DAS AUTO NEU DENKEN

Seit einiger Zeit beobachten wir eine Zunahme der Forschungsberichte über neue digitale Technologien im Automobilbau. Anlass dieser Forschungen sind die veränderten Anforderungen an die individuelle Mobilität im Zeichen des Klimawandels, der Energiewende, der Verknappung fossiler Brennstoffreserven. Gesucht wird überall ein Ressourcen schonendes Vehikel für eine postfossile Mobilität.

 

NEU ANFANGEN ODER WEITER OPTIMIEREN?

Als Architekten im Pensionsalter schauen wir auf mehrere Jahrzehnte der Technikgeschichte zurück, allerdings nur als interessierte Laien. Was uns aber auffällt ist die Eingleisigkeit der Auto-Entwicklung. Die Form wird zwar variiert, in Komfort und Sicherheit wird investiert und die Verbrennungsmotoren werden auf Teufel komm raus optimiert. Das aktuelle Abgasdesaster bei VW zeigt jedoch klar, dass die stetig strengeren Abgasgrenzwerte auch mit den ingeniös optimierten Verbrennungsmotoren nicht mehr zu erreichen sind. Optimieren als Überlebensstrategie hat ausgedient. Ein Paradigmenwechsel ist notwendig. 

 

DAS NEUE ELEKTRO-AUTO

Eines steht für uns fest: der Antrieb für ein Auto der postfossilen ZUKUNFT muss elektrisch sein, denn Elektrizität kann relativ einfach aus alternativen Energien gewonnen werden. Wenn wir also von Elektrizität reden, meinen wir immer grüne Elektrizität.
Elektro-Autos gibt es bereits. Das heute meist verkaufte Elektro-Auto wird hybrid angetrieben: Elektro-Antrieb in der Stadt mit einer Reichweite von 50 km, Explosionsmotor wie bisher für längere Strecken. Ein Auto mit zwei Antriebssystemen eignet sich jedoch nur für schwere, grosse, teure Fahrzeuge. Und auch das nur, solange die fossilen Energien noch vorhalten.

 

REICHWEITE

Auch als Laien wissen wir, dass die Schwachstelle des Elektroantriebs die beschränkte Reichweite ist. Selbst der beste Akku reicht bei tiefen Temperaturen nicht weit. Die Forschung zur Verbesserung von Batterien und Akkus zeigt noch keinen Durchbruch. Es braucht dringend eine Innovation zur Reichweitenvergrösserung. Im Fraunhofer Verbundprojekt «Systemforschung Elektromobilität» wird konkret geforscht, um das Reichweitenproblem heute schon zu lösen: Erfolgversprechend sind Brennstoffzellen als Range-Extender für Lithium-Ionen-Batterien. Wir schlagen zur Reichweitenvergrösserung deshalb eine Brennstoffzelle vor mit einem kleinen Tank für «grün» gewonnenen Wasserstoff. Über diese Brennstoffzelle wird die Batterie während der Fahrt nachgeladen.

 

ANTRIEBSKONZEPT

Von allen Elektrovehikeln, die wir kennen, imponiert uns der Segway als innovativstes. Wir übernehmen das Prinzip. Zwei grosse Antriebsräder: Jedes Rad wird per Einzelrad-antrieb von einem separaten Servomotor angetrieben. Unterschiedliche Drehzahlen der Antriebsräder ermöglichen eine Kurvenfahrt. Ein Schwenken des Joysticks nach rechts oder links bewirkt die dementsprechende Kurve. Ein Schwenken des Joysticks nach vorne oder hinten bewirkt eine Beschleunigung bzw. eine Bremsung. Soweit die Anleihen beim Segway.
Die selbstbalancierende Segway-Elektronik übernehmen wir nicht. Ein frei-schwingendes, kleines Laufrad im Heck sorgt als drittes Rad für die Stabilität. Dieses Laufrad ermöglicht im Parkiermodus ein Manövrieren auf kleinstem Raum. Im normalen Fahrmodus wird je nach Geschwindigkeit der Schwenkbereich verringert.

 

ELEKTRONIK STATT MECHANIK

Die digitale Steuerung eines Servomotors per Joystick ist eine Frage der Programmierung, nicht der Mechanik. Digitalisierung bewirkt Entmaterialisierung. Reduktion der mechanischen Teile. Weniger Material bedeutet weniger Kosten, weniger graue Energie, weniger Gewicht, weniger Antriebsenergie, geringeren Montageaufwand. Ausserdem wird die Position des Fahrers unabhängig von Pedalen und Steuersäule. Die Fahrgastkabine wechselt vom körpernahen Etui zum begehbaren Innenraum.

