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Bosch Connected Devices and Solutions
Case Study

eRikscha: Die elektrisch betriebene Rikscha

Eine Alternative zu gasbetriebenen und gezogenen Rikschas

Einführung und Herausforderung

elektrische rickscha

Elektrische Rikschas werden in asiatischen Städten wegen ihrer niedrigen Kraftstoffkosten und Umweltfreundlichkeit im Vergleich zu Rikschas mit Verbrenungsmotor immer beliebter. Dabei werden sie hauptsächlich in Indien und China hergestellt. Die eRikscha ist ein Projekt der Robert Bosch Engineering and Business Solutions Ltd., einer 100-prozentigen Tochter der Robert Bosch GmbH, die End-to-End Engineering-, IT- und Business-Lösungen anbietet. Hierbei handelt es sich um das größte Bosch-Softwareentwicklungszentrum außerhalb Deutschlands.

Ansatz

Sensoren des Cross Domain Development Kit XDK

Die Bosch Connected Devices and Solutions GmbH (BCDS) setzt sich dafür ein, das Internet der Dinge (IoT) weltweit voranzutreiben. BCDS bietet hierbei innovative Ansätze für Sensorgeräte, Datentransfer, Clouds und die Integration von weiteren Diensten. Im Jahr 2016 führte BCDS das Cross Domain Development Kit (XDK) ein: eine integrierte Soft- und Hardware-Plattform für Embedded-Lösungen. Es enthält mehrere mikroelektromechanische Sensoren (MEMS) von Bosch Sensortec und Akustica, beides hundertprozentige Tochtergesellschaften der Robert Bosch GmbH, die auf MEMS-Sensoren und Mikrofonlösungen spezialisiert sind und neue digitale Projekte ihrer Kunden realisieren. BCDS unterstützt mit dem XDK IoT-Konzepte, indem es das IoT-Prototyping vereinfacht und den Anwendern hilft, schnellstmöglich eigene neue Produktideen zu entwickeln.

Use Case

Kostengünstige Sensoren werden benötigt, um Verkehrssicherheitsfunktionen wie die elektronische Stabilitätskontrolle (ESC) und die Traktionskontrolle der Räder (TCS) für die eRikscha-Fahrzeuge zu gewährleisten.

Ein Beschleunigungssensor misst die Beschleunigung des Fahrzeugs. Ein Gyroskop-Sensor steuert Neigung und Überschlag. Ein Echtzeit-Betriebssystem (RTOS) liest Input wie beispielsweise Drosselklappenstellung, Bremsen und Lenkwinkel aus, um die Radnabenmotoren der eRickshaw weiter zu steuern.

Mit dem XDK deckt der Prototyp von Bosch diese Anforderungen ab. Es dient als zentrale Steuereinheit und unterstützt die schnelle Entwicklung von Anwendungssoftware durch Echtzeit-Debugging.

"Da die Zeit für die Entwicklung des Prototyps sehr kurz war, haben wir uns für den Einsatz eines boscheigenen Produktes mit einsatzbereiter Software entschieden. Das XDK passt ideal zu unserer eRikscha-Anwendung. Alle erforderlichen Sensoren sind Bestandteil des Produkts. Es beschleunigt unseren gesamten Entwicklungsprozess bis hin zum Bau von Prototypen und deren kommerzieller Nutzung."

Entwickler Kai Clemens Liebich, Automotive Electronics (AE), ein Geschäftsbereich der Robert Bosch Engineering and Business Solutions Ltd.

Da die eRikscha mit einer 48V-Batterie betrieben wird, wird ein DC-DC-Wandler zur Stromversorgung des XDK genutzt. Mit den ausgelsenen Daten des Beschleunigungssensors und des Gyroskops haben die Entwickler die Stabilität des Fahrzeugs definiert, die für die Integration von ESC- und TCS-Features sowie eines Antiblockiersystems (ABS) notwendig ist. Alle diese Systeme werden durch Torque-Vectoring realisiert. Das XDK ist die Hauptsteuereinheit, das die Daten von den integrierten Sensoren bezieht. Es berechnet ein Echtzeit-Fahrzeugmodell auf Basis eines Kalman-Filters und führt die Algorithmen für alle Fahrerassistenzsysteme aus.

