Технология Drive by wire или DbW в автомобильной промышленности представляет собой использование электронных или электромеханических систем вместо механических связей, которые управляют функциями вождения. Концепция похожа на fly-by-wire в авиационной промышленности. [2] Drive-by-wire может относиться только к движению транспортного средства посредством электронного управления дроссельной заслонкой , [3] или может относиться к электронному управлению движением, а также рулевым управлением и торможением, которые по отдельности известны как steer by wire и brake by wire , наряду с электронным управлением другими функциями вождения транспортного средства. [4]
Традиционно водительский ввод механически передается на двигатель и колеса через рулевое колесо и рулевую колонку , дроссельную заслонку , гидравлические тормоза , ручки тормоза и т. д. В системах drive-by-wire водительский ввод обрабатывается электронной системой управления, которая управляет транспортным средством с помощью электромеханических приводов . Интерфейс человек-машина , такой как рулевое колесо, хомут, педаль акселератора, педаль тормоза и т. д., может включать тактильную обратную связь , которая имитирует сопротивление гидравлических и механических педалей и рулевого управления, включая отдачу рулевого управления . Такие компоненты, как рулевая колонка, промежуточные валы, насосы, шланги, ремни, охладители, вакуумные сервоприводы и главные цилиндры , исключаются из транспортного средства. Стандарты безопасности для drive-by-wire указаны в стандарте ISO 26262 уровня D.
Отказ от механических связей имеет несколько преимуществ: он снижает сложность и упрощает сборку; упрощает обслуживание и настройку; уменьшает усилие, необходимое для включения входов, и позволяет настраивать его с помощью тактильной технологии ; обеспечивает большую свободу дизайна интерьера при размещении механизмов ввода; позволяет автоматизировать функции вождения; снижает шум в салоне за счет устранения акустической связи с системами привода; и за счет уменьшения отверстий в полу улучшает поведение автомобиля при столкновении . [6] Поскольку входы водителя могут быть переопределены, безопасность может быть улучшена за счет обеспечения компьютерного управления управлением автомобилем с помощью таких систем, как электронный контроль устойчивости (ESC), адаптивный круиз-контроль и системы помощи при движении по полосе . [2]
Каждая система drive-by-wire приводит к увеличению числа приводов в автомобиле и, следовательно, к большему потреблению энергии. Например, технология drive-by-wire добавляет двигатели приводов для создания крутящего момента, необходимого для поворота колес, и датчик обратной связи для создания «ощущения дороги» на рулевом колесе.
Соображения безопасности требуют избыточности датчиков ввода водителя, сетей связи с транспортным средством , исполнительных механизмов, [6] и других систем. Стандарты безопасности автомобилей, такие как ISO 26262, требуют отказоустойчивого и отказоустойчивого поведения drive-by-wire . [7]
Сбои в системах drive by wire могут привести к потенциально опасным ситуациям, когда безопасность полностью зависит от режима отказа транспортного средства . Институт транспортных средств университета Ахена (ika – Institut für Kraftfahrzeuge Aachen) в сотрудничестве с Mercedes-AMG и другими изучает работу, риски и механизмы безопасности систем drive by wire с помощью своего концепт-кара drive by wire SpeedE. Изучаемые сценарии включают потерю контроля над ускорением, тормозами или рулевым управлением. [1]
Ранние системы с проводным управлением имели механические резервные системы на случай отказа систем с проводным управлением. [3] Современная парадигма управления с проводным управлением обходится без механических резервных систем и полагается на избыточность , отказоустойчивые системы и другие меры безопасности: вычислительная избыточность за счет центральных процессоров с фиксированным шагом ; функциональная избыточность за счет модульной конструкции, где отказ одного модуля компенсируется идентичным модулем, например, векторизацией крутящего момента для компенсации отказавшего модуля рулевого управления или торможения; многосенсорное обнаружение неисправностей; самоизоляция поврежденных систем; и отказоустойчивая связь. Такие отказоустойчивые устройства определены стандартом ISO 26262 уровня D. [7]
Также была проведена оценка и стандартизация безопасности компьютеров drive-by-wire . Исследователи продемонстрировали в 2011 [9] и 2013 [10] [11] , что некоторые системы в коммерческих транспортных средствах подвержены взлому , что позволяет осуществлять внешний контроль над транспортным средством. Демонстрации взлома включали удаленную активацию таких систем, как гудок, стеклоочистители, акселератор, тормоза и трансмиссия. [11] Современные стандарты, такие как стандарт ISO/SAE 21434 и правила UNCE 155, 156 и 157, требуют специальных криптографических модулей , которые шифруют всю связь между ЭБУ и компонентами системы привода. [3]
.jpg/1280px-Lotus_Eletre_010_(cropped).jpg)
Система тормозов по проводам устраняет необходимость в механическом соединении, которое передает усилие между тормозами и устройством ввода водителя, таким как педаль или рычаг . Три основных типа систем тормозов по проводам: электронные стояночные тормоза , которые с начала 21-го века стали более распространенными; электрогидравлические тормоза (EHB), которые могут быть реализованы вместе с устаревшими гидравлическими тормозами и с 2020 года нашли мелкомасштабное применение в автомобильной промышленности; и электромеханические тормоза (EMB), которые не используют гидравлическую жидкость, которые с 2020 года еще не были успешно внедрены в серийные автомобили из-за их новых методов приведения в действие. [14]
Shift-by-wire использует электрические или электронные соединения, которые заменяют механическое соединение между механизмом переключения передач водителя и трансмиссией . С момента появления в продаже в 1996 году shift-by-wire широко использовался в автоматизированной механической трансмиссии , а позднее был реализован в полуавтоматической трансмиссии и автоматической трансмиссии . [6]
Park by wire можно считать формой shift-by-wire. [6] Не путать с park-brake by wire, который включает стояночный тормоз , park-by-wire включает парковочную защелку . Парковочная защелка в традиционной автоматической трансмиссии имеет механическую связь с рычагом переключения передач и блокирует трансмиссию в положении парковки, когда ручка переключения передач установлена в положение «парковка». Система park-by-wire использует электронные команды, посылаемые на привод, который включает парковочную защелку.
Транспортное средство, оснащенное системой steer-by-wire, способно управлять некоторыми или всеми колесами без рулевой колонки, соединенной с осями колес. Это отличается от электроусилителя руля или усилителя рулевого управления, поскольку эти системы все еще полагаются на рулевую колонку для механической передачи некоторого крутящего момента рулевого управления на колеса. [15]
Транспортное средство с системой steer-by-wire может управляться вручную водителем через рулевое колесо, хомут или любой другой рулевой аппарат, который подключен к одному или нескольким электронным блокам управления , которые используют вход для управления рулевыми приводами, которые поворачивают колеса и направляют транспортное средство. Рулевое колесо или хомут могут быть оснащены тактильной обратной связью для имитации ощущения дороги и сопротивления колес, а также изменяться в зависимости от скорости транспортного средства или настраиваемых параметров. [15] [16]
Accelerate-by-wire или throttle-by-wire, [17] более известная как электронное управление дроссельной заслонкой , представляет собой систему, которая приводит в действие тягу транспортного средства без каких-либо механических соединений, таких как кабели, от педали акселератора к дроссельной заслонке двигателя или других систем тяги . В электромобилях эта система управляет электродвигателями, считывая входной сигнал педали акселератора и отправляя команды на модули инвертора мощности.