MÄRKTE UND LÖSUNGEN Technologiefelder

Spezialisierung auf
vier Technologiefelder

Kein Zweifel, die Frage nach neuen Formen der Mobilität ist aktuell eines der am meisten diskutierten Themen – und das weltweit. Die Automobilbranche erlebt einerseits einen durch die Digitalisierung beschleunigten technologischen Wandel, andererseits eine noch nie da gewesene Intensität von Forderungen nach mehr und besserem Klimaschutz. Diese globale Entwicklung erfasst alle Gesellschaftsschichten und Altersgruppen. Schwerpunkt der heutigen Forderungen ist, die Mobilität so zu gestalten, dass sie kurzfristig erheblich geringere Mengen vor allem von Kohlendioxid in die Atmosphäre freisetzt.

„ZF steht klar hinter den Zielen des Pariser Klimaabkommens. Wollen wir die Folgen des Klimawandels abmildern, müssen wir jetzt gesellschaftlich akzeptable Lösungen finden und umsetzen“, sagt Wolf-Henning Scheider, Vorstandsvorsitzender von ZF. Als Anbieter von Produkten für die unterschiedlichsten Mobilitätssegmente sowie für die Industrietechnik – beispielsweise der Windkraft – kann das Unternehmen zu der großen Aufgabe einen erheblichen Beitrag leisten.

Dazu investiert der Technologiekonzern in jene vier Technologiefelder, die besonders zukunftsträchtig sind, da sie für die Mobilität von morgen jeweils einen starken Beitrag leisten. Diese sind das automatisierte Fahren, die Elektromobilität, Vehicle Motion Control sowie die integrierte Sicherheit. ZF setzt dabei konsequent auf die Digitalisierung, um neue Möglichkeiten für seine Produkte zu schaffen, aber auch für seine Prozesse innerhalb des Unternehmens.

TECHNOLOGIEFELDER Automatisiertes Fahren

Autonome Mobilität mit unterschiedlichem Tempo

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In der Logistikbranche zahlen sich Anschaffungskosten für autonome Systeme aus. Im Bild: Ein ZF-Innovationsträger beherrscht auch das Auf-, Ab-, und Umbrücken autonom.

Die Logistikbranche und neue Mobilitätsanbieter werden als Erste autonom fahren. Schon aus finanziellen und rechtlichen Gründen werden Privat-Pkw im öffentlichen Straßen- verkehr weniger stark automatisiert. ZF bietet deshalb für jeden Einsatzbereich die jeweils geeigneten Produkte an.

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Fokus:
Digitalisierung

Software als Erfolgsfaktor

Im kommenden Jahrzehnt wird sich Software als ein wesentlicher Differenzierungsfaktor in der Automobilbranche herauskristallisieren. Das gilt insbesondere bei Systemen, die höhere Level des automatisierten Fahrens ermöglichen. ZF arbeitet deshalb an Softwaremodulen für zahlreiche Anwendungsfälle, um die Funktionsumfänge und den Mehrwert seiner Produkte zu erhöhen. „Der entscheidende Erfolgsfaktor ist die Fähigkeit und Kompetenz, alle Schlüsselkomponenten bereitzustellen und zu vernetzen, die für die verschiedenen Stufen des teilautomatisierten und autonomen Fahrens notwendig sind, um so ein neues Maß an Sicherheit und Komfort zu schaffen“, erklärt Wolf-Henning Scheider, Vorstandsvorsitzender der ZF Friedrichshafen AG.

Es war ein Paukenschlag: 87.500 US-Dollar – fast 79.000 Euro – durchschnittliches Jahresgehalt. Dies ist die Summe, die Einzelhandelsriese Walmart seit Anfang vergangenen Jahres Lkw-Fahrern bietet, um bei ihm anzuheuern – immerhin 70 Prozent mehr Lohn als üblich. Warum? In der Logistikbranche fehlen zunehmend Mitarbeiter. Prognosen zufolge werden bis zum Jahr 2022 in den USA rund 100.000 Trucker fehlen. In Europa ist die Situation vergleichbar. Allein deutsche Spediteure haben bereits heute bis zu 60.000 offene Stellen.

Uneinheitlicher rechtlicher Rahmen

Autonome Systeme können das weltweite Personalproblem lösen. Für die Verantwortlichen bei ZF steht deshalb fest, dass sich hochautomatisiertes Fahren auf Level 4 und höher zunächst bei Nutzfahrzeugen und People Movern durchsetzen wird. „Die höheren Systemkosten lassen sich in diesen Marktsegmenten in realistischen Business Cases darstellen“, sagt Torsten Gollewski, Head of Autonomous Mobility Systems bei ZF. Dazu kommt, dass hochautomatisierte Fahrzeuge auf abgegrenzten Arealen wie Betriebshöfen oder Flughäfen bereits heute fahren dürfen. Sie rangieren Auflieger oder befördern Fahrgäste auf dem Flughafengelände. Im Gegensatz dazu fehlt für den regulären Betrieb im öffentlichen Straßenverkehr derzeit in allen wichtigen Märkten noch der rechtliche Rahmen, um Fahrzeuge gemäß Level 3 oder höher zuzulassen. „Neben den fehlenden Zulassungsvoraussetzungen haben die Kosten für hochautomatisierte Fahrsysteme kein sinnvolles Kosten-Nutzen-Verhältnis für den Einsatz in Privat-Pkw“, betont Gollewski.

