Mercedes-Benz war und ist schon immer ein Pionier, wenn es um aktive und passive Sicherheit im Auto geht. Mit dem neuen Experimental-Sicherheits-Fahrzeug ESF 2019 zeigen die Experten woran sie momentan forschen und arbeiten. Herausgekommen ist ein Fahrzeug auf GLE Basis mit Diesel-Plug-In-Hybrid Antrieb, das vollgepackt ist mit gut einem Dutzend an Innovationen. Einige davon sind bereits seriennahe Entwicklungen, die wir schon in Kürze in künftigen neuen Modellen sehen werden.
Mit dem ESF 2009 präsentierte man vor 10 Jahren zum letzten Mal verschiedene Zukunftsideen der Sicherheit. Vor 2 Jahren fiel dann die interne Entscheidung, dass es nun wieder an der Zeit ist, einen Technologieträger auf die Räder zu stellen, zumal man sich schließlich in einer Phase befindet, wo das automatisierte Fahren immer stärker an Bedeutung gewinnt. Damit verbunden sind neue Anforderungen und Herausforderungen.
Wie mögliche Lösungen dazu aussehen könnten, zeigt nun der ESF 2019. Das neue Experimental-und-Sicherheitsfahrzeug von Mercedes-Benz geht dabei der Frage nach, wie ein Sicherheitssystem für ein automatisiertes Fahrzeug aussehen soll, das im Mischverkehr mit modernen und alten Autos – mal automatisiert und mal vom Fahrer gesteuert – unterwegs ist. Außerdem zeigt es auf, wie ein Fahrzeug mit anderen Verkehrsteilnehmern kommunizieren und kooperieren kann. 
Automatisiert fahrende Autos brauchen neue Sicherheitskonzepte
Wenn in den kommenden Jahrzehnten das automatisierte und autonome Fahren einen immer größeren Anteil hat, sind ganz andere Sicherheitskonzepte und neuartige Lösungen gefragt. Eine Rolle dabei spielt die Sitzposition des Fahrers. Er muss schließlich nicht mehr die Hände am Lenkrad und die Füße an den Pedalen haben. Deshalb kann der ESF 2019 Lenkrad und Pedale einfahren, wenn er automatisiert unterwegs ist. Das reduziert das Verletzungsrisiko im Crashfall.
Die veränderte Sitzposition erfordert neue Rückhaltesysteme. Airbag und Gurtstraffer, wie sie heute zum Einsatz kommen, müssen angepasst oder sogar ganz verändert werden. Im ESF wurde dazu das Gurtsystem in die vorderen Sitze integriert, so liegt der Gurt auch bei einer entspannteren Sitzposition möglichst körpernah an. Ergänzt wird das Gurtsystem durch einen elektromotorisch angetriebenen Hochleistungs-Gurtstraffer, anstelle des bislang genutzen pyrotechnischen Gurtstraffer.
Der ESF 2019 verfügt auch über einen neu gestalteten Fahrer-Airbag. Der rettende Luftsack ist nicht mehr im Lenkrad sondern in der Instrumententafel verbaut und übernimmt den Entfaltungseffekt des Beifahrer-Airbag. Die größere Abdeckungsfläche bewirkt, dass der Fahrer trotz einer flachen Sitzposition im Fahrzeug, weiterhin bestmöglich im Crashfall geschützt ist. Zusätzlich umgeben wird der Fahrer – sowie Beifahrer – durch einen komplett neuentwickelten integralen Seitenairbag. Er bläst sich flügelförmig aus beiden Seiten der Sitzlehne auf und umschließt neben dem Schulterbereich und Armen auch den Kopf.
Besonders auffällig im Experimental-und-Sicherheitsfahrzeug ist das Lenkrad. Es ist nicht mehr rund, sondern oben und unten abgeflacht. Dadurch unterstützt es, neben der besseren Sicht auf die Instrumente, vor allem die Entfaltung des Fahrerairbags. Das Lenkrad im ESF 2019 ist mit der Steer-By-Wire-Technologie ausgestattet – bei der Lenkbefehle nicht mechanisch, sondern elektrisch weitergegeben werden. Die Lenkübersetzung kann bei dieser Technologie variabel gesteuert werden, weshalb ein Umgreifen beim Lenken nicht mehr nötig.
