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Aktive Fahrwerksregelungssysteme steuern Fahrzeughöhe, Dämpfung und Karosseriebewegungen in Echtzeit mithilfe von Sensordaten und Steuerlogik. Bei Steer-by-Wire-Systemen regelt die Software direkt die Reaktionsgeschwindigkeit des Systems, die Fahrstabilität und das sichere Fahrverhalten bei Störungen oder extremen Fahrbedingungen.

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• Die Leistungsfähigkeit der aktiven Federung hängt von der Software ab.
• Basierend auf AUTOSAR (BSW, RTE, Anwendungsschicht)
• Läuft in Echtzeit (≤20 ms Steuerzyklus)
• Muss die Sicherheitsanforderungen der ISO 26262 erfüllen.
• Nutzt sowohl klassische als auch fortgeschrittene Regelungsalgorithmen
• Verifiziert durch HIL- und reale Fahrzeugtests

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Wer an echten Fahrzeugen arbeitet, bemerkt schnell etwas: Zwei Autos mit ähnlicher Hardware können sich auf der Straße völlig unterschiedlich anfühlen. Der Grund dafür liegt meist nicht an der Fahrwerkshardware, sondern an der dahinterliegenden Steuerungssoftware.

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Was ist ein aktiver Fahrwerksregelungsalgorithmus?

Ein aktiver Fahrwerksregelungsalgorithmus passt das Fahrwerksverhalten in Echtzeit auf Basis von Sensordaten und Fahrzeugbedingungen an.

Es ersetzt das feste mechanische Verhalten durch Softwareentscheidungen. Bei der Steer-by-Wire-Federung (SCW) gibt es keine direkte mechanische Anbindung, die das Federungsverhalten steuert. Alles – von der Dämpfung bis zur Karosseriehaltung – wird elektronisch geregelt.

Dies ermöglicht dem System die Koordination mit:

• Lenkung (SBW)
• Bremsen (BBW)
• Fahrzeugsteuerungssysteme (VCU)

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Wie fügt sich die aktive Federung in die Fahrzeug-Elektronikarchitektur ein?

Die aktive Federung folgt einer dreistufigen Logik:

Wahrnehmung → Entscheidung → Ausführung

• Sensoren erfassen Daten (Höhe, Beschleunigung, Lenkwinkel).
• ECU-Prozesse Steuerungslogik
• Aktuatoren passen das Federungsverhalten an

Hardwarekomponenten

• Höhensensoren
• Beschleunigungssensoren
• Lenkwinkelsensoren
• Verstellbare Dämpfer
• Luftfedern
• Aktuatoren

Kommunikation

• CAN / CAN FD
• LIN
• Ethernet (≥100 Mbit/s)

Systeminteraktion

• VCU
• ADAS-Systeme
• Lenk- und Bremssysteme

Dadurch entsteht ein geschlossenes Regelungssystem.

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Was sind die wichtigsten Softwarevoraussetzungen?

Die Software für aktive Fahrwerke muss strenge technische Vorgaben erfüllen.

Wichtigste Anforderungen

• Fahrzeughöhenbereich: -50 mm bis +50 mm
• Rollwinkel ≤ 3°, Nickwinkel ≤ 2°
• Sensorgenauigkeit:
  • Beschleunigung ≤ 0,01 g
  • Höhe ≤ 1 mm

Echtzeitbeschränkungen

• Signalabtastung ≤ 10 ms
• Kontrollberechnung ≤ 20 ms
• Aktorantwort ≤ 50 ms

Zuverlässigkeit

• MTBF ≥ 10.000 Stunden

Sicherheit

• ISO 26262-Konformität
• ASIL B–D-Niveaus
• Diagnostische Abdeckung ≥ 90 %

Koordinierung

• Funktioniert mit kompletten Fahrzeugsystemen über CAN/Ethernet

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Wie ist Software gemäß AUTOSAR strukturiert?

Die Software für aktive Fahrwerke basiert auf der AUTOSAR Classic Plattform.

