Was ist Drive-by-Wire-Technologie?

Drive-by-Wire ist ein Sammelbegriff, der sich auf eine Reihe elektronischer Systeme bezieht, die herkömmliche mechanische Steuerungen entweder ergänzen oder ersetzen. Anstatt Kabel oder Hydraulikdruck zur Steuerung eines Fahrzeugs zu verwenden, verwendet die Drive-by-Wire-Technologie elektronische Systeme, um die Bremsen zu aktivieren, die Lenkung zu steuern und den Motor zu betanken.

Es gibt drei Hauptantriebskomponenten, die Drive-by-Wire-Systeme normalerweise durch elektronische Steuerungen ersetzen: Gas, Bremsen und Lenkung. Diese Systeme werden typischerweise als elektronische Drosselklappensteuerung bezeichnet. Brake-by-Wire, und Steer-by-Wire.​

Elektronische Drosselklappensteuerung

Die gebräuchlichste Form der Drive-by-Wire-Technologie und am leichtesten zu finden ist die elektronische Drosselklappensteuerung. Im Gegensatz zu herkömmlichen Gashebeln, die Gaspedal und Gas mit einem mechanischen Kabel koppeln, verwenden diese Systeme eine Reihe elektronischer Sensoren und Aktoren.

Fahrzeuge mit computergestützter Kraftstoffsteuerung verwenden seit Jahrzehnten Drosselklappensensoren. Diese Sensoren teilen dem Computer die Position des Gashebels mit, aber der Gashebel wird immer noch durch ein physisches Kabel aktiviert. Bei Fahrzeugen mit echter elektronischer Drosselklappensteuerung (ETC) besteht keine physische Verbindung zwischen Gaspedal und Drosselklappe. Stattdessen sendet das Gaspedal ein Signal, das einen elektromechanischen Aktuator veranlasst, die Drosselklappe zu öffnen.

Dies wird oft als die sicherste Art der Drive-by-Wire-Technologie angesehen, da sie mit einem narrensicheren, ausfallsicheren Design einfach zu implementieren ist. Auf die gleiche Weise, wie der Gashebel bei einem Bruch eines mechanischen Gaszuges geschlossen wird, wird die elektronische Gassteuerung Systeme können so ausgelegt werden, dass die Drosselklappe schließt, wenn sie kein Signal mehr vom Pedalsensor erhält.

Brake-By-Wire-Technologien

Die Brake-by-Wire-Technologie wird von einigen als gefährlicher angesehen als die elektronische Drosselklappensteuerung, da sie die physische Verbindung zwischen Fahrer und Bremse aufhebt. Brake-by-Wire ist jedoch ein Spektrum von Technologien, das von elektrohydraulischen bis hin zu elektromechanischen Systemen reicht, und beide können ausfallsicher ausgelegt werden.

Herkömmliche hydraulische Bremsen verwenden einen Hauptzylinder sowie mehrere Nehmerzylinder. Wenn der Fahrer auf das Bremspedal tritt, übt er physischen Druck auf den Hauptbremszylinder aus. In den meisten Fällen wird dieser Druck durch einen Unterdruck oder einen hydraulischen Bremskraftverstärker verstärkt. Der Druck wird dann über Bremsleitungen an die Bremssättel oder Radzylinder übertragen.

Antiblockiersysteme waren frühe Vorläufer moderner Brake-by-Wire-Technologien, da sie es ermöglichten, die Bremsen eines Fahrzeugs ohne Fahrereingabe automatisch zu ziehen. Dies wird durch einen elektronischen Aktuator erreicht, der die vorhandenen hydraulischen Bremsen aktiviert. Auf dieser Grundlage wurden weitere Sicherheitstechnologien aufgebaut. Elektronische Stabilitätskontrolle, Traktionskontrolle, und automatisches Bremsen Systeme hängen vom ABS ab und sind peripher mit der Brake-by-Wire-Technologie verwandt.

Bei Fahrzeugen mit elektrohydraulischer Brake-by-Wire-Technologie werden die in jedem Rad befindlichen Bremssättel weiterhin hydraulisch aktiviert. Sie sind jedoch nicht direkt mit einem Hauptbremszylinder gekoppelt, der durch Drücken des Bremspedals aktiviert wird. Stattdessen aktiviert das Drücken des Bremspedals eine Reihe von Sensoren. Das Steuergerät ermittelt dann, wie viel Bremskraft an jedem Rad benötigt wird und aktiviert bei Bedarf die hydraulischen Bremssättel.

