Zulieferer IAA 2019: ZF stellt Mobilitätskonzepte vor

Ein neuartiger Seitenairbag, vernetzte mechatronische Systeme, eine neue Getriebegeneration und etwas gegen die Reisekrankheit: Der Automobilzulieferer ZF Friedrichshafen hat Anfang Juli auf dem Dekra-Testgelände in Klettwitz seine Konzepte für eine vernetzte und effiziente Mobilität vorgestellt.

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„Kannst Du bitte anhalten? Mir ist schlecht!“, lautet eine nicht seltene Anfrage von Mitfahrern. Die Reisekrankheit trifft rund 60 Prozent der Passagiere im Auto, zum Beispiel beim Durchfahren von Serpentinen. Die in der Fachsprache Kinetose genannte Krankheit entsteht durch eine Diskrepanz in der Wahrnehmung. Das im Innenohr liegende Gleichgewichtsorgan fühlt eine Bewegung, die von anderen Sinnesorganen wie den Augen nicht bestätigt wird – insbesondere, wenn sich der Passagier auf etwas Anderes konzentriert: etwa auf einen Bildschirm oder ein Buch; in der Vision autonomer Mobilität eher Regel als Ausnahme.

Der menschliche Körper reagiert in dieser Situation ähnlich wie auf eine Vergiftung; die Symptome reichen von leichtem Unwohlsein bis hin zu starker Übelkeit. Automobilzulieferer forschen deshalb an technischen Mitteln, um diese Symptome zu vermeiden.

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ZF Friedrichshafen zum Beispiel arbeitet dafür zusammen mit der „Systems Neuroscience & Neurotechnology Unit“ an der Universität des Saarlandes und der Hochschule für Technik und Wirtschaft des Saarlandes. In mehreren Studien analysierten die Forscher im Straßenverkehr, welche physiologischen Faktoren das Gefühl der Reisekrankheit auslösen – und wie diese mit der Fahrdynamik des Fahrzeugs zusammenhängen.

Das Ziel: Ein System zu entwickeln, das die Reisekrankheit bei den Passagieren erkennen und entsprechende Maßnahmen dagegen ergreifen kann – zum Beispiel mittels sogenannter Ersatzreize; etwa ein in Fahrtrichtung wanderndes Licht oder mittels Ultraschall. Impulse könnten zum Beispiel die Oberfläche des linken Armes reizen. „Kennt“ das System die individuellen Daten der Mitfahrer, kann es auch den Fahrstil anpassen. Derzeit sind die Systeme noch in der Entwicklung.

Vollaktives Fahrwerk mit Hinterachslenkung

Erfahrbar – und als ein Mittel gegen die Reisekrankheit durchaus geeignet – war dagegen das „Flying Carpet 2.0“ genannte Aktivfahrwerk, das Aufbaubewegungen der Karosserie vorausschauend deutlich verringern kann, indem es mittels „sMotion“ genannter Aktuatoren das Ein- und Ausfedern radindividuell jeder Fahrsituation und Straßenbeschaffenheit anpasst. Dafür verfügen die mit 48 Volt Spannung betriebenen Aktuatoren über eine kompakte, außenliegende Elektromotor-Pumpen-Einheit mit integrierter Elektronik, die als bidirektionaler Steller arbeitet.

So können sie jedes Rad einzeln und aktiv nach oben ziehen und nach unten drücken – und Nick-, Wank- und Hubbewegungen entgegenwirken. Mittels Kamerasystemen erkennt das System dabei Hindernisse und auch Verkehrsschilder, wie die Warnung vor unebener Straße.

Nettes Gimmick im Prototypenfahrzeug ist eine App, die zur passenden Musik das Auto Lowrider-like „tanzen“ lässt – natürlich lange nicht so stark wie die amerikanischen Vorbilder.

Fahrzeugsicherheit

ZF TRW: kombinierte Sicherheitstechnik

Im selben Prototypen zeigte der Automobilzulieferer seine aktive Hinterachslenkung. Bei geringen Geschwindigkeiten schlagen die Räder entgegengesetzt zu den Vorderrädern ein, das verringert den Wendekreis. Bei höheren Geschwindigkeiten schlagen Vorder- und Hinterräder in die gleiche Richtung ein und erhöhen so die Richtungsstabilität – zum Beispiel bei Spurwechseln auf rutschigem Untergrund. Eine weitere interessante Funktion: Auf sogenannten µ-Split-Untergründen kann das System die Räder mit dem höheren Reibwertkoeffizienten ansteuern – und so das Fahrzeug beim Bremsen in der Spur halten.

Wenn es dennoch eng wird, hilft die „Automated Front Collision Avoidance“. Sie kann vollständig automatisierte Ausweichmanöver übernehmen, wenn manuelles Bremsen oder Ausweichen zum Beispiel bei entgegenkommendem Verkehr nicht rechtzeitig erfolgen. Dabei berücksichtigt der Fahrassistent, ob eine Notbremsung noch möglich ist – und wo alternativ freier Platz für ein Ausweichmanöver zur Verfügung steht.

Für mehr Sicherheit sorgt zudem ein neuartiger Seitenairbag, den der Zulieferer kürzlich vorstellte. Integriert in den Fahrzeugschweller schießt Millisekunden vor einem unausweichlichen Aufprall ein 180 bis 400 Liter großer Seitenairbag hervor und bildet eine zusätzliche Knautschzone zwischen der A- und C-Säule. Um bis zu 40 Prozent soll er die Unfallfolgen bei dieser Unfallart mindern können – ein überzeugender Wert!