ZF mit diversifizierter Strategie

Je nach Einsatzgebiet verfolgt ZF bei seinen Komplettlösungen fürs automatisierte Fahren eine individuelle Strategie. Während für Nutzfahrzeuge und People Mover der Automatisierungsgrad Level 4 und höher im Fokus steht, setzt das Unternehmen bei Pkw derzeit auf Level 2+. Darunter versteht ZF eine intelligente Ausgestaltung von Level 2 in einem Angebot, das flexibel und skalierbar ist. „Mit der höchsten Ausbaustufe – ZF coPILOT genannt – ermöglichen wir eine Qualität beim teilautomatisierten Fahren, was wir als Level 2+ bezeichnen, wie sie sonst nur durch die kostspielige Integration von Level-3-Funktionen zu erreichen ist“, sagt Gollewski.

Bei Pkw setzt ZF unter dem Begriff Level 2+ auf den Ausbau von teilautomatisierten Fahrfunktionen.
Mit dem Automated Driving Shuttle (vorderes Fahrzeug) präsentierte ZF autonome Fahrfunktionen auf Level 4 und Level 5.

Alle Systeme aus einer Hand

Für das automatisierte Fahren verfügt ZF über alle notwendigen Komponenten und über die nötige Systemkompetenz. Angefangen bei der Sensorik über die Datenanalyse und Steuerungselektronik bis hin zur Aktuatorik in Antrieb, Bremse und Lenkung. So kann der Technologiekonzern seine Kunden aus einer Hand vom fortschrittlichen Fahrassistenzsystem bis zur Level-4-Funktionalität bedienen. Zusätzlich zu den klassischen Automobilbauern ist dieses Wissen besonders für New Automotive Customers und für Mobilitätsdienstleister attraktiv, die sich mangels eigener Entwicklungsressourcen auf ZF als Partner fürs automatisierte Fahren verlassen können. Im Jahr 2019 erhielt ZF einen Lieferauftrag für ein Level 2+ System, das in einem von diesem Jahr an produzierten Serien-Pkw eingesetzt wird. Zudem beauftragte ein Nutzfahrzeughersteller die Entwicklung eines auf seine Bedürfnisse zugeschnittenen, autonomen Fahrsystems für einen Lkw.

Sensorik: 3D-Daten durch Radar und Lidar

Basis aller automatisierten Funktionen sind Sensorsysteme, die Außenwelt und Fahrzeuginnenraum überwachen. Dementsprechend treibt ZF die Entwicklung von Kameras sowie von Radar- und Lidar-Sensoren voran. Insbesondere zwei Neuheiten sorgten für Aufsehen. Zum einen gab der Konzern bekannt, dass sich sein erster 3D Full-Range Radar bereits in der Validierungsphase befindet. Mit insgesamt 192 Kanälen – 16-mal so viele wie bei einem Standard-Radar – erfasst er mehrere Tausend Datenpunkte pro Messzyklus und erstmals auch den Elevationswinkel; der Full-Range Radar von ZF kann also "in die Höhe" sehen. Das Resultat ist eine detaillierte, räumliche Darstellung der Umgebung, die eine deutlich bessere Erkennung und Klassifizierung von Objekten ermöglicht. Darüber hinaus entwickelt ZF gemeinsam mit einem Partner einen Solid-State-Lidar. Dieser ermöglicht, die Umgebung in einem Radius von 250 Metern in einem hochauflösenden, dreidimensionalen Bild zu erfassen – und das, unabhängig von den Licht- und Wetterverhältnissen.

Zentralrechner: ZF ProAI RoboThink setzt Maßstäbe

Um die von den Sensoren erzeugte riesige Datenmenge interpretieren zu können und daraus Fahrfunktionen abzuleiten, benötigt das Fahrzeug eine gewaltige Rechenleistung. Wieviel, hängt vom jeweiligen Grad an Automatisierung ab. Deshalb hat ZF die Produktfamilie seines Zentralrechners ProAI entsprechend gestaffelt. Während die ZF ProAI Basic die Anforderungen des NCAP-2020-Sicherheitsstandards zuverlässig erfüllt, stellt das mit Künstlicher Intelligenz ausgestattete Spitzenmodell ProAI RoboThink mit bis zu 600 Billionen Rechenoperationen pro Sekunde eine der derzeit leistungsstärksten Plattformen für autonomes Fahren dar. Damit können auf ihr Mobility-as-a-Service-Anwendungen laufen, wie sie etwa fürs autonome Ride-Hailing nötig sind.

