TREND Embedded: Der „intelligente“ Gummi

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Reifen sind das wichtigste Bindeglied zwischen Fahrzeug und Straße. Deswegen sollen sie in Zukunft fühlen, Entscheidungen treffen, sich an Fahrsituationen anpassen und im Internet der Dinge landen.

„Bei jedem zweiten Tanken den Reifendruck messen nicht vergessen“, hieß es früher. Dadurch würden Unfälle verhindert, Kraftstoff gespart und unnötiger Reifenverschleiß vermieden. Gute Argumente, leider aber siegte meist die Bequemlichkeit. Um 2004 erledigten die lästige Kontrolle – vor allem in einigen teuren Fahrzeugen – sogenannte Reifendruck-Kontroll-Systeme (RDKS). Diese ermittelten alle paar Sekunden Luftdruck und Temperatur im Reifen und warnten bei Druckverlust.

Indirekte Systeme vergleichen dabei die Drehzahlen aller Räder und schließen so auf den Druckverlust in einem Rad. Oder sie interpretieren eine Abweichung in der charakteristischen Schwingung zwischen Reifengürtel und Felge als beginnenden „Platten“. Die Daten dazu kommen vom ABS, ESP oder der Traktionskontrolle.

Direkte Systeme greifen auf Reifendrucksensoren innen am Ventil, direkt im Felgenbett des Reifens oder außen im Reifenprofil zurück. Sie messen permanent den Luftdruck und die Temperatur jedes einzelnen Reifens und senden diese Informationen an das Cockpit. Die Temperaturmessung ist übrigens notwendig, da Luft sich beim Erhitzen ausdehnt und so den Druckmessung verfälscht. Die direkte Version ist zwar teurer, aber genauer. Sie ermittelt plötzlichen sowie schleichenden Druckverlust und funktioniert auch, wenn das Fahrzeug steht.

Der Reifendrucksensor “Smart Tire” des Start-ups Bebop erkennt Fahrbahnbeschaffenheit sowie Reifenprofil und liefert detaillierte Informationen zur handtellergroßen Kontaktfläche zwischen Reifen und Strasse.

Reifendrucksensoren per Gesetz

In den Vereinigten Staaten müssen schon seit 2007 Neufahrzeuge mit Reifendrucksensoren ausgerüstet sein. In der EU gilt das seit 1. November 2014 für neu zugelassene Autos. Und wie bei allen staatlichen Regulierungen, die zusätzliche technische „Ausrüstung“ fordern, freuen sich in dem entsprechenden Segment die Hersteller. So rechnen die Analysten von Technavio, dass der globale Markt für Reifendruck-Kontroll-Systeme (RDKS) bis 2020 mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von knapp 15 Prozent steigen wird. Global Industry Analysts erwartet bis 2020 einen Umsatz von 4 Milliarden US-Dollar, Marketsandmarkets ist da optimistischer, bis 2019 sollen schon 5,6 Milliarden US-Dollar mit Reifendrucksensoren eingefahren werden.

Wo ein Markt ist, da ist auch Entwicklung. Und so mutieren die ursprünglichen Luft-Wächter immer mehr zur multifunktionalen Kontrollinstanz. Reifendrucksensoren von Continental – im Juli 2016 rollte der 200-millionste vom Band – meldeten schon 2014 in ersten Modellen beim Reifenfüllen, wann der notwendige Reifendruck erreicht wurde.

Reifendrucksensoren erkennen dieProfiltiefe (Bild: Continental)
Reifendrucksensorenerkennen in Zukunft abgefahrene Reifen. (Bild: Continental).

Für dieses Jahr kündigen die Hannoveraner Reifen an, die mit direkt in der Lauffläche eingelassenen Fühlern die Profiltiefe messen. Ist ein Pneu gefährlich abgefahren, „drängelt“ die Bordelektronik zu einem Wechsel und informiert den bevorzugten Reifenhändler. Zusammen mit Sensoren zur Erkennung der Beladung, die zukünftige direkt unter der Lauffläche des Reifens verbaut werden, lassen sich dann eine Reihe zusätzlicher Anwendungen generieren. Später sollen Fahrerassistenzsysteme und vor allem automatisierte Fahrzeuge Kontakt mit dem „Gummi“ aufnehmen, um etwa zu verhindern, dass Wagen mit Sommerreifen auf eingeschneiten Strassen „Rutschpartien“ veranstalten. Überhaupt sind die zusätzlichen Informationen vom Rad wichtig, um zukünftiges autonomes Fahren sicherer und komfortabler zu machen.

Deswegen wird man in Zukunft eine Reihe weiterer Daten aus dem Gummi quetschen: etwa den Zustand des Fahrbahnbelags, das verfügbare Grip-Niveau, Aquaplaning-Wahrscheinlichkeiten oder die Drehmoment-Verteilung.

Neue Reifen braucht das Auto

Noch einen oder mehrere Schritte weit voraus eilt man bei Goodyear. Angesichts der „autonomen“ Entwicklung prognostiziert der Chefentwickler eine komplette Neudefinition des Reifens. Und zeigte denn auch beim Genfer Automobilsalon vor vier Jahren wohin die Reise gehen könnte. Den per 3D-Druckverfahren hergestellten kugelförmigen Reifen „Eagle 360“ verbindet Magnetschwebetechnik mit der Karosserie. Dieses Jahr spendierte man der Weiterentwicklung „Eagle 360 Urban“ zusätzlich eine bionische Außenhaut und eine veränderungsfähige Lauffläche. Mit künstlicher Intelligenz soll der Kugelreifen fühlen, Entscheidungen treffen, sich an die Fahrsituation anpassen und interagieren können.

Über die von einem Sensornetzwerk durchzogene Außenhaut sammelt er Informationen über Straßenbedingungen, Wetterverhältnisse, Verkehrsfluss und Fahrzeugzustand. Und indem er Daten mit anderen Fahrzeugen austauscht wird er zum Teil von Verkehrsmanagementsystemen.

Seine Lauffläche kann sich jedem Wetter und jeder Bodenbeschaffenheit anpassen. Selbst Reifenschäden sollen durch die bionische Außenhaut selbständig behoben werden. Damit nicht genug, die intelligenten Kugelreifen klinken sich ins Internet der Dinge ein und wenn die Fahrbahn gefriert, drosseln sie das Tempo selbständig.

Auf die „Kugeln“ können wir wohl noch lange warten. Deswegen schickt Goodyear auch einen „herkömmlichen“ Reifen mit abgespeckten Features auf die Strasse. Zugeschnitten auf den Flottenbetrieb optimiert auch der „IntelliGrip Urban“ Geschwindigkeit, Bremsverhalten, Handling und Stabilität des Fahrzeugs. Flottenbetreiber können ihre Reifen in Echtzeit beobachten und so proaktiv Wartung und Reparaturen planen. Das reduziert die Gesamtbetriebskosten der Flotte und senkt die Ausfallzeiten der Fahrzeuge.

Reifendrucksensoren (Bild: Continental)

Der Filling Assistant findet den richtigen Reifendruck. (Bild: Continental).