Ga op de bestuurdersstoel zitten. Pak het juk vast. Duw hem naar voren en je gaat. Kantel hem naar links of rechts en je draait. Geef gas en je geeft gas tot je bij een stoplicht komt, waar je tot stilstand komt.
Klinkt als een racesim? Nee. Het is de toekomst van de showroomvloer.
We hebben het over drive-by-wire -systemen. Je kunt ze ook ‘x-by-wire’ of gewoon ‘by-wire’ horen noemen. Deze systemen vervangen het traditionele mechanische en hydraulische lef van een auto voor elektronica. In plaats van metalen staven en vloeistofdruk nemen computers en sensoren het over. Ze zorgen voor het accelereren, remmen en sturen.
Conventionele auto’s zijn gebouwd op tientallen jaren oude natuurkunde. Ze werken. Maar ze zijn complex. Ze verslijten. Ze zijn inefficiënt. Drive-by-wire belooft die rommel weg te nemen.
Luchtvaartfans hebben dit eerder gezien. Vliegtuigen maken sinds de jaren negentig gebruik van “fly-by-wire”. Elektrische signalen vervangen kabels. Het is veiliger. Het is preciezer. Nu brengen autofabrikanten die logica op de weg.
Het doel is niet alleen nieuwigheid. Het is comfort. Functionaliteit. Veiligheid. Computers lezen uw bedoelingen en voeren deze uit met precisie die mensen niet kunnen evenaren. Er is ook een milieuaspect. Betere controle betekent een lager brandstofverbruik. Schonere uitstoot.
Maar hoe werkt het eigenlijk? En is het veilig? Laten we eens kijken naar de types drive-by-wire-systemen die in moderne voertuigen beginnen te verschijnen.
De gemiddelde auto is een wirwar van hydraulische vloeistof, staalkabels en mechanische verbindingen. Je hebt de rembekrachtiger, hoofdcilinder, stuurkolom, as, tandheugelversnelling en een tiental andere onderdelen die allemaal vechten om ruimte. Ze werken samen om de rit soepel te laten verlopen. Ze voegen ook dood gewicht toe. En ze gaan na verloop van tijd achteruit.
Drive-by-wire verandert de vergelijking. Het haalt de kluwen weg. De meeste van die fysieke verbindingen worden vervangen door elektrische draden en datapakketten.
Hoe x-by-wire eigenlijk werkt
In elk x-by-wire-systeem doen sensoren het zware werk. Ze registreren de input. Vervolgens geven ze die gegevens door aan een computer, of aan een reeks computers. De computer vertaalt dat digitale signaal naar elektrische energie. Tenslotte zetten actuatoren die energie weer om in mechanische beweging.
Het is niet één enkele technologie. Het is een familie van technologieën. Vandaar de term ‘x-by-wire’. Hier ziet u hoe de drie hoofdtakken werken.
Gaspedaal per draad
Accelerate-by-wire was de pionier. Het zit al jaren in productieauto’s. Het systeem vervangt de fysieke kabel die uw voet met de motor verbindt, voor een sensorarray.
Druk op het pedaal. Sensoren meten de verplaatsing. De gegevens gaan naar het Engine Management Systeem (EMS). Het EMS is een computer. Het berekent de brandstofbehoefte. Het stuurt een commando naar een actuator. De actuator beweegt de gasklep.
Het pedaal zelf hoeft er niet uit te zien als een traditionele hendel. Het kan een eenvoudig kussentje bij de vloer zijn. Of het kan een joystick zijn.
Rem-by-wire
Het remmen wordt ook ingewikkeld. Er zijn hier twee verschillende paden.
- Hydraulische (natte) rem met draad: Hierdoor blijft de hydraulische vloeistof behouden, maar wordt elektronische drukmodulatie toegevoegd. Het is een hybride aanpak.
- Elektrische (droge) rem met draad: Geen vloeistof. Geen hoofdcilinder. Gewoon een elektromotor die de remklauwen vastklemt.
Het droge systeem is schoner. Het bespaart ruimte. Maar er is enorme redundantie voor nodig om ervoor te zorgen dat u kunt stoppen wanneer dat nodig is.
Stuur via draad
Sturen is de heilige graal van x-by-wire. Sensoren detecteren de hoek van uw stuur. Ze sturen die vector naar een microprocessor. De processor stuurt commando’s naar actuatoren op de assen.
De wielen draaien. Er is geen mechanische kolom die het stuur met de voorbanden verbindt. Je kunt een cockpit ontwerpen met een juk. Of een scherm. Of helemaal niets.
“Het pedaal zou hetzelfde pedaal kunnen zijn dat bestuurders tegenwoordig gewend zijn te gebruiken, een gemakkelijk te bereiken pad… of het zou kunnen worden ingebouwd in een joystick of een videogame-achtige controller.”
Dit laatste punt is waar het raar wordt. Als het gaspedaal een handbediening is, gebruikt u uw handen voor accelereren, remmen en sturen. De cabine-indeling verandert. De rijervaring verandert.
Het klinkt efficiënt. Het klinkt als de toekomst.
