zurück zum Artikel

Mithilfe topografischer Daten im Navigationssystem lässt es sich sprichwörtlich vorausschauend fahren. Der Mercedes Actros spart bis zu drei Prozent Sprit, indem er den Schwung der kinetischen Energie geschickt nutzt

Stuttgart, 22. Mai 2012 – „Predictive Powertrain Control“ nennt sich eine neue Technik von Mercedes-Benz, die das Unternehmen ab August 2012 für den Lkw Actros anbietet. Der Langstrecken-Lkw der Stuttgarter ist in der Lage, das Verhalten von Motor und Getriebe automatisch dem Gelände anzupassen, weil er die Strecke samt Steigungen und Gefällen quasi voraussehen kann. Technische Basis für die hellseherischen Fähigkeiten ist die Fusion von Sensordaten mit den Informationen eines Navigationssystems, das die Topografie des Geländes kennt. Das Kartenmaterial kommt übrigens von TomTom.

Was kommt hinter dem Hügel?

Das Prinzip klingt einfach: Weil der Actros das Streckenprofil genau kennt, kann die Antriebssteuerung in den richtigen Momenten schalten, Gas geben oder Gas wegnehmen, um möglichst spritsparend und zügig ans Ziel zu kommen. Im Vergleich zu Lkws, die nur einen herkömmlichen Tempomat haben, spart das System etwa 3 Prozent Kraftstoff, heißt es. Das klingt nach wenig, kann aber im Lastverkehr über die Langstrecke eine Menge Geld einsparen. Sein "Wissen" bezieht der Lkw nicht nur aus den Navigationsdaten [1], sondern er fusioniert diese zum Beispiel mit Daten des Neigungssensors und den Daten, die das Getriebe und der Motor liefern. Der Actros macht einen permanenten Abgleich: Was liegt vor mir – wie stelle ich mich am besten darauf ein?

Bild 1 von 0

Die Predictive Powertrain Control im Mercedes Actros (0 Bilder) [2]

[3]

Ihr Sparziel erreicht die Predictive Powertrain Control durch mehrere Fahrstrategien, die zudem angepasst werden können: Zunächst einmal stellt der Fahrer oder Betreiber eine obere und untere Toleranzgrenze ein, sodass das Fahrzeug nicht stur eine bestimmte Geschwindigkeit wie zum Beispiel 85 km/h einhalten muss. Mercedes-Benz sieht eine Standardeinstellung mit einer Toleranz vom 5 km/h nach oben und 6 km/h nach unten vor. Zudem gibt es Varianten in Fahrprogrammen wie „Economy“ und „Power“, in denen diese Toleranz variiert wird – und wie gesagt die Möglichkeit, die Werte selber zu definieren.

Nur nicht überanstrengen

Diesen Toleranzbereich kann das Fahrzeug nutzen, um in gewissen Grenzen die Fahrphysik zu überlisten – genauer gesagt: für sich zu nutzen. So kann der Lkw zum Beispiel kurz vor einer Kuppe ruhig etwas langsamer werden, weil er ja weiß, dass er es auch etwas geruhsamer bis zum nachfolgenden Gefälle schafft. Ansonsten hätte das Getriebe heruntergeschaltet, man hätte durch die kurze Zugkraftunterbrechung weitere Geschwindigkeit verloren. Das Verhalten lässt sich gut mit einem Fahrradfahrer mit Kettenschaltung vergleichen: Kurz vor dem Ziel überlegt man sich genau, ob man noch einmal schaltet, weil das dabei entstehende Päuschen dazu führt, dass man danach umso mehr in die Pedale treten muss.

Natürlich ist der Vergleich etwas verkürzt, denn es geht nicht nur um die Zugkraftunterbrechungen. Man könnte diese zwar vermeiden, wenn man statt eines automatisierten Schaltgetriebes ein Doppelkupplungsgetriebe verbauen würde. Das hat sich bei Lkws aber bisher nicht etablieren können – zu aufwendig, zu schwer, zu teuer in einer Branche, bei der das Fahrzeug sich durch und durch „rentieren“ muss. Aber Schalten kann auch allein deswegen ineffizient sein, weil der plötzlich transiente Zustand des Motors einen höheren Verbrauch verursacht – und wenn auch nur kurzfristig. Der quasi-stationäre Zustand der Fast-Konstantfahrt ohne Schalten ist dagegen günstiger. Diese Logik kann auch beim Schalten zu eine ungewohnten Entscheidung des Systems führen: Der Lkw erkennt, dass er es beim besten Willen nicht bis nach oben schafft und schaltet kurzerhand gleich um zwei Gänge herunter. So spart er einen zweiten, kraftzehrenden Schaltvorgang.

Mit Anlauf in die Steigung

Eine weitere Strategie besteht darin, vorausschauend zu beschleunigen, um die nächste Steigung sozusagen mit Schwung zu nehmen, auch das kennt man als Fahrradfahrer. Das Beispiel illustriert sehr gut, wozu der Toleranzbereich nach oben gut sein kann. Er erlaubt es in diesem Fall, nur wenig Energie zum Beschleunigen bergab aufzuwenden und vergleichweise viel Energie an der kommenden Steigung einzusparen.

