Mensch und Maschine verknüpfen durch eine intelligente Aufgabenteilung ihre Stärken.
Das 3-Ebenen-Modell. Die Fahraufgabe in einem Auto lässt sich in drei Ebenen untergliedern: Navigation, Bahnführung und Stabilisierung des Fahrzeugs. Auf allen Ebenen bieten Fahrerassistenzsysteme sinnvolle Unterstützung. Der Mensch ist im Regelkreis Fahrer-Fahrzeug-Umgebung heute und auch zukünftig das leistungsfähigste Element. Trotz seiner Stärken stößt er aber immer wieder an seine physiologischen Grenzen. In bestimmten Situationen ist eine Unterstützung durch ein technisches System - bei bestimmtem, klar erkennbarem Mehrwert - sinnvoll und erwünscht. 3-Ebenen-Modell Navigieren. Bahnführen. Stabilisieren. Navigieren. Im Verkehrsnetz zu navigieren ist eine vielschichtige, anstrengende Aufgabe, die dem Fahrer durch ein satellitenbasiertes Navigationssystem schon heute massiv erleichtert wird. Es plant vor Fahrtantritt die passende Route, korrigiert diese während der Fahrt, zum Beispiel aufgrund aktueller Verkehrshinweise, und bietet Orientierung durch weitere Informationen wie Fahrbahnverlauf, Staumeldungen oder zum Beispiel detaillierte Informationen von Apotheke bis Zoo. Bahnführen. Fahrerassistenzsysteme wie eine Spurverlassenswarnung oder die Aktive Geschwindigkeitsregelung mit Stop&Go Funktion erleichtern das Fahren und unterstützen bei Entscheidungen über Fahrmanöver. Stabilisieren. Gerade in kritischen Fahsituationen erhöhen Fahrwerksregelsysteme die Sicherheit enorm, indem sie über Stellglieder - wie Motorleistung, Bremseingriffe - auf das Fahrzeug direkt einwirken. So verhindert beispielsweise die dynamische Stabilitätskontrolle (DSC) das Übersteuern des Fahrzeugs und hält es in der Spur. In der Realität verschmelzen diese drei Ebenen bei modernen Fahrerassistenzsystemen häufig. Die Systeme dienen aber durchweg dem Ziel den Fahrer zu entlasten, seine Kompetenz zu steigern und damit Komfort und Sicherheit zu erhöhen. Regelkreis Fahrer-Fahrzeug-Umgebung Menschliche Stärken - Flexibles, situationsgerechtes Verhalten - Schnelle Entscheidungsfindung auch bei hoher Komplexität - Vorausschauende Verhaltensweisen - Schnelle Interpretation von Situationen - Ausgeprägte Improvisationsfähigkeit - Blitzschnelle, moralische Abwägung von Situationen Von jedem das Beste Technische Stärken - Keine Ermüdung, kein Stress, keine Ablenkung - Objektive Messung und Auswertung von physikalischen Größen wie Abstand und Relativgeschwindigkeit - Hohe Präzision bei schnellen, programmierten Reaktionen - Exakte, sichere Wiederholung definierter Vorgänge und Prozesse 2 3
Kundennutzen im Mittelpunkt. Oberste Prämisse bei Assistenzsystemen der BMW Group ist stets der Kundennutzen. Fahrerassistenzsysteme müssen einen klaren Mehrwert für den Fahrer darstellen: zuverlässig, bedienerfreundlich, praxisgerecht, sicher und funktionell. Das ist der hohe Anspruch an alle Entwicklungen des Unternehmens. Fahrerassistenzsysteme von gestern - Pionier BMW Group. Head-Up Display, Night Vision oder Einparksysteme dahinter stecken hochmoderne, innovative Technologien des aktuellen Jahrtausends. Doch Fahrerassistenz ist schon seit über 30 Jahren ein fester Bestandteil der Fahrzeuge der BMW Group. Entlastung durch Delegation von Aufgaben Normales Fahren + + Kompetenzerweiterung Vorreiterrolle in jedem Jahrzehnt. Wie alles begann. 