Fahren am Limit

Auf einer portugiesischen Rennstrecke sind sie unterwegs: Entwicklungs-Ingenieure von Volkswagen in autonom fahrenden Autos. Der freie Motorjournalist Michael Gebhardt hat sie besucht und ist auch mitgefahren.

Michael Gebhardt ist freier Motorjounalist und arbeitet als Autor unter anderem für AutoBild, Spotpress und N-TV.

Arbeit darf auch Spaß machen: Die Entwickler testen mit Golf GTI und Audi RS 7

Zwei Wochen lang testen und tüfteln Ingenieure von Volkswagen auf der Rennstrecke in Portimao an Zukunftsprojekten zum autonomen Fahren. Mit dabei an der portugiesischen Algarve: Norbert - ein automobiler Prototyp.

"Norbert würde gerne auf die Strecke", krächzt es aus dem Funkgerät, und die Antwort folgt auf dem Fuße: "Alles klar, Walter fährt raus." Kurz darauf rollt ein schwarz-weiß beklebter Audi RS7 in die Boxengasse, und ein roter Golf GTI biegt auf den Rundkurs ein. Und Norbert heißt eigentlich Jonas Kaste.

So wie hier, der Kofferraum von "Walter", sind auch die Gepäckabteile von "Norbert" und "Dieter" mit Steuerungstechnik beladen.

Genauer gesagt: Jonas sitzt hinterm Steuer von Norbert. Norbert ist nämlich, wie seine Kollegen Susi, Walter und Dieter, ein mit zahlreichen Computern im Kofferraum bestückter Prototyp. Ihre Spitznamen haben die zwei Golf GTI, der Passat Variant und der Audi RS7 von der Entwicklertruppe bekommen, zu der auch Jonas Kaste gehört.

Die rund 25 Ingenieure treffen sich unter der portugiesischen Sonne zum Tüfteln und Testen. Bereits zum fünften Mal findet rund 60 Kilometer westlich von Faro die sogenannte „Vehicle Dynamics Convention“ statt. In dieser zweiwöchigen Testphase optimieren die Grundlagenforscher, fernab ihrer Büros in Braunschweig oder Wolfsburg, ihre Projekte. Außerdem sind Vertretern der einzelnen Konzern-Marken für Präsentationsphasen vor Ort. Diese Kollegen sollen dann nämlich in den kommenden Jahren mit genau diesen Entwicklungen arbeiten.

Was hier erprobt wird, wird in der Regel erst in zehn bis fünfzehn Jahren in Serienautos verfügbar sein.

Der Computer als Experte

Wer bei dem Namen „Vehicle Dynamics“ allerdings an klassische Fahrwerksingenieure denkt, die an Federbeinen, Dämpfern und Achsen schrauben, der täuscht sich. Ölverschmierte Hände hat hier niemand, ja nicht mal ein Schraubenschlüssel liegt irgendwo herum. Stattdessen: Viele Kabel und gutes WLAN. In der Werkstatt-Box haben die Techniker ein paar Tische zusammengeschoben, ihr Handwerkszeug sind Bits und Bytes. Jonas Kaste und seine Kollegen sind vor allem eins: IT-Spezialisten, die mit komplizierten Algorithmen und neuronalen Netzen versuchen, den Autos der Zukunft immer mehr Intelligenz einzutrichtern. Was hat das mit „Vehicle Dynamics“ zu tun? Jede Menge. Denn spätestens wenn das Auto einmal ganz ohne Fahrer unterwegs sein soll, muss der Computer Experte auf dem Gebiet der Fahrdynamik sein.

Dieter, Walter oder Norbert können die knapp fünf Kilometer lange Strecke von Portimao ohne Zutun des sogenannten „Sicherheitsfahrers“ umrunden. Anders als bei den ersten Demonstrationen vor ein paar Jahren, als der Audi RS7 wie von Geisterhand in Niki-Lauda-Manier die Grandprix-Strecke von Hockenheim abgefahren ist, ist hier allerdings keine feste Route eingespeichert. Die Autos kennen nur den Streckenverlauf und suchen sich ihre Ideallinie selbst. Die nennt sich im Fachjargon Trajektorie, und hängt von vielen Parametern ab.