 

MOBILITÄTSVERBUND

Wollen wir das Auto neu denken, dann muss das im Rahmen eines Mobilitätskonzepts geschehen. Wir gehen davon aus, dass für längere Distanzen der öffentliche Verkehr gewählt wird. Entspanntes und pünktliches Reisen wird dem Warten im Stau des Berufsverkehrs bereits heute vorgezogen. Das kann die Intercity Verbindung sein von Stadt zu Stadt, das dichte S-Bahnnetz innerhalb der Agglomeration oder das Tram in der Stadt. 

 

INDIVIDUALVERKEHR

Aber für den Nahverkehr abseits vom dichten ÖV-Netz braucht es immer noch ein Vehikel für den individuellen Verkehr. 
Unser Auto müsste diesen Platz im Mobilitätsverbund einnehmen können. Ausgelegt für kurze Strecken genügt ein Tempo von 80–100 km/h. Es braucht aber eine familienfreundliche Anzahl Sitzplätze, 4 oder 5 und viel Platz für den Transport von Waren und Personen, zum Beispiel zum Transport von Recyclingmaterial zur Sammelstelle, von Einkäufen nach Hause, von Gästen zum Bahnhof, von Kindern ins Schwimmbad etc. 
Unser Auto eignet sich auch als kleines, abgasfreies und lautloses Taxi in der Stadt. Die grosse Fahrgastkabine mit kleinen Aussenabmessungen ermöglicht den umweltfreundlichen Transport von Reisenden mit sperrigem Gepäck. 

 

PROJEKTSKIZZE

Als Architekten sind wir geübt, Bauvorschriften, Pflichtenhefte, konstruktive und technische Anforderungen in einem Entwurf unter einen Hut zu bringen.
Wir konnten es auch hier nicht lassen und haben versucht unserem Konzept eine Form zu geben. 

 

KLEIN HEISST KURZ UND HOCH

Die Abmessungen haben wir vom Peugeot 107 übernommen. 3,5 m Länge, 1,8 m Breite. Mit 2m Höhe ist unser Auto ca. 60 cm höher als ein Peugeot 107. Der Fahrzeugboden ist raumhaltig, aus Blech so gefaltet, dass die Energieversorgung darin platziert werden kann. Dadurch sitzt man zwar etwas höher, über der Vorderachse, hat aber trotzdem noch eine freie Raumhöhe von ca. 1,5 m im Inneren der Kabine. Dank dem Segway-Antrieb der beiden grossen Räder ist der Raum zwischen den Rädern Teil des Innenraums. In Anlehnung an die Londoner Cabs wird das Gepäck in der Kabine transportiert, die durch den Raumgewinn zwischen den Antriebsrädern überraschend geräumig wird. Ein grosszügiges Raumangebot trotz kleinen Aussenabmessungen. Für den Transport von sperrigen Gütern können die Sitzflächen aufgeklappt werden. 

 

SENSOREN UND KAMERAS

Als sichtbares Merkmal für ein weitgehend digitalisiertes Auto wirkt die an der Dachkante umlaufende Informationsleiste. Hier sind alle Blinker, Positionslichter, Stopp- und Pannenlichter zusammengefasst, ebenso eine Rückfahrkamera im Heck. Auch die für das führerlose Fahrzeug in Zukunft notwendigen Sensoren werden in dieser Informationsleiste Platz finden.

 

INFO-TABLET STATT ARMATURENBRETT

Anstelle von separaten Displays für einzelne Funktions-Anzeigen und -Kontrollen laufen alle Informationen für den Fahrer oder die Fahrerin auf einem Tablet zusammen und können über Tasten am Joystick aufgerufen, ausgewählt, quittiert oder gelöscht werden. Das Tablet kann wahlweise zusammen mit dem Joystick-Element links oder rechts vom Fahrersitz angedockt werden, für rechts- oder linkshändige FahrerInnen.

 

SYSTEMKOMPONENTEN

Zur Verlängerung der Lebensdauer wird das neue Auto so konstruiert, dass System-
Komponenten unterschiedlicher Lebenserwartung unabhängig voneinander ersetzt werden können. Anvisiert soll eine Gebrauchsfähigkeit über 40 Jahre werden. Einzelne Komponenten müssen jedoch in kürzeren Intervallen ausgetauscht werden können. Die Tragkonstruktion, bestehend aus Bodenplatte und Überrollbügeln, bildet den dauerhaften Kern des Fahrzeugs. Die Antriebsräder mit den Servomotoren und das hintere Laufrad gehören ebenfalls dazu. Die äussere Beplankung der Überrollbügel mit Fenstern und Türen bildet eine weitere Systemkomponente, die je nach Bedarf unabhängig vom Rest ausgewechselt werden kann. Eine kurzlebigere Komponente wird das Antriebs- und Energieerzeugungssystem sein, das wie in einem Wandschrank in der raumhaltigen Bodenplatte eingebaut und problemlos nachgerüstet werden kann. Das Updaten der Elektronik erfolgt je nach Entwicklungsfortschritt.