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Fond-Airbag für mehr Sicherheit auf hinteren Plätzen
Neue Wege für noch mehr Sicherheit für die Passagiere auf den hinteren Plätzen, geht der ESF 2019 mit einem ganz neu entwickelten Fond-Airbag. Der Airbag ist in der Sitzlehne von Fahrer und Beifahrer verbaut und verwendet ein besonderes Befüllkonzept zum Aufblasen und Positionieren des Luftkissens. Hierfür besitzt der Airbag eine neuartige Röhrenstruktur. Die Röhren werden im Crashfall schnell mit Druckgas aufgeblasen und bilden ein Gerüst. Der Raum zwischen den Stangen des Gerüstes bildet die „Fangfläche“ für den Kopf des Passagiers.
Der Fond-Airbag ist jedoch eine komplette Neuentwicklung, da konventionelle Fahrer- oder Beifahrer-Airbags von ihrer Auslegung hier an ihre Grenzen stoßen. Die Platzverhältnisse im Fondbereich sind gänzlich anders. Die Bandbreite der Insassen – vom Kleinkind bis zum Erwachsenen ist groß. Zusätzlich müssen die verstellbaren Rückenlehnen der Frontsitze berücksichtigt werden. Bei der Entwicklung wurde daher ein besonderes Augenmerk auf die möglichst schonende Entfaltung des Luftsacks gelegt, so weicht der Airbag beispielsweise bei Kontakt mit einem rückwärtsgerichteten Kindersitz aus.
Um die Passagiere auf den hinteren Plätzen zum Anlegen des Gurts zu motivieren und das Anlegen des Gurtes zu unterstützen sind im ESF 2019 verschiedene Ideen umgesetzt worden. Der elektrische Gurtbringer reicht das Gurtband an, sobald die Tür geschlossen wurde und ermöglicht ein angenehmeres greifen des Gurtbands. Parallel leuchtet eine LED am Gurtschloss und erleichtert das Auffinden des Gurtschlosses. Zudem sind in den Gurtschlössern im Fond je eine USB-Steckdose integriert. Wenn der Gurt angelegt ist, kann darüber das Smartphone aufgeladen oder an das Mediasystem des Fahrzeugs für Video- oder Audioübertragung angeschlossen werden.
Ohne dicke Jacken im Winter: beheizter Fond-Sicherheitsgurt
Die besten Sicherheitssysteme nützen nichts, wenn sich die Insassen im Fahrzeug nicht anschnallen. Gerade im Winter – mit dicken Jacken – verzichten viele Passagiere auf den hinteren Plätzen darauf, den Gurt zu benutzen. Dem entgegen setzt der ESF 2019 nun einen beheizten Sicherheitsgurt für die Fond-Passagiere. In den Sicherheitsgurt ist ein Trägermaterial zur Beheizung eingearbeitet und ermöglicht bei kalten Umgebungstemperaturen ein schnelles und körpernahes Aufheizen. Mit der Heizung kann das Gurtband in weniger als vier Minuten von -10 °C Umgebungstemperatur auf Körpertemperatur erwärmt werden. Die Gurtheizung wird zusammen mit der Sitzheizung eingeschaltet und ist in drei Stufen regelbar.
Neue Funktionen für PRE-SAFE
Um noch besser auf Gefahren zu reagieren, bevor ein Unfall passiert, nutzt der ESF 2019 ein weiterentwickeltes PRE-SAFE System. Mit PRE-SAFE Curve und PRE-SAFE Seitenbeleuchtung reagiert das Fahrzeug in Situationen, in denen das Unfallrisiko plötzlich steigt, aber noch abgewendet werden kann. PRE-SAFE Impuls Heck verbessert an einem Stauende den Schutz der Fahrgäste und anderer Beteiligter.
PRE-SAFE Curve nutzt den reversiblen Gurtstraffer, sollte der Fahrer zügig auf eine Kurve zufahren. Um dem Fahrer einen klaren Hinweis auf seine aktuelle Fahrsituation zu geben und ihm zusätzlich noch die Chance einzuräumen die Geschwindigkeit zu reduzieren, erfolgt das Anspannen der Gurte dabei deutlich vor der Kurve. Soll es gezielt sportlich um die Kurve gehen, dann verbessert die erhöhte Gurtkraft spürbar den Seitenhalt im Sitz und steigert positiv das allgemeine Fahrgefühl.
Mit der Funktion PRE-SAFE Seitenbeleuchtung warnt der ESF 2019 bei drohender Seitenkollision in Kreuzungssituationen mittels elektrolumineszierendem Lack den Querverkehr. Die Leuchtflächen sind seitlich, sowie an der Front des Fahrzeugs integriert. Das elektrolumineszierende Material in der Lackschicht beginnt zu leuchten, sobald ein elektrisches Feld erzeugt wird. Die Leuchtflächen werden automatisch aktiviert, wenn die Sensorik des Fahrzeuges einen kritischen Moment erkennt.
