Die 5 Stufen zum Autonomen Fahren und was sie bedeuten

Die Tage des Führerscheins sind gezählt. Schritt für Schritt übernimmt der Computer das Lenkrad. Wie lange es noch dauern wird, bis unsere Autos alleine steuern und und warum vor allem Elektroautos für autonomes Fahren prädestiniert sind, erklären wir hier.

Um einen Irrtum gleich auszuräumen: Auch bei (modernen) Verbrennern sind Gas, Bremse und Lenkung bereits elektrische Systeme. Ihnen ist es völlig egal, ob ihre Schalter nun von Mensch oder Maschine bedient werden. Der E-Antrieb ist also nicht grundsätzlich einfacher zu automatisieren, da die nötigen Sensoren, Rechner und Steuereinheiten auch am Verbrenner mit ähnlichem Aufwand installiert werden. 

Und doch kommen Experten zu dem Schluss, dass sich E-Antriebe besonders für die Automatisierung eignen. Zum einen, aufgrund der guten Regelbarkeit elektrischer Systeme. Die Überlegungen gehen aber noch weiter. So ermöglicht der E-Antrieb Konzepte, die bisher mit dem Verbrenner nicht machbar waren: Mit direkt im Rad verbauten E-Motoren etwa könnte der maximale Lenkeinschlag künftig 90° betragen, was Vorteile – vor allem beim Parken – bringen kann. 

Das wirkt sich auch auf autonome Funktionen aus, da diese komplexe Fahrsituationen besser und effizienter meistern können, einfach dadurch, dass sie mehr Möglichkeiten haben zu reagieren. Da E-Autos zudem vor allem aus ökologischen Gründen gekauft werden, kann hier durch das Autonome Fahren nochmals mehr Effizienz herausgeholt werden. Durch die selbst fahrende Technik wird die Reichweite aufs Allerletzte optimiert und alle erdenklichen Schritte auf der vorgegebenen Route mit einkalkuliert, freie Ladesäulen inklusive.

Wer also eine längere Strecke mit dem autonomen E-Fahrzeug fahren muss, wird künftig einfach eine Zeit lang irgendwo stehen und während des Schnellladens dort weiter das tun, was er sowieso tut – lesen, schlafen, arbeiten etc. So wird die Fahrdauer bereits vorher festgelegt und es erscheint weniger dramatisch, dass man unterwegs einen Ladestopp einlegt: Man ist nun Passagier mit einer festen Ankunftszeit, nicht mehr Fahrer, der einen zeitraubenden Zwischenstop einlegen muss.

In der Stadt könnte sich das selbstfahrende E-Auto auf eigene Faust einen Parkplatz mit induktiver Lademöglichkeit suchen und gibt ihn auch wieder frei, sobald der Akku voll ist. Entsprechende Systeme sollen künftig z.B. in Parkhäusern oder auf P&R-Flächen realisiert werden: Ist der Akku voll, stellt sich das Auto in eine Lücke ohne Ladetechnik und fährt später wieder seinen Besitzer abholen.

Den Anfang macht eventuell der Lieferverkehr: Im häufigen Stop&Go der Paketboten in der Stadt laufen Verbrenner sehr ungünstig. Ein autonomes E-Auto könnte hier bereits zum Nachbarn fahren, während der menschliche Bote noch eine Unterschrift holt. Außerdem könnten nachts autonome E-Fahrzeuge Pakete an bestimmte Stationen liefern, dort den Akku laden und dann abgegebene Wertstoffe mitnehmen.

Neben der Effizienzsteigerung und dem Lösen des Verkehrschaos durch Algorithmen und Car2X-Kommunikation sehen viele Experten aber auch negative Effekte. So könnte das Verkehrsaufkommen durch die Autonomen Fahrzeuge sogar steigen, weil die Sharing-Dienste und Robotaxis bequemer sind als öffentliche Verkehrsmittel wie U-Bahn und Zug. Ebenso sind rollende Hotelketten auf der Autobahn keine ganz unrealistische Vision. Der Chef zahlt dann kein Hotel mehr, sondern schickt den Mitarbeiter über Nacht mit einem Robotaxi von München nach Hamburg, wo er um 9 Uhr dann ausgeschlafen zum Termin kann.