 

PRODUKTION

Die lebensdauerabhängige Separierung der Systemkomponenten erlaubt auch neue Produktionsabläufe. Denkbar ist zum Beispiel die Produktion der verschiedenen Systemkomponenten durch eine Zulieferfirma, während die Montage regional durch verschiedenste KMUs erfolgen kann.

 

SICHERHEIT

Für die Stabilität der «Fahrgastkabine» sorgt die gefaltete Bodenplatte und ein Geflecht von Überrollbügeln. Diese Bügel werden aussen mit auswechselbaren Karrosserieelementen beplankt. Zwischen den beiden seitlichen Pfosten (Überrollbügeln) wird auf der rechten Seite, oder auf beiden, eine Schiebetüre eingebaut. Sicherheitsgurten für Fahrer, Fahrerinnen und Insassen, sowie zum Festzurren von Transportgütern sind selbstverständlich vorgesehen, ebenso der Einbau von Airbags.

 

SHARING-KULTUR

Das Auto ist schon heute für viele junge Leute kein Prestigeobjekt mehr, bleibt aber in gewissen Situationen äusserst nützlich. Deshalb wird sich in städtischer Umgebung die Sharing-Kultur weiter ausbreiten. Die Zunahme von Mobility-Mitgliedern ist ein zuverlässiger Indikator für diese Entwicklung. Diese Tendenz zur Entprivatisierung des Autos ermöglicht einen Verzicht auf luxuriöse Ausstattung und aufwändige Gadgets. Für personalisierte Dateien, z.B.Musik, kann das Handy mit dem mp3 Player kabellos verbunden werden. Im Inneren der Fahrgastkabine schlagen wir eine Ausstattung vor, zweckmässig, solid, wie es sich für den Gebrauch in einer Sharing-Kultur aufdrängt.
Das neue Auto sieht ungewöhnlich aus. Es ist ein sichtbares Statement für Klimaschutz, nachhaltiges Wirtschaften, Energiebewusstsein. 

 

NICE TO HAVE: carSOON

carSOON_Modellfoto
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

AUSBLICK

Wir erheben keine Ansprüche oder Copyrights für unsere Überlegungen zum carSOON. Unsere Absicht ist allein, aufzuzeigen, wie ein Neuanfang ohne Verbrennungsmotor aussehen könnte. Wir hoffen natürlich, dass ein innovativer Player im Umkreis der Auto- oder Energiebranche durch unser Gedankenspiel zum Weiterdenken und -handeln angeregt wird. Denn es ist höchste Zeit, sich um die Entwicklung eines zukunftsfähigen Elektrofahrzeugs zu kümmern.

 

Ergänzung

ELEKTRONIK STATT MECHANIK

ELEKTRONIK STATT MECHANIK

Die digitale Steuerung eines Servomotors per Joystick ist eine Frage der Programmierung, nicht der Mechanik. Digitalisierung bewirkt Entmaterialisierung. Reduktion der mechanischen Teile. Weniger Material bedeutet weniger Kosten, weniger graue Energie, weniger Gewicht, weniger Antriebsenergie, geringeren Montageaufwand. 


Beim Diskutieren mit Freunden und Bekannten ist uns aufgefallen, dass die Bedeutung der Digitalisierung, wie wir sie im obigen Textabschnitt zusammengefasst haben, kaum in ihrer Tragweite erfasst wird. 

 

Der Antriebsstrang eines heutigen, konventionellen Autos mit Verbrennungsmotor im Vergleich mit dem elektrischem Einzelradantrieb des carSOON zeigt den Unterschied deutlich: Zwei elektrische Servomotoren, digital angesteuert, ersetzen Getriebe, Kupplung, Steuerrad, Pedale, Kardanwelle, Differential und Bremsen. 

 

Die Digitalisierung entmaterialisiert und miniaturisiert die traditionellen mechanischen Komponenten. Nicht nur im Automobilbau.

 

Am Beispiel des Smartphones wird das noch deutlicher: Schreibmaschine, Uhr, Tonbandgerät, Videokamera, Kompass, Briefpost, Spiele, Spiegel, TV-Gerät, Radio, Photoapparat, Telefon, Rechenmaschine, Bücher, Tonträger etc.. 

Unzählige Produkte, die von je eigenen Industrien und Organisationen entwickelt wurden, verschwinden in einem hosentaschenkleinen Smartphone.

Organisatoren, Entwickler  und Produzenten dieser  Dienstleistungen und Apparate werden sich umorientieren müssen. Genau so auch die traditionellen Autobauer.