1976: Check-Control 1978: Geschwindigkeitsregelung (Cruise Control), ABS (Anti-Blockier-System) 1980: Bordcomputer 1981: Service-Intervall-Anzeige 1987: ASC (Automatische Stabilitäts Control) 1991: Park Distance Control (Ultraschallbasierte Einparkunterstützung) 1992: Xenon-Licht 1994: integriertes Navigationssystem 2000: Aktive Geschwindigkeitsregelung 2001: zweistufiges Bremslicht 2003: Aktivlenkung Adaptives Kurvenlicht Head-up-Display einen Auffahrunfall zu vermeiden. Darüber hinaus verfügte der BMW Turbo über ein neues System, welches ständig den Sicherheitszustand des Wagens kontrolliert: der Vorläufer des Check-Control. Die BMW Group kann auf über drei Jahrzehnte Entwicklungsarbeit zurückblicken, in denen sie mit zahlreichen Innovationen die Vorreiterrolle einnahm und erfolgreichen Fahrerassistenzsystemen zur Serienreife verhalf. Einige prominente Beispiele: 1978 brachte BMW mit dem BMW 7er das weltweit erste Serienfahrzeug mit ABS und Geschwindigkeitsregelung (Cruise Control) auf den Markt. Schaffung von Freiräumen Ziel Entlastung. Fahrerassistenzsysteme entlasten den Fahrer, indem die Technik sich wiederholende Aufgaben im definierten Umfang übernimmt. Zum Beispiel: der Fernlichtassistent. Dieses System schaltet das Fernlicht automatisch aus, sobald Gegenverkehr oder vorausfahrender Verkehr in Sicht ist oder die Strecke - wie etwa innerhalb geschlossener Ortschaften - ausreichend beleuchtet ist. Auch das Umschalten von Abblend- auf Fernlicht erfolgt automatisch. Dabei wird das System über eine in den Innenspiegel integrierte Kamera gesteuert, Mehr Können die die Helligkeit und den Verkehr überwacht. Die Beanspruchung des Fahrzeuglenkers wird deutlich reduziert. Ziel Kompetenzerweiterung. Fahrerassistenzsysteme erweitern die Kompetenz des Fahrers, indem sie ihm relevante Informationen für die aktuelle Fahrsituation zur Verfügung stellen, wie den voraus liegenden Streckenverlauf oder schwer sichtbare Objekte bei Nacht. Der Fahrer agiert souveräner und vorausschauender. Weltpremiere: Assistenzsysteme in den 70er Jahren, der BMW Turbo mit Radar, ABS, Vorläufer des Bordcomputers und vielem mehr. BMW präsentierte 1972 den ersten Sicherheitssportwagen der Welt: den BMW Turbo. Als innovatives Forschungslabor auf Rädern gedacht, stellte BMW hier erstmals moderne Fahrerassistenzsysteme vor: ABS, Radar- Abstands-Warngerät und Querbeschleunigungsmesser waren die Entwicklungen der ersten Stunde, die Maßstäbe für die Zukunft sicheren Fahrens setzten. Durch das Radar- Abstand-Warngerät wurde der Fahrer mittels eines Summtons auf einen zu geringen Abstand zum Vordermann aufmerksam gemacht und die Geschwindigkeit gedrosselt, um 1987 entwickelte BMW die Automatische Stabilitäts Control (ASC), mit deren Hilfe man ein Durchdrehen der Antriebsräder und das daraus resultierende Unter- beziehungsweise Übersteuern des Fahrzeugs bei der Beschleunigung aus der Kurve verhindern konnte. 1994 glänzte der BMW 750i mit dem ersten integrierten Navigationssystem in Europa. Was 1972 mit dem BMW Turbo als Experiment begann, wurde schnell Realität: Fahrerassistenzsysteme der ersten Stunde waren erfolgreiche und richtungweisende Maßnahmen für aktive Sicherheit und gesteigerten Komfort in allen Fahrzeugen der BMW Group. 4 5
Fahrerassistenz heute. Die BMW Group bietet ihren Kunden ein breites Spektrum an innovativen Fahrerassistenzsystemen an, die den hohen Anforderungen des Unternehmens genügen. Dazu gehören Systeme zur Sichtverbesserung, Fahrwerksregelsysteme und Komfortfunktionen, aber auch das adäquate Informationsmanagement, und nicht zu vergessen: Lösungen für die Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine. Licht & Sicht. Sichtverbesserungen, vor allem bei Nacht, ermöglichen Fahrern souveränes und sicheres Handeln im Straßenverkehr. Fahrerassistenzsysteme der BMW Group in diesem Bereich sind z.b. das Adaptive Kurvenlicht, der Fernlichtassistent und Night Vision: Durch die Wärmebildkamera des Night Vision Systems sind Personen oder Tiere im voraus liegenden Fahrbereich auch bei Nacht deutlich erkennbar. Temperaturdifferenzen werden bis zu 300 Meter voraus detektiert, der Sichtbereich über das Fernlicht hinaus deutlich erweitert. Fernlichtassistent Dynamik & Sicherheit. Das Anti-Blockier-System (ABS) ein Fahrerassistenzsystem der ersten Stunde ist aus den Fahrzeugen der BMW Group nicht mehr wegzudenken. Heute wird dieses System im Paket mit der Dynamischen Stabilitäts Control (DSC) angeboten, wodurch die Fahrzeugbeherrschung erleichtert und die Fahrsicherheit erhöht wird. Es erkennt ein Über- oder Untersteuern des Fahrzeugs schon im Ansatz. Instabile Fahrzustände werden unter Auswertung der Gierrate sowie durch die zusätzliche Berücksichtigung der Lenkradstellung, der Fahrgeschwindigkeit, der Querbeschleunigung und der Querbewegung unmittelbar erkannt. Mittels gezielter Bremseingriffe und über die Motorsteuerung beeinflusst das System die einzelnen Radkräfte und hält das Fahrzeug auf dem vom Fahrer per Lenkrad vorgegebenen Kurs. ACC Stop & Go Spurverlassenswarnung Dadurch wird die Geschwindigkeit des Fahrzeuges im zähfließenden Verkehr an den Vorausfahrenden so angepasst, dass der Fahrer sicher, unfall- und stressfrei durch den Straßenverkehr gelotst wird. Das Automobil beschleunigt, bremst und hält dabei je nach Verkehrslage selbstständig innerhalb bestimmter Grenzen. Bei einer notwendigen stärkeren Bremsung wird der Fahrer akustisch und optisch zum Handeln aufgefordert. Adaptives Kurvenlicht Das Adaptive Kurvenlicht verfügt als Erweiterung zu herkömmlichen Scheinwerfern über horizontal schwenkbare Lichtmodule. Sensoren erfassen dazu permanent Daten wie Geschwindigkeit und Lenkeinschlag. Elektromechanische Motoren steuern dann die Xenon-Scheinwerfer, sodass Kurven ihrem Verlauf gemäß ausgeleuchtet werden. Night Vision Die elektronische Zoomfunktion stellt dabei weiter entfernte Objekte vergrößert dar. Durch die Abbildung der Umgebung über Wärmestrahlung in ein Schwarzweißbild werden lebende Objekte schneller erfassbar. Durch diesen entscheidenden Vorteil bleiben dem Fahrer - bei einer Geschwindigkeit von 100 km/h - bis zu fünf Sekunden mehr Zeit, um richtig handeln zu können. Road Preview Im Längsverkehr unterstützen den Fahrer Funktionen wie die Aktive Geschwindigkeitsregelung mit Stop & Go Funktion (ACC Stop & Go). Dieses System ist eine Geschwindigkeits- und Abstandsregelung, die die im dichten Verkehr und Stau nötigen permanenten Beschleunigungs- und Bremsmanöver bis hin zum Stillstand mit Hilfe von Radarsensoren selbständig ausführt. Die Spurverlassenswarnung erfasst mittels einer Frontkamera vor dem Rückspiegel die Fahrbahnbegrenzungen und warnt den Fahrer durch Lenkradvibration bei einer unbeabsichtigten Annäherung an die Spurmarkierung. Durch die Rückmeldung am Lenkrad wird die Aufmerksamkeit des Fahrers auf den adäquaten Handlungsort gelenkt, so dass der Fahrer intuitiv die richtigen Aktionen ausführen kann. Spurverlassenswarnung 6 7
Komfort & Parken. Das Parken ist ein Manöver, das sich gut für eine Unterstützung eignet. Zum einen erfordern Parkvorgänge Manövriergeschick, zum anderen ist das Parken ein Vorgang, der sich technisch gesehen in Teilabschnitte gliedern lässt, die dann jeweils durch entsprechende Systeme stabil abgebildet werden können. Aktive Sicherheit. Unter dem Begriff aktive Sicherheit fasst man alle Funktionen zusammen, die Unfälle verhindern oder, z.b. durch eine Optimierung der Bremsstärke, die Aufprallenergie eines nicht mehr vermeidbaren Unfalls reduzieren. Systeme, die den Fahrer in einer Unfallsituation schützen - wie Airbags, Gurtstraffer und Co. -, werden der Passiven Sicherheit zugeordnet. Mensch Interaktion Maschine Moderne Fahrerassistenzsysteme leisten einen wachsenden Beitrag zur Aktiven Sicherheit. Auswertungen von Unfällen zeigen statistisch, dass durch diese Maßnahmen die Zahl der Unfälle insgesamt und somit auch die Zahlen der Verletzungen und Todesfälle weiter zurückgehen: Unterscheidung Unfalltypen mit Todesfolge 