Posaďte se na sedadlo řidiče. Uchopte joystick volantu. Zatlačte to dopředu a půjdete. Nakloňte jej doleva nebo doprava a otočte se. Prudce sešlápněte plynový pedál a začnete zrychlovat, dokud nedojedete k semaforu, kde zabrzdíte až do úplného zastavení.
Zní to jako závodní simulátor? Ne. Tohle je budoucnost prodejců aut.
Hovoříme o systémech drive-by-wire (ovládání po drátě). Mohou být také nazývány “x-by-wire” nebo jednoduše “by-wire”. Tyto systémy nahrazují tradiční mechanické a hydraulické komponenty vozidla elektronikou. Místo kovových tyčí a tlaku kapaliny přebírají kontrolu počítače a senzory. Jsou zodpovědní za zrychlení, brzdění a řízení.
Konvenční auta jsou postavena na fyzikálních principech, které jsou osvědčené desítky let. Pracují. Ale jsou komplexní. Opotřebují se. Jsou neúčinné. Drive-by-wire slibuje odstranění této objemnosti.
To už fanoušci letectví viděli. Letadla používají systémy fly-by-wire od 90. let. Elektrické signály nahrazují kabely. Je to bezpečnější. Toto je přesnější. Nyní tuto logiku přinášejí automobilky na silnice.
Cílem není jen novinka. To je pohodlí. Funkčnost. Bezpečnost. Počítače čtou vaše záměry a uskutečňují je s přesností, které se lidem nevyrovná. Je zde také environmentální aspekt. Lepší ovládání znamená lepší spotřebu paliva. Méně škodlivé emise.
Ale jak to vlastně funguje? A je to bezpečné? Podívejme se na typy systémů drive-by-wire, které se začínají objevovat v moderních autech.
Průměrné auto je spletitá spleť hydraulické kapaliny, ocelových lan a mechanických článků. Je tu posilovač brzd, hlavní brzdový válec, sloupek řízení, hřídel, hřeben a pastorek a řada dalších dílů, které hledají prostor. Spolupracují na zajištění hladké jízdy. Ale také přidávají mrtvou váhu. A časem se opotřebovávají.
Drive-by-wire mění hru. Eliminuje tuto spleť. Většina fyzických připojení je nahrazena elektrickými vodiči a datovými pakety.
Jak vlastně systémy x-by-wire fungují
V každém systému x-by-wire hlavní práci vykonávají senzory. Zachycují vstupní data. Tato data pak přenášejí do počítače – nebo řady počítačů. Počítač převádí tento digitální signál na elektrickou energii. Nakonec aktuátory přeměňují tuto energii zpět na mechanický pohyb.
To není jen jedna technologie. Toto je rodina technologií. Odtud pochází termín „x-by-wire“. Zde je návod, jak fungují tři hlavní větve.
Plyn po drátě
Accelerate-by-wire byl průkopníkem. V sériových automobilech se používá již řadu let. Systém nahrazuje fyzický kabel spojující nohu s motorem řadou senzorů.
Šlápněte na pedál. Senzory měří posun. Údaje jsou přenášeny do systému řízení motoru (EMS). EMS je počítač. Vypočítává spotřebu paliva. Vyšle příkaz do aktuátoru. Pohon pohybuje škrticí klapkou.
Samotný pedál nemusí vypadat jako tradiční páka. Může to být jednoduchá oblast blízko podlahy. Nebo to může být joystick.
Brake-by-wire
Brzdění je také obtížnější. Jsou zde dvě různé cesty.
- Hydraulické (mokré) brzdy po drátě: Zadržuje hydraulickou kapalinu, ale přidává elektronické řízení tlaku. Jedná se o hybridní přístup.
- Elektrické (suché) brzdy pomocí drátu: Bez kapaliny. Bez hlavního válce. Pouze elektromotor lisující třmeny.
Suchý systém je čistší. Šetří to místo. Vyžaduje však obrovskou redundanci, aby se zajistilo, že se v případě potřeby zastaví.
Steer-by-wire
Řízení je svatým grálem technologie x-by-wire. Senzory detekují úhel natočení volantu. Přenášejí tento vektor do mikroprocesoru. Procesor posílá povely akčním členům na osách.
Kola se točí. Nechybí mechanický sloupek spojující volant s předními pneumatikami. Kokpit můžete navrhnout se třmenovým volantem. Nebo obrazovka. Nebo vůbec nic.
“Pedál by mohl být stejný pedál, na který jsou dnes řidiči zvyklí, snadno přístupná podložka… nebo by mohl být integrován do joysticku nebo ovladače podobného hernímu.”
Tento poslední bod je místo, kde věci začínají být zajímavé. Pokud je plynový pedál ručním ovladačem, používáte ruce ke zrychlování, brzdění a řízení. Uspořádání kabiny se mění. Mění se i zážitek z jízdy.
To zní efektně. To zní jako budoucnost.
Účinnost však není jediným kritériem. Důležitá je spolehlivost. A bezpečnost. A psychologický komfort vědomí, že fyzické otáčení volantem rozhýbává pneumatiky.
Příště se podíváme na výhody. A nevýhody.