Die Daten von Beschleunigungssensor und Gyroskop werden ebenfalls über das Controller Area Network (CAN-Bus) ausgelesen. Dazu wird das XDK über einen externen CAN-Controller an den Fahrzeug-CAN-Bus angeschlossen und kommuniziert mit den Steuergeräten aller drei Hubmotoren.

Das XDK wird als Fahrzeugsteuergerät in die eRikscha eingesetzt, um die Komponenten der Karosserieelektronik und deren Funktionen zu steuern. Es wird kein weiterer Mikrocontroller benötigt, da die Applikationssoftware in die Mikrocontroller-Einheit eingebettet ist.

Die Rolle von Bosch Connected Devices and Solutions

Die boomende IoT-Branche mit all ihren Vernetzungs- und Steuerungslösungen steht im Mittelpunkt der Aktivitäten von BCDS. Mit dem XDK bietet BCDS die Antwort auf viele Fragen rund um innovative IoT-Anwendungen. Alle wichtigen Sensoren sind bereits in diesem All-in-One-Kit enthalten, weitere Sensoren können über die mitgelieferte Zusatzplatine angeschlossen werden.

Das modulare Konzept gilt auch für die Software. Jeder Käufer des XDK kann die XDK Workbench kostenlos herunterladen. Dazu gehören typische Anwendungen und eine Community mit Foren und Tutorials. Die hier verfügbaren Softwaremodule können sofort eingesetzt oder von professionellen Anwendern modifiziert werden.

BCDS agiert zudem als Kooperationspartner für die Serienproduktion von IoT-Projekten, die mit dem XDK entwickelt wurden. Als innovatives Unternehmen kann Bosch Connected Devices and Solutions auf umfangreiche Erfahrungen mit Sensoren und Softwarelösungen zurückgreifen. Durch die Kombination unserer Expertise mit Partnern aus verschiedenen Geschäftsbereichen, darunter Bosch Sensortec und Akustica, ermöglichen wir neue Leistungsversprechen und neue Wege der Wertschöpfung.

Lösungsansatz und Vorteile

Fahrzeugroboter angetrieben vom Cross Domain Development Kit XDK

Dieser Anwendungsfall zeigt, wie der XDK mit seinen integrierten Beschleunigungssensoren und Gyroskop-Sensoren eine Lösungsmöglichkeit darstellt, um Fahrzeugdaten und Verkehrssicherheitsfunktionen in die eRickshaw zu integrieren. Es zeigt das Potenzial der schnellen Softwareentwicklung des XDK für jeden Fahrzeugprototypen. Als intelligentes Energiegerät, das über Bluetooth kommuniziert, ermöglicht das XDK eine intelligente Mobilität für die eRickshaw zu geringen Kosten. Zudem bietet es Möglichkeiten zur Erweiterung und Etablierung im Bereich des Internets der Dinge.

Fazit

Elektrische Rikschas werden als Alternative zu herkömmlichen Auto-Rikschas weithin akzeptiert werden. Bei systematischer Einführung könnten batteriebetriebene Rikschas eine emissionsarme Ergänzung zu dem beliebten Fahrzeug darstellen, das bereits auf den Straßen unterwegs ist. Mit seinen schnellen Beschleunigungen und Lenkradwinkeln von bis zu +/- 90 Grad ist die eRikscha zudem ein sehr flexibles und schnelles Transportmittel.

Die verschiedenen Sensoren des XDK, wie Beschleunigungsmesser und Gyroskop, zeigen, wie die eRikscha mit Sicherheitssystemen wie ABS, TCS und ESC ausgestattet werden kann, damit sie zu einem sichereren Transportmittel wird. Das XDK ist auch deshalb attraktiv, weil es eine leicht verfügbare Basissoftware für diese Anwendung bereitstellt.

Die eRikscha ist nur ein Beispiel dafür, wie das XDK das Prototypings im IoT-Bereich beschleunigen kann. Grundsätzlich kann das XDK diese Funktion in allen sensorbasierten IoT-Anwendungen erfüllen.

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eRikscha: Die Auto Rikscha mit Elektromotor (EN)

Eine Alternativ zu gasbetriebenen und gezogenen Rikschas

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