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„Für den Erfolg eines globalen Projekts wie unserem Automated Driving Shuttle ist es entscheidend, Kollegen aus verschiedenen Kulturen zu einem Team zu formen.“

Georg Mihatsch, Teamleiter Fahrzeugaufbau zum Innovationsträger Automated Driving Shuttle

ZF übernimmt 2getthere

Um seine Fähigkeiten in der wachsenden Sparte „Mobility as a Service“ auszubauen, übernahm ZF im März 2019 die Mehrheit von 2getthere. Das niederländische Unternehmen ist auf Mobilitätsdienstleistungen mit fahrerlosen Shuttles spezialisiert und hat autonome Personen- und Lastentransportsysteme eingerichtet, mit denen bislang mehr als 100 Millionen Kilometer zurückgelegt wurden. Die Systeme laufen weltweit beispielsweise in Häfen und Flughäfen. Allein im Rotterdamer Gewerbepark Rivium haben autonome People Mover von 2getthere seit 1999 über acht Millionen Passagiere sicher transportiert. Im Jahr 2020 werden sechs neue Shuttles zum Einsatz kommen – und 2021 sollen sie erstmals in gemischtem Verkehr in Betrieb gehen.

14MIO.

PASSAGIERE hat 2getthere seit 1997 bis heute autonom transportiert.

40+km/h

Die FAHRZEUGE DER 3. GENERATION sind die einzigen autonomen Shuttles, die mit so hohen Geschwindigkeiten unterwegs sind.

99,8%

nachgewiesene VERFÜGBARKEIT im täglichen Betrieb, unabhängig von den Wetterbedingungen.

TECHNOLOGIEFELDER ELEKTROMOBILITÄT

Technologieoffener Ansatz gefragt

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Zur Schule, zur Arbeit und zurück? Die meisten Alltagsstrecken kann ein moderner Plug-in-Hybrid mit nur einer Batterieladung zurücklegen.

ZF bietet eine breite Palette an elektrischen und elektrifizierten Antriebslösungen für unterschiedlichste Fahrzeugsegmente. Ein besonderes Augenmerk gilt dabei Hybridantrieben. Schließlich gelten sie als technische Lösung, um die Elektromobilität schnell in den Alltag zu bringen.

ZF hat die neue Generation seines 8-Gang-Automatgetriebes konsequent als Hybrid-Baukastensystem ausgelegt.
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Das ZF-Konzeptfahrzeug EVplus: Mit einer Ladung fährt der Plug-in-Hybrid mehr als 100 Kilometer rein elektrisch.

Ein Elektroauto kaufen? Trotz unbestreitbarer Vorteile konnte sich der junge Familienvater Ernesto Cruz dazu nicht durchringen. Dabei war der hohe Preis nicht das Hindernis. Zu groß waren seine Bedenken wegen mangelnder Reichweite und mühseliger Ladesäulensuche. Und doch ließ ihn das Thema nicht los. Wenige Monate später stürmte er wie jeden Wochentag mit seinem Sohn in die Einfahrt und erledigte das morgendliche Ritual bei seinem Hybridfahrzeug: Ladekabel abziehen, einsteigen und losfahren. Beinahe lautlos geht es aus der Wohnsiedlung in einem Vorort Barcelonas erst zur Schule, dann weiter in die City zur Arbeit und am späten Nachmittag mit Ehefrau Ines zum Einkaufen. Willkommen in der Welt der „Next Generation Mobility“.

EVplus bringt Elektromobilität in den Alltag

Mit seinem Konzeptfahrzeug EVplus präsentiert ZF die Lösung für Anwender wie Ernesto Cruz: ein Plug-in-Hybrid mit einer gesicherten elektrischen Reichweite von deutlich mehr als 100 Kilometern. Damit kann die Familie fast alle täglichen Fahrten rein elektrisch zurücklegen. Steht etwa ein Ausflug zu den Verwandten in Madrid an, ist der Verbrennungsmotor die bewährte Alternative für diese rund 600 Kilometer lange Wegstrecke.

ZF elektrifiziert alles

EVplus ist nur ein Beispiel dafür, wie sich mit gesellschaftlich akzeptablen Lösungen die Ziele des Pariser Klimaabkommens erreichen lassen. Elektrische Antriebe gelten als entscheidend für eine CO2-neutrale Mobilität. „Wir bevorzugen keine einzelne Form der Elektrifizierung, sondern entwickeln in einem breiten und technologieoffenen Ansatz verschiedene Antriebsarten weiter“, erklärt Vorstandsvorsitzender Wolf-Henning Scheider den ZF-Ansatz.

Ob hybride oder rein elektrische Antriebsstränge, ob E-Bikes, Pkw, Lkw, Busse, Fähren, Formel-E-Rennwagen oder Baumaschinen: In einem Leistungsspektrum zwischen 250 und 500.000 Watt entwickeln Ingenieure von ZF jeweils den optimalen elektrischen oder elektrifizierten Antriebsstrang für jeden Bedarf. Klassische Fahrzeughersteller und auch neue Mobilitätsdienstleister profitieren dabei von der hohen Systemkompetenz für E-Antriebe und Getriebetechnik.

Micro-Mobilität: E-Lastenfahrräder im Aufwind

So präsentierte das Joint-Venture ZF Sachs Micro Mobility GmbH beispielsweise den kräftigen Motor Sachs RS für elektrisch unterstütze Fahrräder. Mit 110 Newtonmetern liefert er ein um fast 50 Prozent höheres Drehmoment als bislang übliche Performance-Motoren. Er eignet sich für E-Mountainbikes genauso wie für E-Lastenfahrräder. Letztere können den Verkehr in Innenstädten merklich entlasten.