Richtig, das ist Norbert. Ein roter Golf GTI Performance.

Schirmmütze statt Blaumann

Genau daran forscht Jonas Kaste in diesen Tagen. Der 32-jährige Maschinenbauingenieur mit der abgewetzten Schirmmütze will dem Auto beibringen, selbst zu merken, wann die Reifen abgefahren sind. Das Prinzip ist einfach: Der Computer berechnet eine Strecke, der Golf fährt diese Linie mit High-Speed ab.

Haben die Reifen genug Profil und Grip, weicht er kaum von der vorgegebenen Strecke ab. Je stärker der Gummi-Verschleiß sein sollte, desto früher beginnt der Wagen zu rutschen und desto mehr Versatz gibt es in den Kurven. Was diese Information bringt? „Wenn das Auto weiß, dass es nicht mehr am Limit fahren kann, passt es seine Strategie an, plant größere Kurvenradien und reduziert die Geschwindigkeit“, erklärt Jonas, der gleich im Fahrzeug die wichtigsten Daten auf seinem Laptop auswertet und kleine Anpassungen am Steuerungsprogramm vornimmt.

"Das macht die Arbeit hier so besonders, du drehst ein, zwei Runden und kannst dann gleich neben der Strecke Fehler korrigieren oder neue Parameter testen", schwärmt der Entwickler, der nach ein paar schnellen Fahrten genau so viel Adrenalin spürt, wie ein Rennfahrer. Dabei musste Jonas, der von sich selbst scherzhaft behauptet, ein mieser Autofahrer zu sein, vor der Testfahrt nur ein paar Tasten drücken und während der schnellen Runde einen sogenannten „Totmannschalter“ halten, damit der Prototyp nicht aus Versehen komplett ohne Aufpasser auf die Strecke geht.

Austausch mit Kollegen und Wissenschaftlern

Neben der unmittelbaren Nähe von Theorie und Praxis ist für Jonas hier in Portimao auch der Austausch mit den Kollegen wichtig, die an anderen Projekten arbeiten. Zusätzlich haben sich die Volkswagen-Ingenieure Unterstützung von der Uni Stanford und der TU Darmstadt nach Portugal geholt. "Wer bei einem Problem nicht weiter kommt, kann sich hier ganz unkompliziert Input von den Kollegen holen", erzählt Jonas begeistert. Der Austausch bei einer Bratwurst, die der Werkstattmeister mittags auf den Grill wirft, ist oft deutlich hilfreicher als ein langatmiger Bürotermin.

Zwar schwebt über der ganzen Veranstaltung die Vision des autonom fahrenden Autos, doch vieles, was die Ingenieure hier an ihren selbstfahrenden Prototypen erforschen, kann auch Fahrern in konventionell gesteuerten Autos zugute kommen: Einer der Ingenieure bemüht den Vergleich mit der Mondlandung: Nur weil es vor 50 Jahren möglich wurde, zum Erdtrabanten zu reisen, fahren wir nicht jede Woche dort hin. Allerdings profitieren wir noch heute von der Mondfahrt. Nicht zuletzt bescherte uns die Nasa-Technologie zum Beispiel die Teflon-Pfanne. Die Antihaft-Beschichtung der Autoindustrie ist dagegen die Sicherheit.

Viele Entwicklungen auf dem Weg zum selbstfahrenden Auto können auch in normalen Fahrzeugen die Sicherheit erhöhen und helfen, der Vision von null Verkehrstoten näher zu kommen: Wenn das Auto zum Beispiel merkt, dass der Reifen runter gefahren ist, kann es nicht nur seine autonome Fahrstrategie anpassen, sondern den Fahrer auch warnen und ihn in die Werkstatt bitten.

