Alles per Kabel

Elektrik statt Mechanik: Im modernen Auto werden immer mehr Funktionen von Sensoren und Aktoren gesteuert. Warum ist das so, und wie funktioniert „Drive-by-Wire“?


Alles per Kabel

Elektrik statt Mechanik: Im modernen Auto werden immer mehr Funktionen von Sensoren und Aktoren gesteuert. Warum ist das so, und wie funktioniert „Drive-by-Wire“?


Gasbefehle und Gangwahl werden schon heute in einem großen Teil der Neuwagen per Kabel zu Motor und Getriebe übertragen. Bremse und Lenkung werden folgen: Die sogenannte By-Wire-Technik spart Platz, Geld sowie Gewicht – und ermöglicht neue Funktionen. „By Wire“ heißt übersetzt einfach: per Kabel. Die Übertragung des Fahrerwunsches erfolgt also nicht mehr wie ursprünglich mechanisch über Wellen, Seilzüge und Gestänge. Vielmehr fragt ein Sensor permanent die Stellung von Gaspedal und Lenkrad ab und übermittelt diese Information elektronisch an ein Steuergerät. Dieses prüft die Anweisungen zunächst auf Plausibilität und steuert dann über einen E-Motor (Aktor) beispielsweise die Gangwahlelemente im Getriebe oder die Drosselklappe am Ottomotor.

DOPPELT ABGESICHERT
Die mechanische Verbindung kann dadurch eingespart werden, das System ist leichter, günstiger und hat einen geringeren Platzbedarf als die klassische Lösung. Damit es bei einem Ausfall der Technik nicht zu Problemen kommt, ist die By-Wire-Technik redundant ausgeführt. Sensoren, Leitungen und teils auch die Aktoren sind also zweimal an Bord. Das führt beispielsweise beim aktuellen Rückruf von BMW aufgrund von Problemen mit der elektronisch gesteuerten Bremse dazu, dass trotz potenzieller Signalstörungen die Bremsleistung nicht beeinträchtigt sein soll.

Künftig werden neben Getriebe („Shift-by-Wire“) und Motor verstärkt sicherheitsrelevante Systeme wie Lenkung („Steer-by-Wire“) und Bremsanlage („Brake-by-Wire“) über By-Wire-Technik gesteuert. Denn die Umstellung auf elektrische Befehlsübermittlung hat noch weitere Vorteile: So lassen sich die einzelnen Systeme des Autos besser und unabhängiger elektronisch steuern, das ist wichtig für die Nutzung in neuen Assistenzsystemen oder perspektivisch für das autonome Fahren.

Der Lexus RZ wurde in Vorbereitung auf Steer-by-Wire bereits mit dem „Yoke-Lenkrad“ gezeigt, das ab 2025 bestellbar sein soll.

SERIENSTART NEUER LENKRÄDER

In diesem Zusammenhang arbeitet die Industrie unter anderem an neuen Lenksystemen. Das Lenkrad muss dann nicht mehr rund sein, auch eine Steuerung per Joystick ist möglich – und wird bei Behindertenfahrzeugen bereits seit Jahren eingesetzt. Näher an der Serie sind Modelle wie das „Yoke“-Lenkrad bei Lexus, das ohne oberen Steuerkranz auskommt. Ähnlich wie bei einem Formel-1-Boliden ist das System so direkt ausgelegt, dass vom linken bis zum rechten Anschlag nur eine 150-Grad-Drehung nötig ist, um die Räder komplett einzuschlagen, sodass ein Übergreifen der Hand entfallen kann. 

Angekündigt ist die Steer-by-Wire-Technik im bereits erhältlichen E-Auto Lexus RZ für 2025. Ein Jahr später sieht Peugeot den Serienstart seines „Hypersquare“ vor, einer Mischung aus Formel-1-Lenkrad und Spielkonsole (siehe Bild). Damit die elektronische Steuerung funktioniert, braucht es jedoch eine leistungsfähigere Elektronik-Architektur. Die aktuelle Kombination aus der relativ langsamen CAN-Bus-Übertragung und einer Vielzahl einzelner Steuergeräte gelangt mittlerweile an ihre Grenzen. Darüber hinaus spielt das Thema Cybersecurity bei der Sicherheitsarchitektur eine große Rolle – schließlich dürfen über die elektronisch gesteuerten Komponenten keine Hacker auf Bremse oder Lenkung zugreifen können.

SERIENSTART NEUER LENKRÄDER

In diesem Zusammenhang arbeitet die Industrie unter anderem an neuen Lenksystemen. Das Lenkrad muss dann nicht mehr rund sein, auch eine Steuerung per Joystick ist möglich – und wird bei Behindertenfahrzeugen bereits seit Jahren eingesetzt. Näher an der Serie sind Modelle wie das „Yoke“-Lenkrad bei Lexus, das ohne oberen Steuerkranz auskommt. Ähnlich wie bei einem Formel-1-Boliden ist das System so direkt ausgelegt, dass vom linken bis zum rechten Anschlag nur eine 150-Grad-Drehung nötig ist, um die Räder komplett einzuschlagen, sodass ein Übergreifen der Hand entfallen kann. 

Angekündigt ist die Steer-by-Wire-Technik im bereits erhältlichen E-Auto Lexus RZ für 2025. Ein Jahr später sieht Peugeot den Serienstart seines „Hypersquare“ vor, einer Mischung aus Formel-1-Lenkrad und Spielkonsole (siehe Bild). Damit die elektronische Steuerung funktioniert, braucht es jedoch eine leistungsfähigere Elektronik-Architektur. Die aktuelle Kombination aus der relativ langsamen CAN-Bus-Übertragung und einer Vielzahl einzelner Steuergeräte gelangt mittlerweile an ihre Grenzen. Darüber hinaus spielt das Thema Cybersecurity bei der Sicherheitsarchitektur eine große Rolle – schließlich dürfen über die elektronisch gesteuerten Komponenten keine Hacker auf Bremse oder Lenkung zugreifen können.

Radikales Lenkrad

Spekuliert wird der Einsatz des Peugeot „Hypersquare“ im Kleinwagen 208. Das „Lenkrad" mit Steer-by-Wire-Technik kommt einer Revolution hinter der Windschutzscheibe gleich und ähnelt einer Mischung aus Formel-1-Volant und Computer-Spielkonsole. Es ist mehr Rechteck als Kreis und etwa 33 mal 20 Zentimeter groß. Es hat ein zentrales Display mit vier runden Touch-Bedienmenüs  und vier große, runde Löcher mit Touchflächen an den Ecken. Vieles in der Bedienung läuft über das Lenkrad-Display, was auf eine reduzierte und aufgeräumte Armaturentafel schließen lassen könnte. 

1

2

Dass Peugeot eine solche Technik ausgerechnet zuerst seinem kleinsten Modell angedeihen lassen könnte, mag zunächst verwundern. Normalerweise laufen Hightech-Neuheiten in der Branche nach dem Top-down-Prinzip ab. Doch in diesem Falle gestaltet sich die Situation anders. Peugeot spricht mit dem 208 Modell eine deutlich jüngere Klientel an. Viele der Kunden sind mit Spielkonsolen und Videospielen aufgewachsen, sind insgesamt technikaffiner und sehr viel offener für verspielte Features. 

Das Thema Cockpit-Gestaltung hat bei Peugeot besonderen Stellenwert; 2012 sorgte die Marke mit dem i-Cockpit für Erstaunen: Hier waren die Armaturen oberhalb des Lenkradkranzes platziert und das Lenkrad deutlich kleiner als üblich.