Pkw: Hybrid- und Elektroantriebe konsequent weiterentwickelt

Die neue, vierte Generation seines Automatikgetriebes 8HP entwickelte ZF erstmals konsequent für Plug-in-Hybride. Von dieser Basis leiteten die Entwickler Varianten für Mildhybride ab und für den Einsatz mit einem Verbrennungsmotor allein. Mit 160 Kilowatt (218 PS) ist die elektrische Spitzenleistung um 60 Prozent gegenüber der Vorgängergeneration gestiegen. Dies und eine ausreichende Batteriekapazität schaffen die Basis für eine alltagstaugliche Elektromobilität.

Elektrifizierung senkt Emissionen maßgeblich

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Fokus:
Digitalisierung

Elektrische Flotten clever managen

Insbesondere bei E-Fahrzeugen im Flottenbetrieb spielt intelligentes Energie- und Lademanagement eine herausragende Rolle. Denn die verfügbaren Ladesäulen und damit verbundene Standzeiten müssen geschickt in die Routenplanung integriert werden. Dabei ist eine Echtzeit-Datenanalyse ausschlaggebend. Die offene Konnektivitätsplattform von ZF Openmatics bietet sehr gute Vernetzungs- und Funktionsoptionen – und ist damit prädestiniert fürs Fuhrparkmanagement von E-Fahrzeugen. Dem Funktionsumfang von Openmatics sind kaum Grenzen gesetzt: Gemeinsam mit Fahrzeugherstellern kann ZF Funktionen wie vorausschauende Wartung oder Over-the-Air-Updates von Komponentensoftware realisieren.

130GW

Strom können die bis Ende 2019 von ZF ausgelieferten Windkraftgetriebe produzieren. Das reicht aus, um rund 1 Million Haushalte pro Monat mit Windenergie zu versorgen.

Mehr als

150MIO.

KILOMETER haben mit der Elektroachse AxTrax AVE ausgestattete Busse lokal emissionsfrei zurückgelegt.

Der elektrische 2-Gang-Antrieb von ZF bringt mehr Reichweite, bessere Beschleunigung und höhere Endgeschwindigkeit.

Mehr Variabilität durch 2-Gang-Antrieb für Elektroautos

Herkömmliche elektrische Antriebe sind entweder auf ein hohes Drehmoment hin optimiert oder auf eine hohe End- geschwindigkeit. Mitte des Jahres 2019 stellte ZF eine Antriebseinheit mit 2-Gang-Getriebe vor. E-Motor, Getriebe und Leistungselektronik sind dabei in einem Gehäuse integriert. Dank 2-Gang-Getriebe liefert der Antrieb sowohl eine verbesserte Beschleunigung als auch eine höhere Endgeschwindigkeit. Gleichzeitig steigen damit Effizienz und Reichweite um bis zu fünf Prozent.

Nutzfahrzeuge: E-Antrieb für Stadtbusse gefragt

Mit dem Zentralantrieb CeTrax und der Elektroportalachse AxTrax AVE stehen attraktive elektrische Antriebslösungen für Verteiler-Lkw und Busse bereit. In Europa ist ZF Marktführer bei der Elektrifizierung von Bussen. Bei der AxTrax AVE verdoppelte sich die Zahl der Aufträge gegenüber dem Vorjahr. Ob Mailand, Berlin oder London: Mittlerweile sind in zahlreichen Kommunen und Metropolen Fahrzeuge mit der Portalachse unterwegs, die über zwei starke Elektromotoren mit jeweils 125 Kilowatt (170 PS) verfügt.

Elektrifizierte Baumaschinen und sauberer Strom aus Windkraft

Insbesondere bei städtischen Baustellen zeigen sich die Vorteile der Elektrifizierung: keine Abgase und sehr niedrige Lärmemissionen. Das entlastet Bauarbeiter und Anwohner gleichermaßen. Deshalb zeigte ZF auf der europäischen Leitmesse BAUMA unter anderem einen elektrischen Fahrantrieb für Arbeitsmaschinen wie Kompaktlader und einen elektrischen Trommelantrieb für Betonmischfahrzeuge.

Damit elektrische Antriebe tatsächlich emissionsfrei sind, benötigen sie Strom aus regenerativen Quellen. Mit seinen Getrieben für Windkraftanlagen leistet ZF einen stetig steigenden Beitrag für die saubere Erzeugung von Energie. Vor genau 40 Jahren lieferte der Konzern das erste Windkraftgetriebe aus. Inzwischen enthalten rund 25 Prozent aller Anlagen weltweit ein ZF-Getriebe.

Motorsport: Testfeld Formel E

Für den Formel-E-Rennwagen des monegassischen Teams Venturi in der Saison 2018/19 entwickelte ZF erstmals den gesamten, 250 Kilowatt (340 PS) starken elektrischen Antriebsstrang. Ausgerüstet war das Fahrzeug mit der ersten ZF-eigenen Leistungselektronik mit Hochleistungsmodulen aus Siliziumkarbid. Diese Halbleiter entwickelt das Unternehmen derzeit für Serienanwendungen weiter. Dabei soll die gesteigerte Effizienz bei gleichbleibender Batteriekapazität die Reichweite des Fahrzeugs um fünf bis zehn Prozent erhöhen. In der Saison 2019/20 setzt ZF sein Engagement in der Formel E als Partner von Mahindra Racing fort.