Lenken mit dem Playstation-Controller

Auch die Entwicklungen im Bereich Steer-by-Wire sind nicht allein auf das selbstfahrende Auto gemünzt. In einem erstaunlicherweise namenlosen Tiguan hat der Elektronikentwickler Christopher Kreis von Volkswagen Group Components mit seinen Kollegen die mechanische Verbindung vom Lenkrad zu den Rädern gekappt. Stattdessen wird der Lenkbefehl digital an Stellmotoren übertragen, die die Vorderräder in Position bringen. Im Flugzeug ist diese Technik bereits gang und gäbe. Im Auto gab es allerdings bisher schlichtweg keinen triftigen Grund für den Entwicklungsaufwand.

In einem autonom fahrenden Auto, das vielleicht gar kein Lenkrad mehr hat oder bei dem sich das Volant ein- und ausklappen lässt, wird diese Technik aber plötzlich interessant. Aber auch hier gibt es durchaus Einsatzzwecke für Fahrer-Autos: Der Tiguan beispielsweise lässt sich nicht nur per Lenkrad steuern, sondern auch per Smartphone und sogar über einen Playstation-Controller.

Zur Steuerung von Norbert und Co genügt ein Playstation-Controller.

Zunutze machen könnte man sich die Technik unter anderem in behindertengerechten Fahrzeuge mit noch individueller angepassten und damit sichereren Steuermöglichkeiten. Aber auch der Fahrerwechsel während der Fahrt könnte zukünftig problemlos möglich sein, in dem man einfach den Joystick weiterreicht, wenn man müde ist oder telefonieren will.

Der Autor im Gespräch mit Gamze Kabil, eine der wenigen Frauen der "Vehicle Dynamics Convention".

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Auf dem Gebiet Lenkung forscht auch eine der wenigen Frauen hier. Gamze Kabil optimiert Übernahme-Strategien, sprich den Wechsel vom autonomen zum fahrergebundenen Fahren. Die Krux dabei: Ein Steer-by-Wire-Lenkrad dreht sich nicht zwingend mit, wenn der Wagen von alleine fährt. Wenn nun aber der Fahrer ausgerechnet in einer Kurve wieder selbst eingreifen will oder muss, stimmen der Lenkwinkel der Räder und der Einschlag des Volants nicht überein. Wie sich das am besten synchronisieren lässt, erprobt Gamze in zahlreichen Testrunden und holt sich dafür auch eifrig Kommentare von ihren Kollegen ein.

Das Lenkgefühl ohne mechanische Verbindung ist dagegen Maximilian Templers Baustelle: Der Doktorand arbeitet bei Volkswagen mit neuronalen Netzwerken und hochkomplexen Berechnungen. Damit versucht er anhand eines erlernten Verhaltens

aus verschiedenen Parametern wie zum Beispiel Lenkwinkel und Geschwindigkeit, die optimale Kraft zu errechnen, mit der der Lenkwiderstand simuliert wird. Schließlich soll sich auch ein Steer-by-Wire-Tiguan anfühlen, wie ein Volkswagen.

Wie fühlt sich das Auto von morgen an?

Apropos Anfühlen: Heutzutage unterscheiden sich Autos stark durch ihre fahrdynamische Ausprägung. Ein Sportwagen fährt sich anders als ein Kombi, eine Luxuslimousine anders als ein Kompaktwagen. Was aber, wenn das Auto von alleine unterwegs ist? Wenn am Ende alle die gleiche, optimale Linie errechnen, dürften die Unterschiede gering werden. Genau das will das sogenannte „Brand-DNA“-Team verhindern. Sie suchen nach Stellschrauben, um auch den autonom fahrenden Fahrzeugen unterschiedliche Charakteristiken beizubringen. Wie sich der Sportwagen der Zukunft anfühlt? Das spielt hier in Portimao noch keine Rolle: "Wir schaffen hier nur die Möglichkeit, verschiedene Fahrprofile zuprogrammieren. Die Abstimmung müssen dann die jeweiligen Marken-Ingenieure in der Serienentwicklung vornehmen", erklärt Paul Hochrein, Projektleiter Fahrdynamik im Bereich der Volkswagen Konzernforschung. Und wenn die dann irgendwann marktreif ist, werden Jonas und Co. in Portimao sicher schon wieder an ganz neuen Lösungen tüfteln ...