2006 Unfallstatistiken und Daten zum Unfallgeschehen dienen als Basis für die Entwicklung von Fahrerassistenzsystemen. So greifen Fahrwerksregelsysteme bei dem Unfalltyp mit den schwersten Folgen: Dem Fahrunfall ohne Beteiligung Dritter. Eine beliebte Einparkhilfe stellt das Park Distance Control (PDC) dar. Hierbei wird über Ultraschallsensoren in den Front- und/ oder Heckstoßfängern dem Fahrer akustisch und visuell der Abstand zum nächsten Auto, der Garagenwand oder diversen Hindernissen gemeldet. Auch der Abstand zu Objekten innerhalb von 1,5 Meter, die sich nicht im direkten Sichtfeld des Fahrers befinden, können so richtig eingeschätzt werden. Entwicklung Unfälle mit Todesfolge 1953 2006 Maßnahmen der passiven und in zunehmendem Maße auch der aktiven Sicherheit führen zu einem kontinuierlichen Rückgang der tödlichen Unfälle seit 1970. Verteilung auf Unfalltypen-Getötete in 2006 (Deutschland) Anteil [%] 50% 45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 42% 21% 18% Getötete (Deutschland) 20.000 15.000 10.000 5.000 0 1953 1960 1970 1980 1990 2006 innerorts - 27% aller Getöteten außerorts (ohne BAB) - 60% aller Getöteten Autobahn - 13% aller Getöteten 10% 8% 1% Mensch Maschine Interaktion. Moderne Fahrerassistenzsysteme haben großen Einfluss darauf, wie Mobilität erlebt wird. Sie steigern die Kompetenz des Fahrers, entlasten ihn, liefern passende Informationen und erhöhen damit die Sicherheit im Straßenverkehr erheblich. Eine Voraussetzung besonderer Bedeutung ist: die möglichst mühelose und intuitive Bedienung der Assistenzsysteme. Deshalb legt die BMW Group in der Entwicklung besonderes Augenmerk auf die sogenannte Mensch-Maschine-Schnittstelle. Von der Maschine zum Menschen - Anzeige von Informationen. Die Entwickler achten bei der Gestaltung besonders darauf, dass die Anzeige vom Fahrer bei minimaler Ablenkung vom Verkehrsgeschehen möglichst gut wahrgenommen werden kann (akustisch, optisch oder haptisch; welche Farbe, welcher Ton, welche Größe). Zudem sollte die Rückmeldung dort erfolgen, wo auch die Handlung stattfindet: So kann der Fahrer beispielsweise durch die Lenkradvibration schneller adäquat auf die Spurverlassenswarnung reagieren, als über eine Signalleuchte im Display, die der Fahrer erst erkennen, verstehen und in eine Handlung umsetzen müsste. Zu viel wertvolle Zeit ginge hier verloren. Vom Menschen zur Maschine die Bedienbarkeit der Funktionen. Jedes Fahrerassistenzsystem wird so entwickelt, dass die Bedienung möglichst einfach, intuitiv und ergonomisch erfolgen kann. Auch hier wird die Blickabwendung von der Straße auf ein Mindestmaß reduziert. So werden beispielsweise Schalter so positioniert, dass sie über eine haptische Rückmeldung, wie ein spürbares Einrasten, ihre Aktivierung oder Deaktivierung anzeigen: Der Fahrer braucht zur Bedienung dieses Systems den Blick nicht von der Fahrbahn abzuwenden. 0% Fahrunfall Kreuzung Längsverkehr Überschreiten Sonstige Durch ruhenden Verkehr 8 9
Head-Up Display. Ein Durchbruch im Anzeige-Bedien-Konzept war das Head-Up Display, das 2003 Einzug in Fahrzeuge der BMW Group hielt. Es blendet dynamische Informationen, die das Fahren betreffen (Geschwindigkeit, Navigationshinweise oder zukünftig z.b. den Kurvenverlauf), in die Windschutzscheibe ein. Für den Fahrer scheint diese Anzeige zwei Meter vor ihm zu schweben. Er hat alle relevanten Informationen direkt vor sich, Blickabwendung und Ablenkung werden auf ein Mindestmaß reduziert. Wo geht die Reise hin: Wie sieht die Fahrerassistenz der Zukunft aus? Zukünftig wird sich das Auto in seinem Fahrverhalten ganz flexibel entweder den gerade gegebenen Umweltbedingungen oder dem Wunsch des Fahrers anpassen. Für den Kunden bedeutet dies: mehr Fahrspaß, mehr Sicherheit und mehr Komfort. Klassische