Digitalisierung von Zweirädern: Vernetzte Technologie treibt urbane und Mikromobilität an

Gemeinsam genutzte und digitale Dienstleistungen sollen im nächsten Jahrzehnt etwa doppelt so schnell wachsen wie die traditionelle Mobilität – sagt Oliver Wyman, eines der führenden US-Beratungsunternehmen. Die zunehmende Beliebtheit von E-Bikes, Scootern, Lastenrädern und anderen Zweirädern ist eine Reaktion auf steigende Ölpreise, Umweltbedenken und den Trend zur urbanen Mobilität. Dieser Artikel beschreibt Lösungen, die zur Digitalisierung von Zweirädern und zur Entwicklung der urbanen Mobilität eingesetzt werden. Außerdem zeigen wir anhand von Fallstudien, wie unsere Kunden durch die Entwicklung neuer eingebetteter Systeme, Anwendungen, intelligente Parkplätze und Ladestationen mit Unterstützung der Promwad Automotive Unit Wettbewerbsvorteile auf dem Markt erzielen können.

Die Verbreitung von Zweirädern (2W) ist ein Aspekt des städtischen Mobilitätstrends. Für die nächsten acht Jahre wird ein Wendepunkt der persönlichen Mobilität vorausgesagt: Laut der Agentur Kantar werden bis 2030 49 % aller Fahrten mit umweltfreundlichen Verkehrsmitteln, darunter E-Bikes, Elektroroller, Scooter usw., zurückgelegt werden. Digitalisierung und Konnektivität eröffnen neue Möglichkeiten für Anbieter und Hersteller von Zweirädern, Gerätehersteller und Mobilitätsdienstleister.

Die Verbreitung von Tele- oder Hybridarbeit hat dazu geführt, dass es für viele wirtschaftlich unrentabel geworden ist, ein eigenes Auto zu besitzen. Es ist viel bequemer und kostengünstiger, einen Sharing-Service für Fahrräder, E-Bikes und Motorroller zu nutzen oder elektrische Zweiräder für den persönlichen Gebrauch zu kaufen. Die Städte richten bequeme Parksysteme für Zweiräder ein, die umweltfreundlich und durch die zunehmende Digitalisierung einfach in der Handhabung sind.

Nach einer Analyse des Institute for Transportation Studies (ITS) an der University of California, Berkeley, werden die Dienstleister der Mobilitätsbranche (einschließlich Ladestationen für Elektrofahrzeuge und intelligenter Parklösungen) im Jahr 2030 ca. 660 Milliarden US-Dollar erwirtschaften. Im Jahr 2020 waren es noch 260 Milliarden USD.

^{Wie sich der urbane Mobilitätsmarkt bis 2030 verändern wird. Quelle: Oliver Wyman Forum, Analyse von Mobilitätspools, 2022}

Trends auf dem 2W-Markt

Der Trend zur urbanen Mobilität bringt neue Herausforderungen und neue Chancen für die Akteure des 2W-Marktes:

Konzepte wie Mobility-as-a-Service (MaaS) und Mobility-on-Demand (MoD) werden immer beliebter. Dabei spielt es keine Rolle, ob das gewählte Fahrzeug ein Sharing-Auto, öffentliche Verkehrsmittel, E-Bike oder Scooter ist. Die Hauptsache ist, dass man bequem von A nach B kommt.
Wir sind Zeugen der Entstehung der sogenannten Sharing Economy – eines neuen Wirtschaftssystems, dessen Konzept auf einer gemeinsamen Softwareplattform basiert.
Es ist notwendig, die Sicherheitsprobleme der elektronischen Zweiräder zu lösen, um Unfälle zu vermeiden und die Sicherheit dieser Fahrzeuge zu gewährleisten.
Die Schaffung von Infrastruktur, wie Ladestationen und Parkplätze für Elektrofahrzeuge, wird zu einem Schlüsselthema für die Entwicklung einer intelligenten urbanen Mobilität.
Einführung autonomer Fahrzeuge in die urbane Infrastruktur: Die Erprobung unbemannter Fahrzeuge hält Einzug in dicht besiedelte Städte.
Entwicklung bedarfsgerechter Verkehrsdienste (DRT) und Einsatz emissionsarmer oder -freier Verkehrsmittel. Diese Dienste werden dazu beitragen, Ortschaften an wichtige Verkehrsknotenpunkte anzubinden, vom fahrplanmäßigen Verkehr abzukommen, kleinere Fahrzeuge einzusetzen und den Ressourcenverbrauch zu verringern.
Symbiose von IoT und Verkehr: Verknüpfung aller Verkehrssysteme zu einem globalen Netzwerk. Durch die Analyse von Daten über die Wege der Stadtbewohner, Verkehrsstaus und öffentliche Verkehrsmittel werden intelligente Systeme in der Lage sein, den Nutzern die besten und sichersten Routen und Transportmöglichkeiten anzubieten.

