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Lösungen für die urbane Mobilität von Morgen

Der Stadtverkehr der Zukunft wird sich verändern. ZF hat fünf Lösungsansätze entwickelt, die die Metropolen künftig leiser, sauberer und sicherer machen.

Text: Christoph Reifenrath , 11. September, 2017

Christoph Reifenrath ist seit 35 Jahren TV- und Printjournalist und im ZF-Autorenteam. Er taucht am liebsten tief in Technikthemen ein.

1. Intelligente Plattformkonzepte

Durch sein breites Produktportfolio hat ZF die Möglichkeit, intelligente integrierte Systemlösungen anzubieten. Diese können eine fahrbereite Basis darstellen, auf der sich unterschiedlichste Mobilitätslösungen realisieren lassen – vom elektrischen Kompaktwagen bis zum autonomen Zustellfahrzeug. Hersteller benötigen im Wesentlichen nur noch Aufbau/Karosserie, Batteriesystem, sowie Interieur, um ihre Ideen auf vier Räder zu stellen.

Für lokal emissionsfreien Antrieb sorgt ein elektrisches Achsantriebssystem mit bis zu 150 kW Leistung. Die kompakte Antriebseinheit kombiniert die elektrische Maschine, ein zweistufiges Getriebe, ein Differenzial sowie die Leistungselektronik und sitzt platzsparend im modularen Achssystem namens mSTARS. Diese macht die Elektrifizierung von Serienfahrzeug-Plattformen besonders einfach und flexibel.

Der urbane Stadtverkehr profitiert auch von einer innovativ konstruierten ZF-Lenkung, die einen Radeinschlag von bis zu 75 Grad ermöglicht – das sind 50 Prozent mehr als gängige Vorderachsen zulassen. Wende-, Park- und Rangiermanöver gelingen so spielerisch.

Auch für fortschrittliche Assistenzsysteme über hochautomatisierte bis hin zu autonomen Fahrfunktionen kann die Plattform bereits die notwendigen Sensoren, eine zentrale Steuereinheit und alle Schnittstellen mitbringen.

2. Autos, die sehen, denken und handeln

ZF-Kompetenz verbindet Umfeldsensoren wie Kamera und Radar („Sehen“) mit zentralen elektronischen Steuergeräten des Fahrzeugs („Denken“) und intelligenter Mechatronik in Antrieb, Fahrwerk und Lenkung („Handeln“). Das Resultat sind effizientere und sicherere Fahrzeuge.

Im Bereich der Sensorik ist ZF durch eigene Entwicklungen, Joint Ventures oder strategische Partnerschaften in der Lage, ein breites Portfolio unterschiedlicher, sich ergänzender Systeme anzubieten: von Kameras über Lidar-Sensoren bis hin zu Radar-Sensoren . So können Fahrzeuge ihr Umfeld jederzeit rundum im Blick haben und damit deutlich präziser und schneller auf potentielle Gefahren reagieren.

Wenn Sensoren die Augen des autonomen Fahrzeugs sind, dann ist ZF Pro AI das Gehirn. Die in Kooperation mit dem IT-Spezialisten Nvidia entstandene Steuereinheit muss riesige Datenmengen in Echtzeit verarbeiten und blitzschnell die richtigen Entscheidungen treffen. Um das zu ermöglichen, bedarf es künstlicher Intelligenz (KI) und Deep Learning. Dabei trainieren Fahrzeuge sich ständig selbst, gewinnen mit jedem Kilometer Erfahrung und teilen das Gelernte über die Cloud mit anderen Fahrzeugen. Gemeinsam mit Nvidia wird ZF mit Pro AI die Rechenleistung eines Supercomputers, wie sie für künstliche Intelligenz und Deep Learnig benötigt wird, in Personen- und Nutzfahrzeugen einsetzbar machen.

Neben Augen und Gehirn liefert ZF daher auch die notwendigen Muskeln für automatisierte Fahrsysteme: Mechatronische Aktuatoren wie Antriebs-, Brems-, Lenk- und Fahrwerksysteme reagieren in Sekundenbruchteilen auf die aktuelle Verkehrssituation und setzen die von der Steuerung errechnete Lösung präzise um.