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Die elektrische Antriebsachse AxTrax AVE ist auch bei Londoner Stadtbussen im Einsatz. Sie ist eine ideale Lösung, den öffentlichen Innenstadtverkehr lokal emissionsfrei zu gestalten.
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„Für einen Entwickler ist es das Größte, eine Idee nach nur einem Jahr in der Realität zu sehen."

Dr. Stephan Demmerer, Leiter Vorentwicklung Elektromobilität, zum ZF Innovation Vehicle mit elektrischem 2-Gang-Antrieb

TECHNOLOGIEFELDER VEHICLE MOTION CONTROL

Die Zukunft des
Fahrwerks ist Code

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Das Fahrwerk spielt eine zentrale Rolle für die Sicherheit, den Komfort und die Effizienz von Fahrzeugen.

ZF beschäftigt sich mit der Erforschung der Reisekrankheit, um die dabei gewonnenen Erkenntnisse in künftige Produkte fürs autonome Fahren einfließen zu lassen. Schon heute präsentiert der Technologiekonzern mit „Flying Carpet 2.0“ ein ausgefeiltes Fahrwerkkonzept für das Auto von morgen.

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Fokus:
Digitalisierung

cubiX verknüpft Sensorik und Aktuatorik

Für das Fahrwerkkonzept „Flying Carpet 2.0“ musste ZF einen Weg finden, alle beteiligten Komponenten intelligent und zentral anzusteuern. Der Schlüssel dazu war die selbst entwickelte Software cubiX. Dieser Regelalgorithmus vernetzt und koordiniert sämtliche Aktuatoren des Fahrwerks. cubiX ist modular angelegt, lässt sich also an die Anforderungen jedes Automobilherstellers individuell anpassen, und unterstützt sowohl Komponenten von ZF als auch Komponenten von Drittanbietern. Mit „Flying Carpet 2.0“ hat ZF ein Referenzprojekt geschaffen, das zeigt, wozu die Software in der Lage ist, wenn entsprechende Fahrwerkkomponenten vorhanden sind. Durch das zentral gesteuerte Zusammenspiel der einzelnen Aktuatoren optimiert cubiX das Fahrverhalten an einer zentralen Stelle. Dies hebt nicht nur die Fahrzeugsteuerung auf ein neues Level, sondern kann damit auch die Sicherheit erhöhen – zum Beispiel bei ungünstigen Straßenverhältnissen oder in Notsituationen.

40%

aller Befragten einer Studie der Charité Berlin haben schon einmal unter REISEKRANKHEIT gelitten.

Es ist wie ein wilder Ritt in der Achterbahn. Kaum hat das Auto stark abgebremst bis zum Stillstand, schon beschleunigt es wieder stark, um anschließend seine Fahrt in Schlangenlinien fortzusetzen. Trotz angelegtem Gurt rutscht der Passagier auf der Rückbank dabei hin und her, sein Oberkörper folgt den heftigen Fahrzeugbewegungen. Dennoch hat der junge Mann den Blick konzentriert auf den Tablet-PC in seinen Händen gerichtet, auf dem er während der Fahrt unterschiedliche Aufgaben lösen muss. Vier Kameras sowie am Körper befestigte Sensoren erfassen den körperlichen Zustand der Testperson, die zudem regelmäßig auf einer Skala von eins bis zehn bewertet, ob und wie stark sie die fahrtbedingte Übelkeit empfindet.

Körperliche Veränderungen frühzeitig erkennen

Warum diese Tortur? Auf diese Weise wollen Wissenschaftler neue Erkenntnisse zu körperlichen Reaktionen von Mitfahrern im Auto gewinnen, um daraus Strategien abzuleiten, wie sich die Fahrt künftig angenehmer gestalten lässt. Immerhin leiden zwei von drei Passagieren mehr oder minder ausgeprägt an Unwohlsein und Schwindel. Bekannt ist dieses Phänomen als Reisekrankheit oder Motion Sickness, im Medizinerdeutsch Kinetose genannt. Weil diese bislang noch nicht ausreichend erforscht ist, arbeitet ZF gemeinsam mit Neurotechnologen der Universität des Saarlandes und der Hochschule für Technik und Wirtschaft (htw) Saar an Methoden, die mit der Reisekrankheit verbundenen Symptome frühzeitig zu erkennen.