Lösungen zur Umsetzung der urbanen Mobilität

Im Rahmen des Trends zur Stadt- und Mikromobilität unterstützen wir unsere Kunden, neue Geräte und Programme zu entwickeln und auf den Markt zu bringen, die elektrische Zweiräder sicherer und erschwinglicher machen.

Die Digitalisierung des Zweiradverkehrs umfasst mehrere Bereiche: die Entwicklung elektronischer Steuergeräte (ECU), eingebetteter Systeme und Anwendungen sowie die Bereitstellung von Infrastruktur wie Ladestationen und Parkplätze. Im Folgenden werden wir uns konkrete Beispiele für Lösungen ansehen, die Promwad für seine Kunden entwickelt hat.

Fallstudie 1. Sensorentwicklung für Fahrzeuge

^{Moderne Sensoren in Elektro-Zweirädern können die Herzfrequenz erfassen und anhand dieser Daten die Motordrehzahl anpassen}

Die Entwicklung der Mobilität im städtischen Verkehr umfasst die Installation von Sensoren, die Daten über den Zustand der Fahrzeuge sammeln: Ladezustand, Brems- und Motorzustand und Reifendruck. Diese Daten können genutzt werden, um Unfälle aufgrund von Fahrzeugpannen zu vermeiden und Wartungsarbeiten rechtzeitig durchzuführen, wodurch erhebliche Kosten für außerplanmäßige Reparaturen vermieden werden können.

Diese Funktion ist für den Nutzfahrzeugsektor und für On-Demand-Dienste von entscheidender Bedeutung: Anbieter können Informationen über den Zustand ihrer Fahrzeuge zentral erfassen und sie rechtzeitig warten lassen. Diese Daten geben auch Aufschluss über das Nutzerverhalten und können zur Verbesserung des Dienstes beitragen.

Fallstudie 2. Entwicklung von Steuergeräten, Software und mobilen Anwendungen

^{Mit in das Steuergerät integrierten Anwendungen kann der Benutzer optimale Routen erstellen, den technischen Zustand des Fahrzeugs überwachen und die Sicherheit des Fahrzeugs sicherstellen.}

Das elektronische Steuergerät (ECU) ist die Schlüsselkomponente in einem Elektro-Zweirad.

Unsere Ingenieure entwickeln erweiterbare und konfigurierbare Steuergeräte, die den Motor steuern, Sensordaten erfassen, Parameter analysieren und den Ladezustand des Akkus überwachen. Zu diesem Zweck verwenden wir UDS-Protokolle zur Nachrüstung elektronischer Steuergeräte, die mit dem CAN-Datenbus arbeiten.

^{Promwad hat die Firmware für einen Fahrradcomputer entwickelt, der mit der AWS-Cloud verbunden ist}

Die Steuerung der Hardware erfolgt über die Firmware. Für das Schweizer Start-up-Unternehmen Jespr, das sich auf die Digitalisierung von Fahrrädern spezialisiert hat, haben wir die Firmware für einen Fahrradcomputer entwickelt.

Mobile Anwendungen und Firmware, die in das Steuergerät integriert ist, erleichtern die Nutzung von Personal Mobility Vehicles (PMV) und sorgen für Sicherheit. Nachfolgend nur einige der Funktionen solcher Anwendungen, die wir für unsere Kunden entwickeln:

Routenplanung: Die App bietet Routenoptionen entsprechend Ladestand des Akkus und technischem Gesamtzustand des Fahrzeugs.
Möglichkeit, den Standort zu teilen, was besonders dann von Bedeutung ist, wenn Kinder oder ältere Menschen die Fahrzeuge der persönlichen Mobilität (PMV) nutzen.
Diebstahlschutz: Wenn ein Roller oder ein Fahrrad mit einem GPS-Tracker ausgestattet ist, kann die App genutzt werden, um den Standort des Fahrzeugs zu verfolgen und den Besitzer im Falle einer unbefugten Nutzung zu benachrichtigen.
Zahlungsannahme und Fahrzeugentriegelung — für Besitzer von gemeinsam genutzten Fahrzeugen.
Umweltbewusstsein und Nutzermotivation: Die App kann den CO2-Ausstoß für dieselbe Strecke berechnen, wenn man mit dem Auto statt mit dem Elektro-Zweirad fährt.