Crash-Simulation auf dem Dekra-Testgelände in Klettwitz

Hohe Rechenleistung

All das erfordert natürlich eine Menge Daten – und die entsprechende Rechenleistung, um aus den Daten sinnvolle Handlungen abzuleiten. „cubiX“ nennt ZF seinen skalierbaren Regelalgorithmus, der alle aktiven und semi-aktiven Aktuatoren im Auto koordiniert. Die notwendige Rechenleistung stellt der „ProAI RoboThink“, ein Supercomputer: Er leistet in seiner höchsten Ausbaustufe mit vier Einheiten schwer vorstellbare 600 Billionen Rechenschritte pro Sekunde, 600 sogenannte „Tera-OPS“ – und ist damit laut ZF der derzeit leistungsstärkste KI-fähige Supercomputer für die Mobilitätsbranche. Laut ZF lassen sich damit Level-4-Fahrzeuge im öffentlichen Bereich sicher betreiben.

Bis es soweit ist, dürfte allerdings noch einige Zeit vergehen, wie auch ZF-Chef Wolf-Henning Scheider einräumt: „Rechtlich sind bei automatisiert fahrenden Fahrzeugen noch zu viele Fragen offen“, sagte er in Dresden. Das betrifft nicht ausschließlich die Level 4 und 5, sondern auch Level 3, der es dem Fahrer erlauben soll, sich unter bestimmen Bedingungen dauerhaft vom Verkehrsgeschehen abzuwenden. „Level 2+“ lautet entsprechend die Antwort von ZF: Er fasst alle Assistenzsysteme des Zulieferers zusammen– der Fahrer bleibt aber zu jeder Zeit für sein Fahrzeug verantwortlich.

Automatisiertes Fahren

Die Level 4 und 5 finden derweil auf abgesperrten Routen, sogenannten „Dedicated lanes“, statt. ZF hat sich dafür beim niederländischen Unternehmen „2getthere“ eingekauft. Das Unternehmen hat mit seinen fahrerlosen Personen- und Lastentransportsystemen bislang über 100 Millionen Kilometer zurückgelegt: zum Beispiel in Rotterdam, Abu Dhabi, Singapur und in vielen Häfen und Flughäfen. In den Business Parks Rivium (Capelle aan den IJssel/Niederlande) und Masdar City (Abu Dhabi/VAE) transportierten die Systeme bislang mehr als 14 Millionen Personen rein elektrisch.

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Nächster Schritt gemeinsam mit ZF: Ab dem Jahr 2021 sollen die Transportsysteme am Flughafen Brüssel auch im öffentlichen Verkehr fahren. Zwar im Einbahnstraßensystem um den Flughafen und damit ohne Gegenverkehr – bei Geschwindigkeiten bis zu 50 km/h ist das dennoch anspruchsvoll. „Wir bringen die automatisiert fahrenden Fahrzeuge Schritt für Schritt auf den Markt, erst auf gesperrten Routen, dann an Flughäfen mit Einbahnstraßen – und überzeugen so auch die Gesetzgeber“, beschrieb Scheider das Szenario. Für die Akzeptanz der Systeme bei potenziellen Passagieren ist das sicher ein guter Weg.

Das eigene Auto wird indes so schnell nicht hochautomatisiert fahren: „Level 2+ wird der Standard bleiben für mehr als zwei Fahrzeug-Generationen, weil Systeme darüber hinaus unbezahlbar sind“, ist sich Scheider. Seine Prognose: „Ich erwarte die nächsten Schritte nicht vor 2030 – und das ist schon sehr optimistisch.“

Neue Getriebegeneration „8HP“

Noch ein Ausblick auf das Jahr 2030: „Mindestens 70 Prozent aller neuen Pkw werden dann noch mit einem Verbrennungsmotor unterwegs sein – und wir gehen davon aus, dass ein wesentlicher Anteil auch einen Elektromotor an Bord haben wird“, sagte Michael Ebenhoch, Entwicklungsleiter Powertrain bei ZF. Die Hochvolt-Varianten sollen dann elektrische Reichweiten zwischen 80 und 100 Kilometern schaffen. „Es geht aber nicht darum, elektrisch zu fahren – wir wollen CO₂ reduzieren. Wir haben unser „8HP“-Getriebe deshalb in vierter Generation als Hybrid-Baukastensystem ausgelegt.“ Die Elektromotoren für die 48-Volt- und die Hochvoltvariante des Getriebes entwickelt und fertigt ZF selbst, ebenso die Leistungselektronik.

Zulieferer

Deal mit BMW: ZF fährt Milliardenauftrag für Getriebe ein

Mechanisch sind die Varianten identisch, sie unterscheiden sich in der Leistungselektronik und ihren elektrischen Maschinen, die zwischen 24 und 160 Kilowatt leisten. Alle elektrischen und elektronischen Komponenten mit Ausnahme des Akkus sind vollständig in das Getriebegehäuse integriert. „Dabei ist das Getriebe nahezu bauraumneutral und wir haben ein weiteres Prozent CO₂ rausgeholt“, sagte Ebenhoch.

Ab dem Jahr 2022 setzt BMW die Getriebe in seinen Fahrzeugen ein – das bescherte ZF Friedrichshafen mit einem Volumen im zweistelligen Milliardenbereich Anfang April den größten Deal der Unternehmensgeschichte. Ganz aktuell, am 2. Juli, nominierte zudem Fiat-Chrysler (FCA) den Zulieferer, 8HP-Getriebe für alle Fahrzeuge mit Heckantrieb und Allradantrieb in der Front-Längs-Bauweise zu liefern: Es ist der zweitgrößte Volumenauftrag für Pkw-Getriebe in der Unternehmensgeschichte. „Der Deal ist nicht so groß wie der mit BMW, aber nicht so weit davon entfernt“, kommentierte Wolf-Henning Scheider. Start der Produktion ist ebenfalls im Jahr 2020.

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