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Basis-Softwareschicht (BSW)

Verarbeitet Interaktionen auf Hardwareebene:

• MCU-Treiber (GPIO, ADC, PWM, CAN)
• Kommunikation:
  • CAN 2.0B
  • CAN FD
  • Ethernet IEEE 802.3
• Diagnostik (UDS ISO 14229)
• Speicher (Flash + RAM)
• Systemdienste (Takt, Interrupt, Stromversorgung)

Unterstützte Mikrocontroller:

• Infineon Aurix TC3xx
• NXP S32K3

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Laufzeitumgebung (RTE)

Fungiert als Brücke zwischen den Schichten:

• Datenaustausch (Sender–Empfänger, Client–Server)
• Aufgabenplanung (prioritätsbasiert)
• Schnittstellenabstraktion
• Behandlung von Kommunikationsfehlern

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Anwendungsschicht

Hier findet die Kontrolle statt:

• Signalvorverarbeitung
  • Kalman-Filterung
  • Tiefpassfilterung
  • Genauigkeit bis zu ±0,005 g
• Kontrollstrategie
  • Echtzeitberechnung
  • Parameteroptimierung
• Aktuatorsteuerung
  • PWM-/Analogsignale
  • Feedback (Position, aktuell)
• Fehlerdiagnose
  • Sensorausfall
  • Aktuatorprobleme
  • Kommunikationsfehler
• Modusumschaltung
  • Sport
  • Komfort
  • Geländefahrt
  • Wirtschaft
• Systemkoordination
  • Funktioniert mit SBW, BBW, ADAS
  • Beispiel: Reduzierung der Nickbewegung beim Bremsen

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Was ist der Softwareentwicklungsprozess?

Die Entwicklung folgt dem V-Modell.

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1. Definition der Anforderungen

• Funktionale Spezifikationen (Höhe, Dämpfungswerte)
• Leistungskennzahlen
• Sicherheit (HARA → ASIL)
• Schnittstellen (CAN 2.0B, PWM)

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2. Architekturdesign

• AUTOSAR modulares Design
• Hardware-Software-Zuordnung

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3. Algorithmenentwicklung

• 7-DOF-Fahrzeugmodell
• Gefederte vs. ungefederte Masse
• MATLAB/Simulink-Modellierung

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4. Code-Implementierung

• C-Sprache
• MISRA C-Standard
• Modulares Design
• Prioritätsplanung
• Grenzkontrollen
• Automatisch generierter Code (Simulink)

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5. Test und Validierung

• Unit-Tests (≥95%)
• Integrationstests
• HIL-Simulation
• Fahrzeugtests
• Fehlereinspritzungstest

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Welche Steuerungsalgorithmen werden verwendet?

Klassische Steuerung

• Skyhook → reduziert Körpervibrationen (~30%)
• Groundhook → verbessert den Straßenkontakt
• Hybridsteuerung → gleicht Komfort und Handling aus
• PID → präzise Regelung

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Intelligente Steuerung

• MPC → multivariate Optimierung
• Fuzzy-PID → adaptive Abstimmung
• LQG → geräuschresistente Steuerung

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Straßenerkennung

• Wavelet-Transformation
• Neuronale Netze
• Genauigkeit ≥90%

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Wie werden Algorithmen für reale Fahrzeuge optimiert?

In realen Projekten müssen Algorithmen schnell laufen und stabil bleiben.

Wichtigste Methoden:

• Modelle vereinfachen
• Reduzierung der Rechenlast
• Filterung verwenden (Kalman, Tiefpass)
• Verzögerungskompensation hinzufügen
• Parameter an realen Fahrzeugen abstimmen

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Inwiefern erfüllt das System die Anforderungen der ISO 26262?

Sicherheit ist in jede Phase integriert.

Methoden

• HARA
• FMEA
• Freihandelsabkommen

Ziele

• ASIL B–D
• PMHF < 10⁻⁸/Stunde

Sicherheitsdesign

• Redundante Sensoren
• Doppel-Steuergeräte
• Fehlerbehandlung:
  • Warnung
  • Abbau
  • Abschalten

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Wie wird das System getestet?