Bei Gefahrensituationen am Stauende kommt PRE-SAFE Impuls Heck zum Einsatz. Auf einen drohenden Heckaufprall reagiert das System mit einem kurzzeitigen Anfahrimpuls. Die Lücke zum vorderen Fahrzeug wird verkürzt und dann wird wieder bis zum Stillstand abgebremst. Damit kann unter Umständen die Kollision komplett verhindert werden, weil das nachfolgende Fahrzeug mehr Bremsweg erhält oder es können zumindest die Folgen des Unfalls reduziert werden. Da durch die Bewegung die Fahrgäste bereits vor dem Heckaufprall in die Sitzlehne und an die Kopfstütze gedrückt werden. Damit lässt sich das Risiko von typischen Halswirbelsäulen-Verletzungen merklich reduzieren.
ESF 2019 kann aktiv kommunizieren und kooperieren
Wenn mehr und mehr autonom fahrende Fahrzeuge auf der Straße unterwegs sind, wird die aktive Kommunikation und das Kooperieren mit anderen Verkehrsteilnehmern immer wichtiger. Blickkontakt ist ein zentraler Baustein im Straßenverkehr. Der ESF 2019 verständigt sich mit Lichtsignalen, sowie verschiedenen Animationen und Symbolen.
Statt des normalen Kühlergrill verfügt der Technologieträger über ein großes Display-Panel, wo Grafiken und Text – beispielsweise „Achtung Stau – Rettungsgasse bilden“ – eingeblendet werden können. Außerdem kommuniziert das Fahrzeug über türkisfarbenen LEDs in der Sensoreinheit auf dem Dach, in den Blinkern der Außenspiegel und der dritten Bremsleuchte mit seinem Umfeld. Das Auto kann mit seinen Lichtimpulsen zum Beispiel einem Fußgänger klar signalisieren, dass er die Straße überqueren soll.
Projektor an der Heckscheibe warnt vor Situationen die vor dem Fahrzeug liegen
Das Heck des ESF 2019 wird ebenfalls für die Interaktion mit dem Umfeld genutzt. Die Heckscheibe ist dazu mit einer zusätzlichen Folie ausgestattet, die bei Bedarf von transparent auf milchig schalten kann. Die Scheibe dient dann als Projektionsfläche für einen Laserprojektor und kann zur Warnung nachfolgender Verkehrsteilnehmer nicht nur Symbole und Texthinweise, sondern sogar das Bild der Frontkamera darstellen. Stoppt der ESF, um zum Beispiel einen Fußgänger die Straße überqueren zu lassen, dann zeigt ein Fußgängerüberweg-Symbol warum das Fahrzeug gehalten hat. Anschließend wird das Frontkamerabild auf die Heckscheibe projeziert und verschafft dem Folgeverkehr einen Blick auf den Fußgänger vor dem ESF.
ESF 2019: Warnung auch im Stand
Der ESF 2019 ist ein Plug-in-Hybrid-Fahrzeugs und somit zur Stromversorgung nicht auf einen laufenden Verbrennungsmotor angewiesen. Das bringt einen weiteren Sicherheitsvorteil. So kann das Fahrzeug selbst im Stand auf den Verkehr achten. Beispielsweise, wenn er an einer Ladesäule angesteckt ist, können Fußgänger gewarnt werden, wenn sie unachtsam auf die Straße treten und ein anderes Auto auf der Straße herangefahren kommt.
Gefahrstellensicherung übernimmt der ESF selbstständig
Wie soll in der Zukunft vor Gefahrstellen wie einem Pannenfahrzeug gewarnt werden, wenn fahrerlos fahrende und automatisierte Fahrzeuge auf der Straße unterwegs sind? Wer soll das Warndreieck aufstellen? Im ESF 2019 gibt es gleich zwei Antworten darauf. Das Dach des Fahrzeugs ist mit einem Warndreieck ausgerüstet, das bei Bedarf hochgeklappt wird und zum anderen kann ein Warndreieck-Roboter,eigenständig aus dem Heck des ESF ausgefahren werden und die Gefahrstelle absichern. Beide Funktionen können auch manuell und einzeln aktiviert werden, wenn ein Fahrer das ESF selbst fährt.