In dem von ZF speziell ausgerüsteten Motion Sickness Research Vehicle zeichnet ein Hochleistungsrechner eine Vielzahl an physiologischen Messwerten sowie Kamerabilder und Fahrdynamik-Messdaten auf. Ziel ist es dabei, Analyse-Algorithmen zu entwickeln, die erkennen, wann einem Insassen unwohl wird, um intelligente Fahrzeugfunktionen abzuleiten, die der Übelkeit entgegenwirken oder diese gar nicht erst entstehen zu lassen. Dabei stellt ZF den Menschen in den Mittelpunkt seiner Forschung, wie Florian Dauth erklärt. Er verantwortet in der Vorentwicklung von ZF die Aktivitäten im Bereich Human Centered Vehicle Motion Control. „Wir wollen die Reisekrankheit individuell erkennen und auf den aktuellen Zustand des Passagiers bezogene Gegenmaßnahmen entwickeln.“

ZF und Neurotechnologen der Universität des Saarlandes entwickeln mit Künstlicher Intelligenz präventive Fahrstile, die der Reisekrankheit entgegenwirken können.
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„Aus dem unterschiedlichen Fachwissen zahlreicher Experten eine Lösung zu entwickeln, war die größte Herausforderung des Projekts.“

Mohamad Alayan, Projektleiter ZF Motion Sickness Research Vehicle
Alles in einem System: Mit IBC kombiniert ZF alle wichtigen Bremsfunktionen in einer Steuerung.
Mit dem Konzept des „Flying Carpet 2.0“ von ZF lassen sich alle Längs-, Quer- und Vertikalbewegungen des Fahrzeugs vollständig kontrollieren.

Ade Übelkeit: Reisekrankheit beim autonomen Fahren

Besonders dann, wenn es um hochautomatisiertes oder autonomes Fahren geht, gewinnen die Erkenntnisse zu Motion Sickness an Bedeutung. Denn statt eines menschlichen Fahrers agiert und reagiert ein Steuerungssystem im Fahrzeug, und der Insasse sollte sich bequem anderen Dingen im Fahrzeug widmen können, wie ein Buch lesen oder einen Film ansehen. Doch genau dann entsteht Reisekrankheit: Der Fahrer ist nicht mehr auf die Fahrbahn fixiert und es kommt zu Unstimmigkeiten in der Wahrnehmung. Das im Innenohr liegende Gleichgewichtsorgan fühlt eine Bewegung, die von anderen Sinnesorganen wie den Augen nicht bestätigt wird – das passiert insbesondere, wenn der Passagier konzentriert auf einen Bildschirm oder ein Buch blickt.

Der menschliche Körper reagiert in dieser Situation ähnlich wie auf eine Vergiftung. Die neuen Freiheiten der autonomen Mobilität lassen sich also nur genießen, wenn das Wohlbefinden während der Fahrt sichergestellt ist.

Mit Technik und Systemwissen die Fahrdynamik im Griff

Bei diesem wichtigen Thema ist ZF technisch gut aufgestellt. Der Konzern verfügt nicht nur über sämtliche Komponenten für Vehicle Motion Control – wie Bremse, Lenkung und Fahrwerk –, sondern auch über die nötige Systemkompetenz. Damit lässt sich die Fahrdynamik von Personenwagen und Nutzfahrzeugen perfekt abstimmen. Intelligent vernetzt, werden die einzelnen Aktuatoren gezielt angesteuert und dazu genutzt, die Bewegungen des Fahrzeugaufbaus weitgehend vom Fahrgeschehen zu entkoppeln.

Entspannt unterwegs dank „Flying Carpet 2.0“

Was mit intelligenter Vernetzung möglich ist, hat ZF bereits in einem Versuchsträger demonstriert. „Mit unserem ‚Flying Carpet 2.0‘ haben wir ein Fahrwerkkonzept entwickelt, das alle Längs-, Quer- und Vertikalbewegungen des Fahrzeugs vollständig kontrollieren kann“, sagt Dr. Christoph Elbers, Vice President Car Chassis Technology Development bei ZF. Dieser „fliegende Teppich“ reduziert für Passagiere unangenehme Bewegungen deutlich, wie sie von Schlaglöchern, Bodenwellen oder abrupten Bremsmanövern verursacht werden. Daraus folgt ein Komfort- und Sicherheitsgewinn.

Aktives Dämpfungssystem handelt vorausschauend

Technische Grundlage für dieses außergewöhnliche Fahrwerk ist das intelligente Zusammenspiel verschiedener aktiver und semi-aktiver Systeme. Diese gleichen störende Karosseriebewegungen vorausschauend aus. Von zentraler Bedeutung ist dabei das vollaktive Dämpfungssystem sMOTION. Mit vier Aktuatoren passt es das Ein- und Ausfedern radindividuell jeder Fahrsituation und Straßenbeschaffenheit an. Anders als konventionelle oder semi-aktive Dämpfer können die sMOTION-Aktuatoren etwa beim Überfahren einer Bodenwelle eine aktive Gegenbewegung ausführen und so den Fahrzeugaufbau ruhig halten.

Fahrwerk der Zukunft, intelligent vernetzt

„Flying Carpet 2.0“ kann jedoch noch mehr. Die in dieses Konzept integrierte aktive Hinterachslenkung AKC (Active Kinematics Control) sorgt für mehr Sicherheit, Dynamik und erhöhte Wendigkeit. Bei geringen Geschwindigkeiten verbessert AKC stark die Manövrierbarkeit durch einen Lenkeinschlag der Hinterräder in entgegengesetzter Richtung zu den Vorderrädern. Ist das Fahrzeug hingegen bei höherem Tempo unterwegs, lässt das System Vorder- und Hinterräder in die gleiche Richtung einschlagen. Dies steigert die Richtungsstabilität und den Fahrkomfort. Im Zusammenspiel mit sMOTION verhindert AKC beispielsweise ein ausbrechendes Heck in schnell durchfahrenen Kurven. Ebenfalls Bestandteil des Konzepts ist eine Steer-by-Wire-Servolenkung, die aktuell noch ein Prototyp ist, sowie das aktive Bremssystem IBC (Integrated Brake Control). Das Konzept „Flying Carpet 2.0“ mit seinen vernetzten Fahrwerkkomponenten zeigt eindrucksvoll, wie sich ZF beim Fahrwerk für die Anforderungen der „Next Generation Mobility“ aufgestellt hat.