Bei der so genannten "EcoRoll"-Funktion kann der Actros sogar ohne Motorkraft bergab rollen, um dabei durch sein eigenes Gewicht zu beschleunigen, um dann vor der nächsten Steigung den damit gewonnenen Schwung mitnehmen zu können. So kann er zum Beispiel den gedeckelten Wert von 90 km/h anfahren – bei einem normalen Tempomat dagegen wäre er mit 85 km/h vor der nächsten Steigung angekommen. Der Lkw kann sogar die eingestellte Obergrenze maximal 20 Sekunden lang um einen km/h überschreiten. Selbst dieser kleine Funken Zusatztempo kann noch ein bisschen Minderverbrauch herausschinden.

Bergauf rollen

Schließlich kann der vorausschauende Actros vor dem Erklimmen einer Kuppe schon etwas Gas wegnehmen, um im nachfolgenden Gefälle nicht (oder weniger) bremsen zu müssen. Laut Mercedes ist dieses eines der effektivsten unter den verfügbaren Sparmanövern. Unter Umständen geht der Actros dabei sogar schon vor dem Scheitelpunkt in den Eco-Roll-Modus, weil er dann nicht von den Schleppmomenten des Antriebsstrangs ausgebremst wird.

Die Predictive Powertrain Control ist nur teilweise neu. Den GPS-Geschwindigkeitsregler "Predictive Cruise Control" bietet Daimler für seine US-Marke Freightliner schon seit 2009 an, bisher fehlten allerdings die Eingriffe in das Getriebe. Die Verbindung aus Geländekundigkeit, Getriebeeingriff sowie der Toleranzbereich bei der definierten Geschwindigkeit kehren nun die Nachteile klassischer Tempomaten in ihr Gegenteil um, sagt Daimler. Während normale Tempomaten im Grunde zu spät merken, dass es Zeit zum Schalten ist, ist die Predictive Cruise Control ähnlich schlau wie ein routinierter Fahrer. Ihm voraus hat sie allerdings die Fähigkeit zu wissen, was hinter Hügel und Horizont kommt.

Fahrwiderstandsvermeidung

Prädiktive Systeme wie dieses sind schon seit vielen Jahren im Gespräch [4], auch bei Hybridfahrzeugen. Bei ihnen erscheint der mögliche Profit noch größer, weil die kinetische Energie in einer Batterie gespeichert werden kann, beim Actros nur im "Schwung", den er mitnehmen kann. Der Hybridantrieb erlaubt also andere Betriebsstrategien, weil die Energie aus der Batterie zu einem beliebigen Zeitpunkt abrufbar ist. Noch interessanter wird es, wenn Plug-in-Hybride ins Spiel kommen. Auch sie würden von einem prädiktiven System einschließlich topografischer Kenntnisse profitieren. Bei ihnen erlaubt die "intelligente" Streckenplanung einen geplanten Generatorbetrieb, um am Zielort eine definierte Menge elektrischer Energie zum rein elektrisch Fahren zur Verfügung zu haben.

Dass die Lkw-Technik bei der Nutzung topografischen Daten einen Schritt voraus ist, hängt wohl mit dem erhöhten Leidensdruck der Transportbranche zusammen. Selbst prozentual kleine Spriteinsparungen können bei den hohen Kraftstoffkosten ein kleiner Segen sein. Im Pkw-Bereich ist dieser Leidensdruck bisher offenbar noch gering. Das mag damit zusammenhängen, das bis heute bei vielen Autofahrern der Posten "Spritkosten" eine erstaunlich überschaubare Rolle spielt. Es gibt aber noch einen weiteren Aspekt, bei dem Meinungen regelrecht aufeinander prallen: Noch wird den Pkw-Fahrern zugebilligt, dass sie als Fahrer ihre Entscheidungen selber treffen. Deswegen hat zum Beispiel der Opel Ampera [5] einen Knopf, mit dem man in den "Stromerzeugungsmodus" gehen kann. Doch der Default dürfte bald der Knopf zum Ausschalten sein – denn auch der Hybrid mit topografischen Kenntnissen spart wohl in der Regel schlauer als der Fahrer. (ggo [6])

URL dieses Artikels:
https://www.heise.de/-1581210

Links in diesem Artikel:
[1] https://www.heise.de/news/Sparsame-Lkw-mit-3D-Geodaten-459857.html
[2] https://www.heise.de/bilderstrecke/4734088.html?back=1581210;back=1581210
[3] https://www.heise.de/bilderstrecke/4734088.html?back=1581210;back=1581210
[4] http://www.atzonline.de/Aktuell/Interviews/35/78/Der-Hybrid-eroeffnet-grosses-Potenzial-fuer-Assistenzsysteme.html
[5] https://www.heise.de/news/Stille-Reserve-der-Antrieb-des-Opel-Ampera-1224692.html
[6] mailto:ggo@heise.de

Copyright © 2012 Heise Medien