Bei elektromechanischen Bremssystemen gibt es keine hydraulische Komponente. Diese echten Brake-by-Wire-Systeme verwenden immer noch Sensoren, um festzustellen, wie viel Bremskraft erforderlich ist, aber diese Kraft wird nicht über die Hydraulik übertragen. Stattdessen aktivieren elektromechanische Aktuatoren die Bremsen, die sich in jedem Rad befinden.

Steer-by-Wire-Technologien

Die meisten Fahrzeuge verwenden eine Zahnstangen-Ritzel-Einheit oder ein Schnecken-und-Sektor-Lenkgetriebe, das physisch mit dem Lenkrad verbunden ist. Wenn das Lenkrad gedreht wird, dreht sich auch die Zahnstange oder das Lenkgetriebe. Eine Zahnstangen- und Ritzeleinheit kann dann über Spurstangen ein Drehmoment auf die Kugelgelenke ausüben, und ein Lenkgetriebe bewegt typischerweise das Lenkgestänge über einen Lenkstockhebel.

Bei Fahrzeugen, die mit Steer-by-Wire-Technologie ausgestattet sind, besteht keine physikalische Verbindung zwischen Lenkrad und Reifen. Steer-by-Wire-Systeme müssen technisch überhaupt keine Lenkräder verwenden. Wenn ein Lenkrad verwendet wird, wird typischerweise eine Art von Lenkgefühlsemulator verwendet, um dem Fahrer eine Rückmeldung zu geben.

Welche Fahrzeuge verfügen bereits über Drive-by-Wire-Technologie?

Tesla hat Fahrzeuge, die fast voll Drive-by-Wire sind, und sie gehen eindeutig so hart wie möglich an die Grenzen, um sie für den autonomen Einsatz zuzulassen.

Es gibt keine vollständig Drive-by-Wire-Serienfahrzeuge, aber eine Reihe von Herstellern haben Konzeptfahrzeuge gebaut, die der Beschreibung entsprechen. General Motors demonstrierte 2003 mit seinem Hy-Wire-Konzept ein Drive-by-Wire-System, und auch Mazdas Ryuga-Konzept nutzte die Technologie 2007. Drive-by-Wire findet sich in Geräten wie Traktoren und Gabelstaplern, aber selbst Autos und Lastwagen mit elektronischer Servolenkung haben noch physische Lenkgestänge.

Die elektronische Drosselklappensteuerung ist weit verbreitet, und eine Vielzahl von Marken und Modellen nutzen die Technologie. Brake-by-Wire findet sich auch in Serienmodellen. Zwei Beispiele für die Technologie sind die elektronisch gesteuerte Bremse von Toyota und die Sensotronic von Mercedes Benz.

Die Zukunft von Drive-by-Wire erkunden

Sicherheitsbedenken haben die Einführung von Drive-by-Wire-Technologien verlangsamt. Mechanische Systeme können versagen und tun es auch, aber die Aufsichtsbehörden halten sie immer noch für zuverlässiger als elektronische Systeme. Auch sind Drive-by-Wire-Systeme aufgrund der deutlich höheren Komplexität teurer als mechanische Steuerungen.

Die Zukunft der Drive-by-Wire-Technologie könnte jedoch zu einer Reihe interessanter Entwicklungen führen. Der Wegfall mechanischer Bedienelemente könnte es den Autoherstellern ermöglichen, Fahrzeuge zu konstruieren, die sich radikal von den heute auf den Straßen befindlichen Autos und Lastwagen unterscheiden. Concept Cars wie der Hy-Wire haben es sogar ermöglicht, die Sitzkonfiguration zu verschieben, da es keine mechanischen Bedienelemente gibt, die die Position des Fahrers vorgeben.

Die Drive-by-Wire-Technologie könnte auch in die fahrerlose Fahrzeugtechnologie integriert werden, die es ermöglicht, Fahrzeuge aus der Ferne oder über einen Computer zu bedienen. Aktuelle Projekte für fahrerlose Autos verwenden elektromechanische Aktuatoren zur Steuerung von Lenkung, Bremsung und Beschleunigung, was durch eine direkte Verbindung mit der Drive-by-Wire-Technologie vereinfacht werden könnte.