TECHNOLOGIEFELDER INTEGRIERTE SICHERHEIT

Besserer Schutz für alle

ZF hat das weltweit erste, pre-crash ausgelöste Insassenschutzsystem mit externem Seitenairbag präsentiert.

Pro Jahr sterben auf den Straßen der Welt 1,35 Millionen Menschen. ZF leistet mit seinen aktiven und passiven Sicherheitssystemen einen großen Beitrag, der hilft, die Zahl der Verkehrsopfer drastisch zu reduzieren.

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Straßenverkehrstote pro eine Million Einwohner machen europäische Straßen zu den mit Abstand SICHERSTEN der Welt.

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Sicher im Innenstadtverkehr: Der ZF-Abbiegeassistent für Lkw schützt Fußgänger und Fahrradfahrer.

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LÄNDER – in erster Linie solche mit hohem Durchschnittseinkommen – haben alle sieben empfohlenen Fahrzeugsicherheitsstandards der Vereinten Nationen bereits umgesetzt.

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Es waren deutliche Worte, mit denen sich UNO-Generalsekretär António Guterres am weltweiten Gedenktag der Straßenverkehrsopfer an die Öffentlichkeit wandte: „Sofortige Maßnahmen sind weiterhin ein absolutes Muss“, ermahnte der Portugiese die Weltgemeinschaft. „An diesem Gedenktag rufe ich alle auf, die globale Krise der Verkehrssicherheit gemeinsam zu bewältigen“, so der Generalsekretär am 17. November 2019. Der Auslöser für diesen Appell ist eine alarmierende Statistik: Noch immer verliert im Durchschnitt alle 24 Sekunden irgendwo auf der Welt ein Mensch sein Leben im Straßenverkehr.

Starke Sicherheitsmängel in armen Ländern

Wie der „Global Status Report on Road Safety 2018“ der Weltgesundheitsorganisation WHO belegt, steht es in armen Ländern besonders schlecht um die Verkehrssicherheit. Ist in der Ländergruppe mit niedrigem Durchschnittseinkommen der Bevölkerung nur ein Prozent des weltweiten Fahrzeugbestands registriert, haben diese Länder in der globalen Statistik bei den jährlichen Todesopfern einen Anteil von 13 Prozent. Zum Vergleich: Zwar sind in Ländern mit hohem Einkommen 40 Prozent aller Fahrzeuge unterwegs, doch liegt der Anteil bei den Verkehrstoten dort mit sieben Prozent dramatisch niedriger.

Ziel: Fahrzeuge weltweit sicherer machen

Die Gründe für die überdurchschnittlich hohe Zahl von Verkehrstoten in den armen Ländern sind vielfältig. „Mangelnde Gesetze, schlechte Infrastruktur, unzureichende Verkehrserziehung und fehlende Sicherheitsstandards bei den Fahrzeugen“, erklärt Etienne Krug. Er leitet bei der WHO die Abteilung Management of Noncommunicable Diseases, Disability, Violence and Injury Prevention. Der konsequente Einsatz von Sicherheitssystemen kann diese unbefriedigende Situation verbessern. Sie umfassen aktive sowie passive Sicherheitssysteme, elektronische Stabilitätskontrolle, Front- und Seitenaufprallschutz für Insassen sowie den Frontschutz für Fußgänger.

Mit Technik zur „Vision Zero“

Hochentwickelte Sicherheitssysteme sind heute in Europa und in den meisten reifen Märkten der Welt fast immer erforderlich, um Fahrzeugprüfprotokolle und hohe Sicherheitseinstufungen zu erreichen. Als Folge davon sind europäische Straßen mit durchschnittlich 49 Straßenverkehrstoten pro eine Million Einwohner die sichersten weltweit. Langfristig ist die „Vision Zero“ das erklärte Ziel der Europäischen Union (EU): Bis zum Jahr 2050 soll die Anzahl der Getöteten und Schwerverletzten bei nahezu null liegen. Dazu verfolgt die EU den „Safe System Approach“. Dieser Ansatz sieht vor, ein Mobilitätssystem zu entwickeln, das menschliche Fehler besser ausgleichen kann. Große Hoffnungen richten sich dabei auf hochentwickelte Fahrerassistenzsysteme wie Notbremsassistenten, intelligente Geschwindigkeitsbegrenzer oder Tote-Winkel-Assistenten.