Fallstudie 3. Computer und eingebettete Systeme

^{Dank fortgeschrittener Technologie können Zweiräder mit zusätzlichen Systemen ausgestattet werden, die das Fahren sicherer machen: Lidarsensoren, Bordcomputer und Kameras}

Wir entwickeln für unsere Kunden Bordcomputer und angeschlossene Geräte - Dash-Cams, Lidarsensoren, Radarsensoren, GPS-Tracker -, darunter auch solche, die auf Ambarella-Chips basieren. Die Systeme verfügen über hohe Leistung und Rechenkapazitäten, die eine genaue und schnelle Verarbeitung der gesammelten Daten gewährleisten.

^{Video recorder based on Ambarella chip with advanced features}

Ein Beispiel für eine solche Lösung ist die Dashcam auf Ambarella-Basis, die wir für einen europäischen Anbieter von Systemen zur Geschwindigkeitsüberwachung, Dashcams und Audiolösungen für Fahrzeuge entwickelt haben.

Im Rahmen des Projekts haben wir eine Dashcam mit folgenden Funktionen entwickelt:

GPS-Verfolgung
Serverseitige Datenspeicherung
Sicherheitssystem-Funktion
Warnsystem für Notfälle
Fahrspurkontrolle
Verkehrszeichenerkennung

Diese Systeme gewährleisten sicheres Fahren und verringern die Unfallzahlen.

Fallstudie 4. Intelligentes Parken

^{Intelligentes Fahrradparksystem: Kamera, Bildprozessor und GSM-Modem in einem Gehäuse vereint}

Das Parken eines Elektro-Zweirads wirft die gleichen Probleme auf wie das Parken eines Autos. Der Markt für intelligente Parkdienste wird Prognosen zufolge um 34 % auf 32 Mrd. USD steigen. Dieses Wachstum bringt eine zusätzliche Herausforderung mit sich: Wie können Sicherheit und Schutz vor Diebstahl gewährleistet werden? Die optimale Lösung sind intelligente, mit Kameras ausgestattete Parkplätze.

Im Auftrag von SONY haben unsere Ingenieure ein intelligentes System für das Abstellen von Fahrrädern auf Grundlage des Computer-Vision-Systems SONY Spresense entwickelt. Das neuronale Netz erkennt freie Plätze, Sensoren reagieren auf Bewegung und lösen Strom und Beleuchtung aus.

Fallstudie 5. Entwicklung von Ladestationen und Batterie-Management-Systemen für Elektrofahrzeuge

Die Entwicklung von Ladelösungen und der entsprechenden Infrastruktur ist ein wesentlicher Bestandteil der Digitalisierung von Zweirädern. Unser Automotive-Team konzentriert sich auf die Entwicklung von Batterie-Management-Systemen (BMS): Im Auftrag unserer Kunden entwickeln wir Hard- und Softwarelösungen für die Ladeinfrastruktur, wie Ladesysteme und Ladestationen.

^{Promwad hat ein skalierbares 96-Zellen-BMS für Elektroautos entwickelt}

So haben wir beispielsweise für einen europäischen Hersteller eine Hard- und Softwareplattform für BMS mit einer Vielzahl von Funktionen entwickelt: Signalerfassung und -analyse, Sicherheitsüberwachung, Management der Batterietemperatur, Neuprogrammierung, Fehlerbehandlung, CAN-Kommunikation usw.

Ein weiterer Trend zeichnet sich ab: die gemeinsame Nutzung von Batterieladegeräten. Da Elektrofahrzeuge immer beliebter werden, wird der Bedarf an Ladestationen steigen, nicht nur in belebten Städten, sondern auch in weniger besiedelten Gebieten. Besitzer von Ladestationen außerhalb der Stadt können sich für Apps anmelden und ihre Stationen vermieten, um damit Einnahmen zu erzielen.

Die Ausweitung des Netzes von Ladestationen wird auf nationaler Ebene unterstützt: Abgeordnete des Europäischen Parlaments haben eine Initiative vorgeschlagen, wonach es bis 2026 mindestens eine Ladestation für Elektrofahrzeuge entlang wichtiger EU-Straßen geben soll.

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Wie Sie sehen, eröffnen die Digitalisierung der Zweiräder und neue Trends in der urbanen Mobilität ungeahnte Geschäftsmöglichkeiten. Unser Ingenieurteam kann Sie dabei unterstützen, die Entwicklung Ihres Produktes voranzutreiben oder ein komplettes Ökosystem neuer Hardware- und Softwarelösungen zu schaffen. Kontaktieren Sie uns, um Ihre Ideen zu verwirklichen!