Drive-by-Wire & Autonomes Fahren – Die Schlüsseltechnologie für Level 5

1. Einleitung: Warum mechanische Lenksysteme für autonomes Fahren ungeeignet sind

Autonome Fahrzeuge auf Level 5 sollen sich vollständig ohne menschliches Eingreifen steuern können. In dieser höchsten Autonomie-Stufe gibt es weder ein Lenkrad noch Pedale – das Fahrzeug übernimmt sämtliche Steuerfunktionen.

Doch klassische mechanische Lenksysteme sind für diesen Wandel nicht geeignet. Eine physische Verbindung zwischen Lenkrad und Rädern erfordert:

• Platz für mechanische Komponenten, die in autonomen Fahrzeugkonzepten nicht vorgesehen sind
• Hohe Wartungskosten durch bewegliche Teile und Verschleiß
• Begrenzte Flexibilität bei der Fahrsteuerung, da mechanische Systeme nicht direkt in digitale Steuerlogiken integriert werden können

Die Lösung: Drive-by-Wire.

Diese vollelektronische Steuerung ersetzt mechanische Verbindungen durch digitale Signale, Sensoren & Aktuatoren – die Basis für vollständig autonom fahrende Fahrzeuge.

In diesem Blogartikel erklären wir, warum Redundanzkonzepte entscheidend für die Sicherheit von Drive-by-Wire-Systemen sind, welche technologischen Lösungen es gibt und wie Arnold NextG eine der sichersten Steer-by-Wire-Architekturen entwickelt hat.

2. Warum Drive-by-Wire für Level-5-Fahrzeuge unverzichtbar ist

Damit ein Fahrzeug autonom & sicher fahren kann, muss das Steuerungssystem:

• Steuerbefehle in Echtzeit mit höchster Präzision umsetzen
• Sich an wechselnde Straßenbedingungen anpassen
• Redundant und fail-operational ausgelegt sein
• Nahtlos in Software-Steuerlogiken integrierbar sein

Mechanische Systeme erfüllen diese Anforderungen nicht, weil sie keine digitale Steuerintegration ermöglichen. Drive-by-Wire hingegen kann präzise, softwaregesteuerte Manöver umsetzen, die für autonomes Fahren essenziell sind.

3. Technologische Anforderungen an ein autonomes Drive-by-Wire-System

Damit ein Drive-by-Wire-System für Level 5 geeignet ist, muss es folgende Kriterien erfüllen:

Millisekundengenaue Steuerung & Sensordatenfusion

Ein autonomes Fahrzeug trifft pro Sekunde tausende Entscheidungen, basierend auf Kameras, Radar, Lidar und anderen Sensoren. Die Lenksysteme müssen in Echtzeit reagieren, um eine sichere Steuerung zu gewährleisten.

2oo3-Sensorik für maximale Sicherheit

Drei voneinander unabhängige Sensoren validieren jede Lenkbewegung. Falls ein Sensor falsche Werte liefert, ignoriert das System ihn und verwendet die zwei übereinstimmenden Messwerte.

Fail-Operational ECU mit A/B-Seite

Das elektronische Steuergerät nutzt zwei unabhängige Rechenpfade (A/B), die sicherstellen, dass auch bei einem Rechenfehler die Steuerung zuverlässig bleibt.

Redundante Aktuatoren

Falls ein Lenkaktuator ausfällt, übernimmt ein Backup-Aktuator sofort die Steuerung.

4. Kritische Szenarien & Herausforderungen für autonomes Fahren

Szenario 1: Plötzlicher Fahrbahnwechsel bei Nässe

Ein autonomes Fahrzeug wechselt bei hoher Geschwindigkeit auf eine regennasse Spur mit schlechterem Grip.

Ohne Drive-by-Wire:
Ein mechanisches System benötigt mehr Zeit für eine Anpassung – das Fahrzeug könnte ins Schleudern geraten.

Mit Drive-by-Wire:
Das System erkennt die Traktionsänderung sofort und passt die Lenkbefehle in Millisekunden an.

Szenario 2: Notfall-Ausweichmanöver

Ein autonomes Taxi muss einem plötzlich auftauchenden Hindernis ausweichen.

Ohne Drive-by-Wire:
Die mechanische Lenkung könnte zu langsam oder unpräzise reagieren, da sie nicht softwaregesteuert optimiert wird.

Mit Drive-by-Wire:
Das System berechnet den exakten Lenkweg und setzt die Bewegung ohne Verzögerung um.

5. Regulatorische Anforderungen & Sicherheitsstandards für autonomes Drive-by-Wire

Vereinigte Staaten (FMVSS & NHTSA)

FMVSS 126 – Vorschriften für elektronische Stabilitätskontrolle

SAE J3016 – Klassifizierung der Autonomie-Level (einschließlich Level 5)

NHTSA Safety Guidelines – Best Practices für Drive-by-Wire in autonomen Fahrzeugen

Europäische Union (UNECE & ISO)

ISO 26262 (ASIL-D) – Funktionale Sicherheit für Fahrzeugsysteme

UNECE R79 – Vorschriften für Steer-by-Wire-Systeme

UNECE R156 – Sicherheitsanforderungen für Software-Updates

Arnold NextG erfüllt diese Standards vollständig und bietet damit eine Drive-by-Wire-Lösung, die für Level-5-Autonomie optimiert ist.

6. Fazit & Ausblick auf Blog 4 (Normen & Zulassungsanforderungen für Drive-by-Wire)

Ohne Drive-by-Wire ist echtes autonomes Fahren nicht möglich. Die Präzision, Sicherheit und digitale Integration dieser Technologie macht sie zur Schlüsselkomponente für Level-5-Fahrzeuge.

Doch welche gesetzlichen Hürden müssen Drive-by-Wire-Systeme nehmen, bevor sie auf die Straße kommen? Hier erklären wir in Kürze die Normen und Zulassungsanforderungen, die Drive-by-Wire-Systeme weltweit erfüllen müssen.