Haftungstechnisch bleibt alles wie bisher: Ein durch das selbstfahrende Auto verursachter Schaden wird auch weiterhin über die Haftpflichtversicherung des Fahrzeughalters reguliert, egal ob Mensch oder Maschine gesteuert haben. Ebenfalls bestehen bleibt natürlich die Möglichkeit der Versicherer, etwaige Mängel am System nachzuweisen und somit Regressansprüche dem Hersteller gegenüber geltend zu machen.

Die amerikanische Society of Automotive Engineers (SAE) definiert für das Autonome Fahren sechs Level (0 bis 5), die Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) hat die Technik in fünf Stufen eingeteilt, die sich weitestgehend mit den SAE-Definitionen decken. Lediglich das komplette Roboterauto ohne Fahrersitz und Pedale (SAE-Level 5) entfällt dabei.

Bildquelle: Schaeffler

So sehen die Levels aus:

Level 0: Keine Automation

Der Fahrer ist für verantwortlich und entscheidet alles, auch wenn er von Stabilitätskontrolle (ESP) oder Antiblockiersystem (ABS) unterstützt wird.

Level 1: Fahrassistenz

Diesen Level hat Chrysler bereits in den 50er-Jahren geknackt: Der Tempomat (eigentlich der Produktname von Daimler, aber inzwischen der hierzulande geläufige Begriff für eine Geschwindigkeitsregelanlage) hält die Tachonadel auf Position, wenn es bergauf geht, gibt er mehr Gas. Auch das Notbremssystem, das einen drohenden Unfall erkennt und das Fahrzeug selbst zum Stehen bringt, gehört in diese Klasse.

Level 2: Teilautomatisierung

Mit zusätzlichen Sensoren kann das Fahrzeug auch den Abstand zum Vordermann halten, es darf also selbst auf die Bremse treten und auf das Automatikgetriebe zugreifen. Der Computer steuert also mehrere Systeme, was die Voraussetzungen für Level 2 ist. Dürfen Geschwindigkeitsregelung und Lenkassistent zusammen arbeiten, sind viele Aufgaben des Fahrers schon an den Computer gegangen: Längs- und Quersteuerung laufen automatisiert. Ein Spurhalteassistent, der selbst erkennt, ob der Fahrer unbeabsichtigt die Fahrgasse verlässt, zählt eigentlich noch zum Level 1 – solange er alleine betrieben wird und nur lenkt. Die meisten solchen Systeme regeln aber auch die Geschwindigkeit. Jeder vierte Unfall, der auf fehlerhaften Fahrspurwechsel zurückzuführen ist, soll so verhindert werden, was in Deutschland jährlich 250 Menschenleben retten könnte. 

Zum Einsatz kommen Level-2-Systeme auch bei der Einparkhilfe: Der Mensch muss aber dennoch die Umgebung beobachten, etwa weil ein Fußgänger unglücklich in die Parklücke stolpern könnte.

Level 3: Hochautomatisiertes Fahren

Ab diesem Level wird eine Grenze überschritten, ab jetzt überwacht der Computer auch die Umgebung, vorher war dafür der Fahrer verantwortlich. Rein technisch ist der Mensch nicht mehr notwendig, er dient aber als Redundanz: Kommt das System mit einer Situation nicht zurecht – fachsprachlich kann es also den risikominimalen Zustand nicht herstellen – warnt es den Fahrer rechtzeitig vor, dieser MUSS dann übernehmen. Ein Beispiel wäre etwa, wenn das System nicht exakt weiß, welche Ampel zu welcher Fahrspur gehört – bei komplizierten, mehrspurigen Kreuzungen mit Kurven in Großstädten gut nachvollziehbar. Hier würde dem Fahrzeug zusätzlich zur eigenen Sensorik eine Car2X-Schnittstelle helfen, durch die es direkt mit der Ampel  – oder dem übergeordneten Verkehrsleitsystem – kommunizieren und entsprechende Informationen erhalten könnte.

Ein drohendes Problem könnte die langfristig eintretende Müdigkeit sein: Man muss auf langen Strecken nicht aktiv fahren, darf aber auch nicht lesen oder schlafen. Muss der Fahrer dann kurzfristig übernehmen, benötigt er im schlimmsten Fall zu lange, um die für ihn völlig neue Situation komplett einzuschätzen. Ein durchdachtes Anzeigen- und Bedienkonzept, das ein möglichst schnelles Einschätzen der Gegebenheiten ermöglicht, ist daher wesentlicher Bestandteil des Sicherheitskonzepts.

