Das intelligente Chassis: Ein unscheinbares Upgrade verändert die Art und Weise, wie sich Autos bewegen

Sie fahren mit 110 km/h die Autobahn entlang und sehen plötzlich ein Schlagloch in der Ferne. Normalerweise würde dies alle Personen im Fahrzeuginneren durchschütteln, aber Ihr Auto hat das Hindernis bereits erkannt. Bevor die Vorderreifen das Loch erreichen, dämpft die Radaufhängung, die Federung kalibriert nach und das Fahrzeug rollt so sanft über das Schlagloch, dass Sie und Ihre Mitfahrenden nichts davon mitbekommen.

Diese nahtlose Reihe von Anpassungen wird vom intelligenten Chassis gesteuert – einer Fahrzeugarchitektur, in der Sensoren, Prozessoren und elektronische Aktuatoren die mechanischen Komponenten ersetzen, die die Autos des letzten Jahrhunderts gesteuert haben.

Was ist ein intelligentes Chassis?

Bisher wurde die Bewegung eines Autos von mechanischen Systemen gesteuert: Hydraulikflüssigkeit, metallene Gestänge, Stahlfedern. Ein intelligentes Chassis ersetzt diese mechanischen Verbindungen durch elektrische. Die Fahrerin bzw. der Fahrer hat über das Lenkrad immer noch die Kontrolle, aber das Lenkrad steuert die Räder nicht mehr direkt. Stattdessen erfassen Sensoren den Lenkwinkel, Prozessoren interpretieren die Signale in Echtzeit und Aktoren in jeder Ecke des Fahrzeugs führen die jeweiligen Aktionen aus.

„Wir bewegen uns vom mechanischen System weg und zu einem System hin, das wir „x-by-Wire“ nennen: Steer-by-Wire, Brake-by-Wire oder Throttle-by-Wire“, so Mark Ng, Director of Automotive Systems bei TI. Dieser Wandel schreitet schnell voran. 2024 wurde der Umsatz von x-by-Wire-Systemen auf 25,88 Milliarden US-Dollar geschätzt, und bis 2030 wird ein Umsatz von 57,99 Milliarden US-Dollar prognostiziert.

„By-Wire bedeutet im Grunde, dass sich Halbleiter im Herzen des Fahrzeugs befinden“, so Mark. „Automobilhersteller verwenden elektrische Ansteuersignale und elektrische Intelligenz, um die Funktionalität des Chassis zu steuern.“

Weshalb gewinnen intelligente Chassis also jetzt an Popularität?

Elektrische Antriebsstränge, software-definierte Plattformen und technologische Fortschritte zum Erzielen von mehr Autonomie wurden alle zusammengeführt. Ein intelligentes Chassis stellt das fehlende Bindeglied dar, das all diese Fortschritte kombiniert. Mithilfe dieser Technik werden Lenkung, Bremssystem und Radaufhängung direkt per Software gesteuert.

„Die meisten Menschen denken, dass es bei der Zukunft des Autos nur um mehr geht: mehr Bildschirme, mehr Software“, so Jerry Shi, General Manager of Powertrain and Chassis bei TI. „Dabei ist eine der größten Veränderungen eine, die Sie nicht sehen, sondern fühlen. Bei der intelligenten Steuerung geht es darum, wie Ihr Auto sich bewegt, anhält und sich anpasst.“

Für die Automobilhersteller bedeutet dieser Wandel neue Designmöglichkeiten. Ohne Lenksäule im Armaturenbrett oder Hydraulikleitungen im Fahrzeugboden können Entwickelnde das Layout von Fahrzeuginnenräumen neu gestalten und Batterien in Elektrofahrzeugen effizienter verpacken.

Für Fahrerinnen und Fahrer bedeutet dies, dass Fahrzeuge nicht mehr ständige Aufmerksamkeit erfordern. Stattdessen interpretieren Sensoren und Prozessoren die Straße und reagieren präzise. „Das Auto kann den Menschen durch schnelles Denken und Reagieren unterstützen“, so Jerry. „Das Ersetzen mechanischer Verbindungen durch eine präzise elektronische Steuerung sorgt für ein gleichmäßigeres, sichereres und besser vorhersehbares Fahrerlebnis.“

Realisieren der Umstellung auf x-by-Wire

Das Ersetzen einer mechanischen Lenksäule durch ein Wire-System ist keine Kleinigkeit. Wenn die mechanische Rückfallebene wegfällt, muss jede elektronische Komponente sicherer, schneller und zuverlässiger sein als zuvor.

Die Sensorik muss zudem äußerst präzise sein. Das System muss den exakten Winkel, das genaue Drehmoment und die exakte Position jeder Bewegung kennen und Reaktionszeiten nicht in Millisekunden, sondern in Mikrosekunden, messen. Automobilhersteller müssen außerdem für jeden Baustein in der Signalkette Redundanz an die erste Stelle setzen, sodass ein einzelner Fehler nie zu einem Ausfall führen kann.

Um die Anforderungen des intelligenten Chassis zu erfüllen, benötigen die Hersteller ein Ökosystem aus Halbleitern, die zusammenarbeiten. „Bei der Weiterentwicklung des Markts kommt es zu einem hohen Integrationsgrad “, so Mark. „Das ist das Mooresche Gesetz: die Menschen erwarten Bauelemente, die einen Mikrocontroller, einen Treiber, eine Kommunikationsschnittstelle und noch mehr in einem einzigen Chip vereinen.“

Die nächste Generation an sichereren, intelligentereren und reaktionsschnelleren Fahrzeugen basiert in vier Bereichen auf Halbleitertechnologien:

1. Präzise Sensorik gewährleistet die Integrität von Signalen aus der realen Welt, sogar bei extremen Temperaturen und rauen elektrischen Bedingungen, sodass jede Steuerungsentscheidung auf der Grundlage vertrauenswürdiger Daten getroffen wird.
2. Hochleistungsfähige Mikorcontroller mit Lockstep-Kernen überprüfen Berechnungen, um (beispielweise) Bremswege und die Lenk-Latenz zu reduzieren, ohne sicherheitskritische Prozesse zu beeinträchtigen.
3. Flexible Gate-Treiber bieten einen Kompromiss zwischen Schaltgeschwindigkeit und elektromagnetischen Störungen, wodurch ein natürliches Lenkgefühl und ein stabiles Bremsverhalten erzielt werden.
4. ISO-26262-konforme Bausteine bis Automotive Safety Integrity Level D geben den Systementwicklern die notwendige Dokumentation und Architektur in die Hand, um das komplette Fahrzeug zu zertifizieren.

Die Zukunft des intelligenten Chassis

Erinnern Sie sich an die zuvor erwähnte Situation, in der ein Schlagloch sanft durchfahren wurde? Wie wäre es, wenn Ihr Auto dies alleine schaffen könnte?

Das intelligente Chassis ist die Zukunft der Automobilindustrie, insbesondere für autonome Fahrzeuge.

„Bevor Autos eigenständig fahren können, müssen sie lernen, sich besser zu bewegen“, so Jerry. „Das intelligente Chassis ist ein notwendiger Schritt in Richtung autonomes Fahren.“

Mit einem intelligenten Chassis bringt Sie das Auto der Zukunft nicht nur dorthin, wo Sie hin möchten. Die Fahrt selbst verändert grundlegend die Art und Weise, wie Sie sich fortbewegen: mit weniger Bedenken, ermüdungsfreier und mit mehr Zeit, um zu denken, zu reden, zu arbeiten oder einfach die Fahrt zu genießen.