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Oben: ZF zeigt seine Innovationskraft auch bei passiven Sicherheitssystemen wie Airbags. Rechts: Das Innovationsfahrzeug Integrated Safety Vehicle zeigt, wie eine intuitive Gestaltung des Innenraums beim Übergang vom automatisierten zum manuellen Fahren für erhöhte Sicherheit sorgen kann.
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„In unserem Technologieträger Integrated Safety Vehicle setzen wir neue Konzepte für Sicherheit und Komfort um.“

Sandra Wolter, Projektleiterin Integrated Safety Vehicle bei ZF
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Fokus:
Digitalisierung

Mensch und Maschine bestmöglich verbinden

Oftmals klafft eine Lücke zwischen dem tatsächlichen Sicherheits- und Komfortgewinn durch automatisiertes Fahren und wie sich dieser Fortschritt für den Autofahrer anfühlt. Das Safe Human Interaction Cockpit (SHI-Cockpit) – eine gemeinsame Entwicklung von ZF und Fahrzeuginnenraumspezialist Faurecia – soll dazu beitragen, diese Diskrepanz zu beseitigen. Ein möglichst intuitiver Wechsel der Fahrverantwortung zwischen Mensch und Fahrzeug trägt dazu bei, den Komfort und die Sicherheit sowie das Vertrauen in diese Systeme zu steigern. Indem im SHI-Cockpit digitale Signale in haptische, optische oder akustische Signale umgewandelt werden, können fortschrittliche Assistenzsysteme sowie automatisierte Fahrfunktionen effektiver mit dem Fahrer kommunizieren. Auch stellt sich der Sitz auf jeden Fahrer ein sowie auf unterschiedliche Situationen. Generell informiert das Fahrzeug seinen Fahrer klar, übersichtlich und eindeutig über Regeleingriffe. Da die elektronischen Assistenten sinnvoll miteinander kombiniert sind, lassen sie sich leicht einstellen.

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ZF bietet das umfassendste Sicherheitstechnologieportfolio der Zulieferbranche.

ZF-Konzept: Gefahren früh erkennen

Das Konzept der Integrierten Sicherheit von ZF geht noch einen Schritt weiter: Der Technologiekonzern entwickelt intelligente Systeme, mit denen Fahrzeuge Gefahren immer früher identifizieren und darauf reagieren können. Dank Sensorik und Künstlicher Intelligenz können diese Systeme Verkehrssituationen erkennen sowie beurteilen – und helfen mit aktiver und passiver Sicherheitstechnik, Unfälle zu verhindern oder deren Folgen abzumildern. Dieses Konzept der integrierten Sicherheit hilft nicht nur, die Fahrzeuginsassen zu schützen, sondern auch andere Verkehrsteilnehmer, etwa Fußgänger oder Radfahrer.

Intelligente Assistenten helfen, Unfälle zu verhindern

Moderne Fahrerassistenzsysteme von ZF tragen dazu bei, gefährliche Situationen zu entschärfen. Ein Beispiel ist hier das Notbremssystem „Automatic Emergency Braking“, kurz AEB. Erkennen Sensoren eine Gefahr, kann das AEB selbstständig die Bremse betätigen und das Fahrzeug bis zum Stillstand abbremsen. Erkennt die Sensorik, dass eine Kollision auch per Notbremsung nicht mehr zu verhindern ist, ist der Ausweichassistent so programmiert, das Fahrzeug automatisch auf eine freie Fahrbahn oder den Seitenstreifen zu steuern.

Neuartige Airbags für noch mehr Schutz

Natürlich lässt sich nicht jeder Unfall vermeiden, doch kann innovative Technik dazu beitragen, die Folgen zu begrenzen. Hierfür erweitert ZF unter anderem sein Airbag-Portfolio kontinuierlich. So kann beispielsweise das kürzlich entwickelte Pre-Crash-Schutzsystems ProSIP mit einem außen am Fahrzeug angebrachten Airbag wenige Millisekunden vor einer Kollision eine zusätzliche seitliche Knautschzone schaffen. Damit lassen sich die Unfallfolgen für Insassen um bis zu 40 Prozent reduzieren. Möglich wird dies durch die Vernetzung der Airbags mit der Umfeldsensorik des Fahrzeugs und den Einsatz von Algorithmen. So lässt sich feststellen, ob ein Crash bevorsteht, und blitzschnell entscheiden, ob der Airbag auslösen muss oder nicht.

Nicht nur die „Airbag-Klassiker“ wie Fahrer- oder Beifahrer-Airbag werden permanent weiterentwickelt, hinzu kommen auch neue Typen wie etwa der Far-Side-Airbag. Er ist dafür konzipiert, dass Fahrer und Beifahrer nach einem Seitenaufprall nicht mit den Köpfen zusammenstoßen. In der nach innen gewandten Seite des Fahrersitzes platziert, hilft dieses System, auch den allein im Auto sitzenden Fahrer beim Seitenaufprall zu schützen: Hier verhindert der Far-Side-Airbag, dass der Oberkörper über die Mittelkonsole geschleudert wird. Abhängig von der Schwere des Unfalls, kann der Sicherheitsgurt nur das Becken im Sitz halten.

Mit seinen Entwicklungen bietet ZF den Fahrzeugherstellern weltweit eine Vielzahl von Möglichkeiten, wie sie die aktive und passive Sicherheit verbessern können, um der „Vision Zero“ schon heute ein großes Stück näherzukommen.