Technologie Drive-by-Wire již není jen teoretickým konceptem. To je skutečný posun od mechanických spojení k elektronickému ovládání. Odvolání je zřejmé. Vyměňte fyzické kabely akcelerátoru a hydraulické vedení za senzory a akční členy. Snížíte počet pohyblivých částí. Ztrácíte váhu. Získáte přesnost.
“Nízká hmotnost a lepší přesnost by také znamenaly lepší spotřebu paliva a nižší emise.”
Nejde jen o úsporu gramů na pohotovostní hmotnosti. Jde o provozní přesnost. Méně mechanických součástí znamená menší opotřebení. Servisní intervaly se prodlužují. Některé systémy nemusí vůbec vyžadovat údržbu. Pro nadšence je přitažlivá myšlenka auta, které zůstane spolehlivější a déle jezdí čistěji.
Implementace je ale extrémně pomalá. Proč?
Mezera důvěry v zabezpečení
Veteráni z leteckého průmyslu dobře znají technologii Fly-by-Wire. Je to standard již několik desetiletí. U aut je situace jiná. Hlavní překážkou není inženýrství. To je psychologie. Výrobci mají problém přesvědčit řidiče, že elektronické systémy jsou bezpečné.
Systémy Drive-by-Wire spoléhají na komplexní software. Software může selhat. To platilo vždycky. Vždy dá.
Zvažte brzdový systém Brake-by-Wire. V nejhorším případě snímač špatně vypočítá tlak. Brzdové třmeny a destičky působí na rotor nesprávnou silou. Příliš slabé. Nebo příliš silné. Řidič sešlápne pedál a očekává určitou odezvu. Auto vydává něco jiného. Dojde k nehodě. Řidič si vnitřní chybu v logice neuvědomí, dokud není příliš pozdě.
To není paranoia. To je oprávněná obava. Každý systém, který používá software, má vnitřní zranitelnosti. Testování odhalí chyby. Nevylučuje možnost selhání.
Kdo již tuto technologii používá?
Navzdory obavám tato technologie již existuje. Několik velkých výrobců automobilů integrovalo systémy Drive-by-Wire do svých sestav.
- BMW
- Mercedes-Benz
- Land Rover
–Toyota - GM
- Volkswagen
- Nissan
Nejedná se o experimentální prototypy. Jedná se o sériové vozy. Průmysl jde dopředu. Ale tempo je diktováno pohodlím spotřebitelů, a nejen technickými možnostmi.
Zodpovědnost programátorů
Kritici poukazují na jednoduchou pravdu: software je pouze tak spolehlivý, jako jsou programátoři a výrobci, kteří jej vytvořili. Pokud je kód chybný, dojde k selhání hardwaru. Jsou-li snímače vyosené, akční členy reagují nesprávně.
Fly-by-Wire fungoval na letadlech, protože sázky byly vyšší, testování přísnější a rezervace spolehlivější. Výrobci automobilů nyní věnují stejnou úroveň péče systémům Drive-by-Wire ve vozidlech. Zkušenosti a testování produktů uzavírají mezeru ve spolehlivosti.
Otázkou není, zda se Drive-by-Wire stane standardem. Otázkou je, jak dlouho bude trvat, než spotřebitelé této technologii plně důvěřují.
Související články
- 5 způsobů, jak zlepšit hybridní baterie
- Jak funguje brzdový asistent?
- Jak fungují brzdy
- Jak fungují brzdové destičky
- Jak fungují brzdové třmeny
- Jak fungují brzdové kotouče
Zdroje
- Burgin, Richard a Will Valdezovi. “Death-By-Wire.” Výzkumný ústav etiky softwarového inženýrství. 2002. (15. dubna 2009) http://seeri.etsu.edu/SECodeCases/ethicsC/DeathByWire.htm
- Slovník CNET. “Drive-by-wire.” (14. dubna 2009) http://reviews.cnet.com/4528-6029_7-6211213-1.html
- Cobra Automotive Příslušenství. “Vysvětlení Drive-By-Wire.” (13. dubna 2009) http://www.cobracaralarms.com.au/cruise-controls/drive-by-wire
- Dorissen, Hans Theo a Klaus Durkopp. “Mechatronika a systémy drive-by-wire pokročilé bezkontaktní snímače polohy.” Automobilová elektronika. 16. července 2002. (18. dubna 2009) http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6V2H-475RD8-2&_user=10&_rdoc=1&_fmt=&_orig=sea rch&_sort=d&view=c&_acct=C000050222&_version=1&_urlVersion=0&_userid=2&md5=3d3d96969d915d9131f6508cb2c2b
- Eisenstein, Paul A. “GM Hy-Wire Drive-By-Wire Hybrid Fuel Cell Vehicle.” Populární mechanika. Srpen 2002. (15. dubna 2009) http://www.popularmechanics.com/automotive/new_cars/1266806.html
- Krebs, Michelle. “Vaše auto, 2022.” Populární věda. 7. dubna 2002. (15. dubna 2009) http://www.popsci.com/cars/article/2002-04/your-car-2022
- Quinion, Michaeli. “Drive-By-Wire.” Světová slova. 6. prosince 2003. (13. dubna 2009) http://www.worldwidewords.org/turnsofphrase/tp-dri1.htm