Fahrerassistenzsysteme werden neue Ausprägungen erhalten, z.b. hin zu einem Parkassistenten, der das Lenkmanöver beim Einparken dem Fahrer auf Wunsch abnimmt. Der Mensch im Mittelpunkt Daneben wird die Fahrzeug-Fahrzeug- und Fahrzeug-Infrastrukturkommunikation immer wichtiger werden. Mittels der so genannten Car2X-Kommunikation - die über Adhoc- Netzwerke mit drahtloser Datenübertragung arbeitet - können die Unfallzahlen weiter reduziert und der Verkehr flüssiger gestaltet werden. Der Fahrer kann durch die gesammelten Daten anderer Fahrzeuge und die seines eigenen Fahrzeugs etwa rechtzeitig vor einem Hindernis hinter einer Kurve oder vor Glatteis bei einer Autobahnausfahrt gewarnt werden. Genauso kann er mittels Positionsdaten und aktuellen Fahrzuständen über Staus, Baustellen oder gesperrte Straßen in Echtzeit informiert werden. Eine Empfehlung für die Alternativroute eingeschlossen. Beim Ampelassistenten kommuniziert das Fahrzeug nicht mit anderen Fahrzeugen, sondern mit der Ampelanlage - also mit der Verkehrsinfrastruktur. Das System wertet die empfangenen Daten über aktuellen Status sowie Länge der einzelnen Ampelphasen aus und vergleicht sie mit der aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Wie ein elektronischer Copilot gibt das System dem Fahrer dann eine Empfehlung, ob und mit welcher Geschwindigkeit er auf die Ampel zufahren soll, um noch bei Grün über die Kreuzung zu kommen. Oder eben, wann er ruhig und Sprit sparend ausrollen sollte. Car2Car-Kommunikation Head-Up Display Für die nächste Generation der Fahrerassistenz werden die Systeme Objekte erkennen und voneinander unterscheiden können. Diese Objekterkennung wird erst möglich durch eine gezielte Sensordatenfusion. So wie der Mensch durch die Kombination seiner einzelnen Sinne profitiert, so steigt auch das Potential der Fahrerassistenzsysteme, wenn die einzelnen Fahrzeug- Sinne, also die Sensordaten, stärker kombiniert und überlagert werden: zum Beispiel Radar und Wärmebild. Diese kombinierten Daten liefern zuverlässigere Informationen über das Umfeld. Dabei hat der Fahrer jederzeit die absolute Souveränität über das Automobil. Komplexe Entscheidungen trifft weiterhin der Mensch - die schnelle Informationsverarbeitung aber ist die Aufgabe der Fahrzeugelektronik. Ziel ist es, den Fahrer zu unterstützen, ihn zu informieren bzw. zu warnen und somit Unfälle durch vorbeugende Technik zu vermeiden. Denn: 50 Prozent der schweren Unfälle sind auf einen Informationsmangel des Fahrers zurückzuführen. Dafür soll die bordeigene Elektronik mit der Umweltvernetzung des Fahrzeugs kombiniert werden. Das eröffnet noch einmal völlig neue Möglichkeiten für zukünftige Fahrerassistenz- und Informationssysteme. Fahrzeug und Ampel kommunizieren miteinander Richtungsweisende aktuelle Forschungsprojekte auf dem Weg in diese Zukunft sind etwa der Querverkehrs- oder der Ampelassistent. Das sind Systeme, die vorausschauendes Fahren unterstützen und sich eben nicht rein auf bordeigene Systeme, sondern auf die Vernetzung mit der Umwelt stützen. Der Querverkehrsassistent erkennt ein an der Kreuzung sich näherndes Fahrzeug, auch wenn es vom Fahrer noch gar nicht zu entdecken oder verdeckt ist. Dies gilt auch und insbesondere für Motorräder. Querverkehrsassistent Auch in Zukunft wird der Mensch im Mittelpunkt stehen und das Fahren noch auf lange Zeit seine Aufgabe bleiben. Nur der Mensch kann die Verantwortung übernehmen. Deshalb bleibt der Anspruch der BMW Group an zukünftige Systeme entsprechend hoch: ein deutlicher Kundennutzen, intuitive Bedienbarkeit, Komfort- und Sicherheitsgewinn, sowie eine hohe Zuverlässigkeit sind hier die Maßstäbe. So bleibt dem Autofahrer auch weiterhin die Freude am Fahren erhalten. 10 11
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