Hur Drive-by-wire-tekniken fungerar

Concept Cars Image Gallery Är drivrutin framtidens väg för bilar? Se fler bilder av konceptbilar. AP Photo / Greg Baker

Så där är du, satte dig i din plats när du tar tag i joysticken. Genom att trycka upp kontrollen flyttar du ditt fordon framåt, medan du skjuter det åt sidan styr bilen åt vänster eller höger. Redo att gå, du fastnar gasen framåt och får fart. Din bil accelererar snabbare och snabbare - det vill säga tills du når närmaste stoppljus, där du saknar stopp.

Vad är det här, ett slags tråkigt videospel där reglerna är att följa hastighetsgränsen och normala, vardagliga lagar? Nope. I själva verket kan denna situation, en förare som använder en videospel-liknande joystick eller controller, snart bli en verklighet i bilarna som visas på showroomgolvet.

En teknik som kallas drive-by-wire, även kallad "x-by-wire" eller helt enkelt "by-wire", kan förändra hur människor kör. En bil med denna typ av system skulle huvudsakligen förlita sig på elektronik för att styra ett brett spektrum av fordonsoperationer, inklusive acceleration, bromsning och, som nämns i vårt tidigare exempel, styrning. Konventionella bilar använder huvudsakligen hydraulisk och mekanisk teknik för att utföra samma grundläggande fordonsoperationer, och även om systemen är kraftfulla kan de vara alltför komplexa, ineffektiva och främjar slitage under åren..

Men under åren har tillverkare och externa forskare och uppfinnare integrerat datorer och elektronik i moderna bilar. Om förarna helt enkelt kunde vänja sig vid idén, har driv-för-tråd-system potential att öka komforten, funktionaliteten och säkerheten under enheten. Datorer och sensorer skulle analysera kommandon och instruera fordon om exakt vad de ska göra. Och medtrådssystem har också en miljövinkel eftersom tekniken kan förbättra bränsleekonomin och minska eller förbättra motorutsläppen.

Termen kan också vara bekant för flygentusiaster, eftersom flygplan har använt system som kallas "fly-by-wire" sedan 1990-talet. Den tekniken, precis som driv-för-tråd, använder elektriska ledningar för att kontrollera ett plans normala drift. Hur fungerar drivrutin i en bil? Hur kan förare snabba upp, sakta ner och styra med bara ett nätverk av ledningar? Är det säkert eller är det oro över driv-för-tråd-system?

Drive-by-wire-system för acceleration, bromsning och styrning har den största potentialen att minska mekanisk koppling under huven. AP Photo / Keystone / Laurent Gillieron

I ett typiskt hydrauliskt och mekaniskt system finns det en stor del av delar som styr olika aspekter av fordonets drift. I hela bilen ansluts bromsförstärkaren, huvudcylindern, rattstången, rattaxeln, kugghjulet, hydraulledningar och olika kablar och länkar. Dessa komponenter arbetar tillsammans och oberoende för att ge oss en smidig körupplevelse. Men de lägger också vikt till fordonet och en potential för nedbrytning över tid.

I ett driv-för-tråd-system skulle mest eller allt detta ersättas av elektriska ledningar. I alla typer av bytrådssystem registrerar sensorer information och skickar data till en dator eller en serie datorer, som överför den elektriska energin till mekanisk rörelse. Det finns flera olika typer av drive-by-wire-system, varför det ibland kallas x-by-wire. Här är några av de viktigaste by-trådsystemen:

• Trottel-by-wire -- Gasspjäll, eller accelerera-för-tråd, var den första typen av driv-för-trådsystem som infördes. Dessa system använder en pedalenhet och ett motorhanteringssystem. Pedalen använder sensorer som mäter hur mycket eller hur lite föraren flyttar gaspedalen, och sensorerna skickar den informationen till motorhanteringssystemet. Motorhanteringssystemet är en dator som bland andra bestämmer hur mycket bränsle som krävs, och det ger denna ingång till ett ställdon - en enhet som omvandlar energi till mekanisk rörelse. Pedalen kan vara samma pedalförare som har vant sig vid att använda idag, en lättåtkomlig dyna placerad nära foten som trycks ned för att påskynda bilen. Samma operation kan också införlivas i en joystick eller en videospel-liknande styrenhet, som skulle bli av med behovet av en fotpedal helt. Naturligtvis skulle detta kräva att förarna använder sina händer för acceleration, bromsning och styrning.

• Brake-by-wire -- Det finns faktiskt två typer av broms-för-tråd-system. Hydrauliska eller "våta" broms-för-tråd använder ytterligare hydrauliska delar för att skapa tryck på bromsarna. Elektrisk eller "torr" broms-för-tråd använder å andra sidan helt enkelt en elmotor och ingen hydraulisk bromsvätska.