Neben der Technik war für Level 3 auch eine rechtliche Hürde zu nehmen, denn bis vor kurzem stand in der sogenannten Wiener Straßenverkehrskonvention – beschlossen durch die UN im Jahr 1968 – dass der Fahrer immer die Kontrolle über sein Fahrzeug (oder die Zugtiere) haben muss. Seit 2014 erlaubt eine Ergänzung auch autonome Systeme, die aber jederzeit vom Fahrer übernommen und übersteuert werden können müssen. Der drehbare Sitz und fehlende Pedale sind also noch nicht erlaubt. Auf internationaler Ebene setzt sich das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) bereits für weitere Änderungen ein: So soll der Begriff des Fahrers so erweitert werden, dass ihm automatisierte Systeme mit voller Kontrolle über ein Fahrzeug gleichgestellt werden. In Großbritannien sollen Autonome Fahrzeuge ohne Fahrer ab 2021 auf öffentlichen Straßen getestet werden dürfen.

Level 4: Vollautonomes Fahren

Ab dieser Stufe kann das Nickerchen am Steuer endgültig Realität werden. Der Computer kann verschiedene Situationen komplett eigenständig übernehmen, etwa eine komplette Autobahnfahrt inklusive Überholen oder selbstständig einen Platz im Parkhaus suchen. Das System gibt auf Wunsch aber die Kontrolle an den Menschen ab. Lenkrad und Gaspedal sind also noch verbaut.

Problematisch werden hier sogenannte Dilemmasituationen gesehen, in denen ein Unfall nicht vermieden werden kann, egal was das Fahrzeug macht. Hier muss also der Algorithmus entscheiden, ob etwa der eine oder der andere Mensch gefährdet wird. Dafür wiederum müsste der Programmierer des Algorithmus einen Wert für ein Menschenleben definieren, nach dem er entscheiden kann, ähnlich dem altehrenwerten Seefahrergrundsatz „Frauen und Kinder zuerst“. Der Gesetzgeber müsste dem Programmierer ein entsprechendes Vorgehen eventuell sogar vorschreiben – was wiederum dem Gleichheitsgrundsatz widerspricht. Bis diese Punkte endgültig geklärt sind, wird das Autonome Fahren daher im möglichst sicheren Modus betrieben, sprich die Geschwindigkeit wird bewusst niedrig gehalten, um möglichst nie in eine Dilemmasituation zu gelangen. Denn wenn alle Systeme weit genug vorausschauen können, sollte zumindest das Abbremsen bis zum Stillstand immer möglich sein.

Level 5: Fahrerloser Betrieb

Alle Situationen, inklusive der Übergang von einer zur nächsten Autobahn oder aus dem Stadtverkehr auf eine Schnellstraße sind vom Computer so gut handhabbar, dass ein Fahrer nicht mehr erforderlich ist. Diese Fahrzeuge sind die ersten, die vollständig auf Autonomes Fahren hin entwickelt werden, bis Level 4 ist der Fahrer noch Teil des Systems, um den das Fahrzeug herum geplant wird. Auf Level 5 wird er zum reinen Passagier, ähnlich der Eisenbahn, Pedale und Lenkrad werden also nicht mehr vorhanden sein, das Konzept des Fahrzeug ein völlig anderes. 

 

Fahrerloses Konzept-Auto von Renault – der EZ-Go2

Wie weit sind wir?

Hier bewegen wir uns nun vollends im Spekulations- und Ankündigungs-Dschungel. Obwohl emobly sich auf Elektroautos konzentriert, die man in Europa tatsächlich kaufen kann, wollen wir mit dieser Übersicht deutlich machen, dass die Autokonzerne das Thema ernst nehmen. Praktisch kein Hersteller arbeitet NICHT an der Technologie. Daher hier eine Übersicht darüber, was für die nächsten Jahre zumindest im Raum steht:

BMW will mit dem iNext im Jahr 2021 autonome E-Fahrzeuge serienreif anbieten. Dabei soll der Kunde zwischen Level 3, 4 und 5 wählen können. 

Skoda will 2020 die Serienversion des Konzeptautos Vision E vorstellen, mit ihm soll Level 3 möglich sein.