• Unit-Tests
• Integrationstests
• HIL-Simulation
• Fahrzeugtests in der Praxis
• Fehlereinspeisung

HIL ermöglicht Tests:

• Notbremsung
• Kurvenfahrt bei hoher Geschwindigkeit
• Unbefestigte Straßen

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Was sind die größten Herausforderungen?

• Kompromiss zwischen Komfort und Fahrverhalten
• Algorithmische Komplexität vs. Zeitlimits
• Arbeitsbelastung im Bereich der funktionalen Sicherheit
• Multisystemkoordination

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Welche Lösungen funktionieren in der Praxis?

• Geschichtete Steuerungsarchitektur
• Dynamische Parameteroptimierung
• Mehrkernverarbeitung
• Ethernet-Kommunikation
• Fehlertolerantes Design

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Was kommt als Nächstes für die aktive Federung?

• KI-basierte Steuerung
• Integration mit autonomem Fahren
• Zentralisierte Fahrzeugberechnung
• Energieeffiziente Software
• Elektromagnetische Aufhängung

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Beispiel aus einem realen Szenario

Bei einer Notbremsung auf unebenen Straßen:

• Problem: Neigung vs. Reifenhaftung
• Lösung: MPC passt die Dämpfung an
• Ergebnis: stabiles Bremsverhalten und höherer Komfort

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Aktualisierte FAQs 

Wie wirken sich neue Vorschriften auf die Fahrwerksregelung aus?

Kurze Antwort:
Sie benötigen stärkere Sicherheitsvorkehrungen, Redundanz und eine verbesserte Fehlerbehandlung.

Im Detail:
Neue Standards wie GB17675-2025 fordern ausfallsicheres Verhalten, definierte Fehlerreaktionen und strengere Validierung. Software muss Redundanz, Echtzeitdiagnose und vollständige Rückverfolgbarkeit gemäß ISO 26262 unterstützen.

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Was ist die größte Herausforderung heute?

Kurze Antwort:
Ausgewogenheit zwischen Genauigkeit und Echtzeitleistung.

Im Detail:
Fortschrittliche Algorithmen verbessern zwar die Leistung, erhöhen aber die Rechenlast. Ingenieure müssen die Regelzyklen unter 20 ms halten und gleichzeitig die Stabilität mithilfe vereinfachter Modelle und Multi-Core-Scheduling gewährleisten.

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Warum ist Ausfallsicherheit wichtig?

Kurze Antwort:
Weil es keine mechanische Absicherung gibt.

Im Detail:
By-Wire-Systeme müssen auch nach Störungen weiter funktionieren. Dies erfordert redundante Systeme, kontinuierliche Überwachung und eine schrittweise Leistungsverschlechterung anstelle einer Abschaltung.

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Wie verändert softwaredefinierte Architektur die Entwicklung?

Kurze Antwort:
Die Aufhängung ist nicht mehr isoliert.

Im Detail:
Es arbeitet nun in einem zentralisierten System mit Lenkung, Bremsen und Fahrerassistenzsystemen zusammen. Dies erfordert AUTOSAR, OTA-Fähigkeit und domänenübergreifende Koordination.

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Welche Rolle spielt KI?

Kurze Antwort:
Es ermöglicht Vorhersagen statt Reaktionen.

Im Detail:
KI-Modelle nutzen Sensordaten, um die Straßenverhältnisse voraus zu erkennen und die Federung frühzeitig anzupassen, wodurch Komfort und Stabilität verbessert werden.

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AUTOR 

Johnny Liu
CEO, Dowway Vehicle
Mehr als 15 Jahre Erfahrung in Fahrwerksregelung, eingebetteten Systemen und Fahrzeugdynamik

Letzte Aktualisierung: 24. März 2026

Rezensent: Funktionaler SicherheitsingenieurHaftungsausschluss:
Nur für technische Referenzzwecke. Beachten Sie stets die Vorgaben des Originalherstellers und die behördlichen Vorschriften.

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