• Steer-by-wire -- Sensorer upptäcker rattens rörelser och skickar information till en mikroprocessor. Datorn skickar sedan kommandon till ställdon på axlarna, som svänger enligt förarens anvisningar.

Allt detta låter ganska bra, eller hur? Tja, gå vidare till nästa sida där vi diskuterar fördelarna och nackdelarna med ett driv-för-tråd-system.

Även om driv-för-tråd erbjuder många fördelar för bilsystem, har oro över tillförlitlighet stoppat dess fulla acceptans. AP Photo / Andree-Noelle Pot

Vissa människor är glada över utsikterna till fler driv-för-tråd-system i bilar. Genom att ersätta konventionella gasspjällssystem kan driv-för-trådsystem minska antalet rörliga delar i ett fordon betydligt. Detta minskar vikten, ökar driftsäkerheten och sträcker tiden mellan servicebesök för saker som mekaniskt underhåll och andra justeringar. Vissa by-trådsystem kräver inte ens service alls. Mindre vikt och bättre noggrannhet skulle motsvara bättre bränsleeffektivitet och färre utsläpp också.

Låter bra, eller hur? Tja, även om det är väletablerat inom flygbranschen, har driv-för-tråd varit långsam i sin introduktion till bilen. Problemet för vissa biltillverkare är att övertyga förarna om att systemen är säkra. På grund av komplexiteten i driv-för-trådsystem oroar vissa människor sig för eventuella elektroniska fel i sensorer och datorer, vilket kan leda till fordonsskador eller till och med bilolyckor och personskada.

Ett argument mot drive-by-wire är att alla system som använder programvara har förmågan att misslyckas oavsett hur många gånger den programvaran har testats. I ett värsta fall, till exempel, kan sensorerna på ett broms-för-trådsystem göra ett fel vid beräkningen och få bromsok och dynor att använda en felaktig mängd tryck - antingen för lätt eller för starkt - till rotorn. Medvetet om eventuella interna systemproblem kan föraren som använder broms-för-trådsystemet potentiellt komma in i en olycka, även om han eller hon trodde att rätt tryckmängd placerades på bromspedalen.

I vilket fall som helst hänvisar de flesta till ordstävet att programvara bara är lika bra som programmerarna och tillverkarna som byggde och designade den. På grund av tillförlitligheten hos fly-by-wire i flygplan är det troligt att erfarenhet och produkttestning kan föra fler driv-för-tråd-system säkert till vardagliga bilar. Flera bilföretag använder redan (eller har använt) olika drivsystem för användning av sina fordon, inklusive BMW, Mercedes-Benz, Land Rover, Toyota, GM, Volkswagen och Nissan.

För mer information om batteriteknik, hybridbilar och andra relaterade ämnen, följ länkarna på nästa sida.

Relaterade artiklar

• 5 sätt Hybridbatteripaket förbättras
• Hur bromsassistans fungerar
• Hur bromsar fungerar
• Hur bromsbelägg fungerar
• Hur bromsok fungerar
• Hur bromsrotorer fungerar

källor

• Burgin, Richard och Will Valdez. "Death-by-wire". Software Engineering Ethics Research Institute. 2002. (15 april 2009) http://seeri.etsu.edu/SECodeCases/ethicsC/DeathByWire.htm
• CNET Ordlista. "Drive-by-wire". (14 april 2009) http://reviews.cnet.com/4520-6029_7-6211213-1.html
• Cobra biltillbehör. "Förklaring av Drive-by-Wire." (13 april 2009) http://www.cobracaralarms.com.au/cruise-controls/drive-by-wire
• Dorissen, Hans Theo och Klaus Durkopp. "Mechatronics och drive-by-wire-system avancerade icke-kontaktande positionssensorer." Fordonselektronik. 16 juli 2002. (18 april 2009) http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6V2H-475RD81-2&_user=10&_rdoc=1&_fmt=&_orig=search&_sort=d&view=c&_acct=C000050221&_vers_user&1 = 10 & mD5 = 3d79669e89d15d969132f6508cb2c7b9
• Eisenstein, Paul A. "GM Hy-Wire Drive-by-Wire Hybrid Fuel Cell Vehicle." Populär mekanik. Augusti 2002. (15 april 2009) http://www.popularmechanics.com/automotive/new_cars/1266806.html
• Krebs, Michelle. "Din bil, 2022." Populär vetenskap. 7 april 2002. (15 april 2009) http://www.popsci.com/cars/article/2002-04/your-car-2022
• Quinion, Michael. "Drive-by-Wire". Världsbredda ord. 6 december 2003. (13 april 2009) http://www.worldwidewords.org/turnsofphrase/tp-dri1.htm