Aktiven Brems-Assistenten mit erweiterten Funktionen
Der Aktive Brems-Assistent im ESF 2019 bietet mit erweiterten Funktionen zusätzlichen Schutz für Fußgänger und Radfahrer. Droht beim Abbiegen eine Kollision, weil sie die Straße überqueren in der das ESF einbiegt, wird der Fahrer optisch und akustisch gewarnt. Reagiert er nicht darauf, erfolgt eine autonome Bremsung. Dies gilt auch, wenn sich Radfahrer beim Rechtsabbiegen im toten Winkel befinden. Zudem reagiert der Brems-Assistent, wenn beim Einbiegen in eine Straße oder beim Kreuzen einer Straße die Gefahr besteht, dass das Fahrzeug mit dem Querverkehr kollidiert. Reagiert der Fahrer auf die Warnung nicht, wird die Beschleunigung begrenzt, um die Kollision zu vermeiden. Notfalls erfolgt eine autonome Bremsung bis zum Stillstand. Im Stand wird bei Unfallgefahr das Anfahren durch Festbremsen verhindert. Dies geschieht ab dem Moment, wo das Anfahren unweigerlich zu einem Unfall führt.
360° Grad Umfeldschutz
Der 360° Fußgängerschutz im ESF 2019 warnt und unterstützt während des Parkens und Manövrierens. Ziel ist es Kollisionen mit Fußgängern oder Radfahrern zu verhindern, selbst wenn sich diese seitlich vom Fahrzeug befinden. Die Sensorfusion aus Kamera und Radar ermöglicht im Experimental-und-Sicherheitsfahrzeug eine Rundumüberwachung. Sollte eine Kollision mit einem stehenden oder bewegten Fußgänger/Fahrradfahrer – innerhalb des Fahrkorridors des Fahrzeugs – drohen, kann eine autonome Notbremsung ausgelöst werden.
Kindersitz mit PRE-SAFE Funktion
Mit PRE-SAFE Child zeigt Mercedes-Benz im ESF 2019 eine Möglichkeit, wie sich der Schutz von Kinder weiter verbessern lässt. Hierbei handelt es sich um einen Kindersitz mit PRE-SAFE Funktionen, so kann der Sitz vor einem Crash präventiv die Gurte straffen und spezielle Seitenaufprallschutz-Elemente ausfahren. Zusätzlich sind verschiedene Installations- und Vitalüberwachungsfunktionen in den Kindersitz integrierte worden.
Der Kindersitz ist mit dem Fahrzeug per Funk vernetzt. Erkennt die Sensorik ein kritisches Manöver (beispielsweise seitliches Schleudern), sendet das Fahrzeug ein Signal an den Kindersitz. Binnen Millisekunden werden die Gurte des Kindersitzes gestrafft und das Seitenaufprallschutz-Element ausgefahren. Als Stromquelle dient eine im Kindersitz verbaute Batterie.
Um die nötige Kraft zum spannen der Gurte zu erzeugen, wird das Fünf-Punkt-Gurtsystem des Kindersitzes mechanisch vorgespannt. Der Kindersitz ist drehbar, die Drehung um 90°, welche gemacht wird um den Sitz in oder gegen die Fahrtrichtung auszurichten, spannt das System vor. Die auf diesem Weg erzeugte Federkraft wird später genutzt, um den im Sitz integrierten Gurt zu straffen, sobald das Fahrzeug einen PRE-SAFE Auslösefall erkannt hat.
Ein weiteres Feature des Kindersitzes ist die Vitalüberwachungsfunktion. Der vernetzte Kindersitz überwacht Temperatur, Puls, Atmung und den Schlafzustand des Kindes. Während der Fahrt informieren verschiedene Animationen im Media-Display über den Zustand des Kindes. Außerdem ist im Kindersitz eine Kamera installiert. Im Stand, z. B. an einer Ampel, könnte daher kurzzeitig auf ein Live-Videobild im Media-Display umgeschaltet werden.
Zahlen und Fakten zum ESF 2019
- Zahl der zusätzlich verbauten LEDs: 228 in den Sensorgehäusen und 49.152 im Frontpanel
- Gesamtgewicht der in 3D-Druck hergestellten Teile: ca. 7 kg
- Verarbeitete Fläche an Carbonlaminat: ca. 18 m2
- Verarbeitete Fläche an Leder Nappa: ca. 24 m2
- Gesamtlänge des verarbeiteten orangen Garns für Ziernähte: ca. 45 m
ESF 2019 auf der IAA im September
Den ersten öffentlichen Auftritt hat der ESF 2019 im Juni bei der ESV-Tagung im niederländischen Eindhoven. Dem breiten Publikum zeigt sich das Fahrzeug dann auf der Internationalen Automobil-Ausstellung (IAA) im September in Frankfurt.
Bilder/Video: © Philipp Deppe / MBpassion.de