Tesla hat nach eigenen Angaben bereits seit Ende 2016 die Technik für Level 5 an Bord, sie müsste lediglich durch die entsprechende Software aktiviert werden, sobald die Tests erfolgreich abgeschlossen sind und rechtlich alles geklärt ist. Bei aktuellen Tesla-Modellen ist die Software für Level 2 freigeschaltet.

Audi hat angekündigt, den kompakten Aicon 2021 vorzustellen, 2024 könnte er mit Level 4 oder 5 in Serie gehen.

VW will die I.D.-Familie ab 2020 in Serie bringen, ab 2025 soll sie vollständig autonom unterwegs sein können. Den Anfang machen der Kleinwagen und etwas später eine Oberklasselimousine, ein SUV sowie ein futuristischer Bully existieren bereits als Konzept. 2022 soll ein Fahrdienstservice in Israel starten, der mit autonomen E-Fahrzeugen von Volkswagen arbeitet.

Volvo will zusammen mit dem chinesischen Technik-Giganten Baidu autonome E-Autos entwickeln und nach 2020 vorstellen. Bis 2021 will man fünf reine E-Fahrzeuge vorstellen, zwei weitere unter der Marke Polestar. Wie weit die Entwicklung beim Autonomen Fahren ist, verdeutlicht man 2018 mit der Vorstellung eines vollelektrischen, autonomen LKWs.

Opel bespricht das Autonome Fahren im Produktbereich des Ampera-E. Der Hersteller gibt aber noch keine konkreten Termine ab, 2016 wollte man in fünf Jahren soweit sein, damals stand aber noch eine andere Konzernmutter hinter den Rüsselsheimern.

Ford setzt bei Autonomen Fahrzeugen bisher nur auf Hybridtechnik.

Der Jaguar I-Pace beherrscht mit Parkhilfe, Spurhalte- und Stauassistent bereits Level 2. Durch eine Partnerschaft mit Google-Sprössling Waymo sollen bis 2020 die ersten Level-4-Jaguars auf der Straße sein.

Das chinesische Start-Up Nio hat mit einem Elektro-Rennwagen bewiesen, dass es prinzipiell E-Autos bauen kann und will 2020 eine Serienversion der Konzeptstudie Eve mit Autonomie auf Level 5 vorstellen.

Auch der M-Byte und der K-Byte von Byton – ebenfalls aus China und von ehemaligen BMW-Managern geführt – sollen 2019 auf den Markt kommen (in Europa voraussichtlich Ende 2020) und die Autonomie auf Level 3 an Bord haben.

Hyundai hat bereits seit Ende 2016 mehrere autonome Ioniqs zu Testzwecken mit Level 3 auf bestimmten öffentlichen Straßen, will sich bezüglich einer Markteinführung aber noch nicht festlegen. Level 2 beherrschen die Modelle Kona und Ioniq bereits.

Toyota setzt auf einen vollautonomen Konzeptbaukasten, e-Palette genannt. Die ersten Ergebnisse sollen zu den Olympischen Spielen 2020 auf Tokios Straßen zu sehen sein. Entwicklungspartner sind unter anderem Uber, Amazon und Pizza Hut. 

Nissan hat seit Anfang 2018 bereits Teilautonomie im Leaf eingeführt, Einparken und einspuriges Autobahnfahren kann er schon übernehmen, womit er Level 2 erfüllt. In wenigen Jahren soll das aktuelle Konzeptmodell IMx Kuro in Serie gehen und auch vollautonom fahren können.

Der Smart Vision EQ fortwo wurde 2017 als Konzept vorgestellt und soll vollautonom vor allem das Carsharing vorantreiben und selbst zum bestellten Abholort kommen.

Renault hat mit dem Robo-Taxi EZ-GO seine elektroautonome Konzeptstudie Symbioz weiterentwickelt, die Plattform für selbstfahrende Fahrzeuge entwickelt man zusammen mit Nissan und Mitsubishi.

Peugeot hat mit dem E-Legend ebenfalls ein Concept-Car vorgestellt, das elektrischen Antrieb und autonome Funktionen an Bord hat.

Die Koreaner von SsangYong haben mit dem E-SIV ein teilautonomes Konzept im Programm, das Level 2 entsprechen dürfte.