Maar efficiëntie is niet de enige maatstaf. Betrouwbaarheid wel. En veiligheid. En de psychologische troost van de wetenschap dat het draaien van het stuur de banden fysiek beweegt.
Vervolgens kijken we naar de voordelen. En de nadelen.
Drive-by-wire-technologie is niet langer slechts een theoretisch concept. Het is een tastbare verschuiving van mechanische koppelingen naar elektronische controle. Het beroep is eenvoudig. Vervang de fysieke gaskabels en hydraulische leidingen door sensoren en actuatoren. Je vermindert bewegende delen. Je vermindert gewicht. Je wint aan precisie.
“Minder gewicht en betere nauwkeurigheid zouden ook een lager brandstofverbruik en minder uitstoot betekenen.”
Dit gaat niet alleen over het scheren van grammen van het leeggewicht. Het gaat om operationele nauwkeurigheid. Minder mechanische componenten betekenen minder slijtage. De onderhoudsintervallen zijn langer. Sommige systemen hebben mogelijk helemaal geen onderhoud nodig. Voor een liefhebber is het idee van een auto die langer strak en schoner rijdt aantrekkelijk.
Maar de adoptie is glazig geweest. Waarom?
De kloof in veiligheidsvertrouwen
Veteranen uit de luchtvaartsector kennen fly-by-wire goed. Het is al tientallen jaren standaard. Auto’s? Niet zo veel. De kernbarrière is niet de techniek. Het is psychologie. Fabrikanten hebben moeite om bestuurders ervan te overtuigen dat elektronische systemen veilig zijn.
Drive-by-wire-systemen zijn afhankelijk van complexe software. Software kan falen. Altijd gedaan. Dat zal altijd zo blijven.
Overweeg rem-by-wire. In het ergste geval berekent een sensor de druk verkeerd. De remklauwen en remblokken oefenen de verkeerde kracht uit op de rotor. Te licht. Of te sterk. De bestuurder trapt het pedaal in en verwacht een specifieke reactie. De auto levert nog iets anders. Er volgt een ongeval. De bestuurder is zich niet bewust van de interne logische fout totdat het te laat is.
Dit is geen paranoia. Het is een terechte zorg. Elk systeem dat software gebruikt, heeft een inherente kwetsbaarheid. Door te testen worden bugs ontdekt. Het elimineert de mogelijkheid van falen niet.
Wie doet het al?
Ondanks de angsten is de technologie er. Verschillende grote autofabrikanten hebben drive-by-wire-systemen in hun assortiment geïntegreerd.
–BMW
– Mercedes-Benz
– Landrover
– Toyota
– GM
– Volkswagen
– Nissan
Dit zijn geen experimentele prototypes. Dit zijn productievoertuigen. De industrie is in beweging. Maar het tempo wordt bepaald door het comfort van de consument, en niet alleen door technische mogelijkheden.
De verantwoordelijkheid van de programmeur
Critici wijzen op een simpele waarheid: software is slechts zo goed als de programmeurs en fabrikanten die deze hebben gebouwd. Als de code gebrekkig is, faalt de hardware. Als de sensoren niet goed zijn uitgelijnd, reageren de actuatoren verkeerd.
Fly-by-wire werkte in vliegtuigen omdat de inzet hoger was, de tests strenger en de redundantie robuuster. Autofabrikanten passen nu hetzelfde niveau van onderzoek toe op drive-by-wire in auto’s. Ervaring en producttesten dichten de betrouwbaarheidskloof.
De vraag is niet of drive-by-wire standaard zal worden. Het is hoe lang het zal duren voordat consumenten er volledig op vertrouwen.
Gerelateerde artikelen
- 5 manieren waarop hybride batterijpakketten worden verbeterd
- Hoe remassistentie werkt
- Hoe remmen werken
- Hoe remblokken werken
- Hoe remklauwen werken
- Hoe remschijven werken
Bronnen
- Burgin, Richard en Will Valdez. “Dood door draad.” Onderzoeksinstituut voor ethiek van software-engineering. 2002. (15 april 2009) http://seeri.etsu.edu/SECodeCases/ethicsC/DeathByWire.htm
- CNET-woordenlijst. “Drive-by-wire.” (14 april 2009) http://reviews.cnet.com/4528-6029_7-6211213-1.html
- Cobra auto-accessoires. “Uitleg van Drive-By-Wire.” (13 april 2009) http://www.cobracaralarms.com.au/cruise-controls/drive-by-wire
- Dorissen, Hans Theo en Klaus Durkopp. “Mechatronica en drive-by-wire-systemen geavanceerde contactloze positiesensoren.” Auto-elektronica. 16 juli 2002. (18 april 2009) http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArtikelURL&_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 hybride brandstofcelvoertuig.” Populaire mechanica. Augustus 2002. (15 april 2009) http://www.popularmechanics.com/automotive/new_cars/1266806.html
- Krebs, Michelle. “Uw auto, 2022.” Populaire wetenschap. 7 april 2002. (15 april 2009) http://www.popsci.com/cars/article/2002-04/your-car-2022
- Quinion, Michael. “Drive-by-Wire.” Wereldwijde woorden. 6 december 2003. (13 april 2009) http://www.worldwidewords.org/turnsofphrase/tp-dri1.htm