Mit ZF ProAI bringen ZF und Nvidia künstliche Intelligenz in die Mobilitätsbranche

3. Elektrische Last-Mile-Lösungen

Für Auslieferungsfahrten im urbanen Bereich sind umweltverträglichere Transportmittel, wie etwa E-Lastenräder, Zustellroboter oder elektrische Klein-Lkw geradezu prädestiniert. ZF gestaltet den Trend zur umweltfreundlichen City-Mobilität im Bereich der zwei-, drei- und vierrädrigen Fahrzeuge unter 400 Kilogramm Gewicht und unter 15 kW-Antriebsleistung entscheidend mit. Der unlängst vorgestellte 48-Volt-Mittelmotor wiegt lediglich 2,5 Kilogramm und hat einen Durchmesser von nur noch 90 Millimetern. Das Triebwerk wird in zwei Leistungsstufen mit 250 beziehungsweise 350 Watt verfügbar sein. Dank seiner kompakten Bauform und dem geringen Gewicht bietet er Fahrradherstellern deutlich erweiterte Gestaltungsspielräume.

4. Lokal emissionsfreier öffentlicher Nahverkehr

Große Hersteller rechnen damit, dass im Jahr 2030 sechzig bis siebzig Prozent aller neuen Stadtbusse emissionsfrei angetrieben werden. Mit seinem breiten Produkt- und Leistungsportfolio treibt die ZF Friedrichshafen AG die Elektrifizierung von Nutzfahrzeugen voran. Ein Schwerpunkt liegt in Antriebslösungen für Stadtfahrzeuge mit begrenzter Reichweite. Neueste Entwicklung ist ein rein elektrischer Zentralantrieb, der sich in verschiedenen Bussystemen, aber auch im Verteiler-Lkw im innerstädtischen Bereich einsetzen lässt und der die bereits verfügbare Elektroportalachse AVE 130 ergänzt.

Kleine E-Busse für bis zu 15 Fahrgäste könnten feste Haltestellen und Fahrpläne bald in Vergangenheit geraten lassen. Die „People Mover“ versorgen weniger frequentierte Regionen und bringen Fahrgäste auch nachts sicher und flexibel nach Hause. Als Teil des geplanten Joint Ventures e.GO Moove arbeitet ZF an einem elektrisch angetriebenen, universell ausbau- und einsetzbaren Kleinbus, der sich sowohl für den Personenverkehr als auch für gewerbliche Transportaufgaben eignet.

Die ZF-Elektroportalachse AVE 130 auf Basis eines elektrischen Einzelradantriebs

5. Vernetzte Flotten

Metropolen zu versorgen, ihre Bewohner mobil zu halten und gleichzeitig die Umweltbelastungen zu senken, ist eine der großen Herausforderungen der Zukunft. Ein Schlüssel ist die optimale Steuerung und Überwachung von Fahrzeugflotten vom Taxi bis zum Truck. Mit Openmatics bietet ZF eine sehr vielseitige, herstellerunabhängige Telematik-Lösung an. Dank einer Vielzahl von Schnittstellen kann es mit allen relevanten Fahrzeugsystemen kommunizieren. Der Dienst eignet sich daher für das Flottenmanagement ebenso wie für die Fahrzeugdiagnose – bei Bussen sogar für die Fahrgastinformation oder Multimediaanwendungen. Ein weiteres großes Plus ist die offene Architektur. Fahrzeughersteller, Komponentenanbieter oder Flottenbetreiber können individuelle Apps programmieren und einstellen, das System ist dadurch für Taxiunternehmen, Mietwagen- oder Leasing-Unternehmen, Lkw- oder Busflottenbetreiber gleichermaßen nutzbar.

Um wirklich nahtlos autonom unterwegs sein zu können, benötigen Fahrzeuge darüber hinaus einen digitalen Agenten an Bord, der selbstständig Aufgaben ausführen und Zahlungen genehmigen kann, ohne dass Besitzer oder Nutzer selbst aktiv werden müssen. Mit auf der sicheren Blockchain-Technologie basierenden ZF-Lösung „Car eWallet“ können Fahrzeuge künftig automatisch Parkgebühren begleichen, Car-Sharing-Gebühren kassieren, an der Stromtankstelle bezahlen oder selbstständig mit dem Lieferservice, der direkt ins Auto liefert, abrechnen.

Stichwort Sicherheit: Mit X2Safe bietet ZF eine weitere zukunftsweisende Technologie, die gerade in urbanen Ballungsräumen Unfälle verhindern kann. X2Safe kann mit Fahrzeugen, Smartphones sowie Smart Watches kommunizieren. Autofahrer, Passanten und Radfahrer werden so frühzeitig vor Kollisionen im Straßenverkehr gewarnt. Autonome oder teilautonome Systeme im Fahrzeug können entsprechend eingreifen – bis hin zum Ausweichmanöver oder zur Vollbremsung. Das Beste daran: Je mehr Menschen und Fahrzeuge in diesem interaktiven Sicherheitsnetzwerk miteinander verbunden sind, desto effektiver lassen sich Unfälle vermeiden.

Fußgänger und Pkw-Fahrer können von X2Safe über eine mögliche Gefahr informiert werden