Drive-by-Wire ist ein Begriff für alle, der sich auf eine Reihe elektronischer Systeme beziehen kann, die herkömmliche mechanische Steuerungen entweder ergänzen oder vollständig ersetzen. Anstatt Kabel, Hydraulikdruck und andere Möglichkeiten zu verwenden, um einen Fahrer mit einer direkten physischen Kontrolle der Geschwindigkeit oder der Richtung eines Fahrzeugs zu versorgen, verwendet die Drive-by-Wire-Technologie elektronische Steuerungen, um die Bremsen zu aktivieren, die Lenkung zu steuern und andere zu bedienen Systeme.
Es gibt drei Hauptsteuerungssysteme für Fahrzeuge, die üblicherweise durch elektronische Steuerungen ersetzt werden: Gas, Bremsen und Lenken. Wenn diese durch x-by-wire-Alternativen ersetzt werden, werden diese Systeme normalerweise als bezeichnet:
- Elektronische Drosselklappensteuerung
- Brake-By-Wire
- Steer-by-Wire
Elektronische Drosselklappensteuerung
Die gebräuchlichste Form der x-by-wire-Technologie und die einfachste in der freien Natur zu finden ist die elektronische Drosselklappensteuerung. Im Gegensatz zu herkömmlichen Gassteuerungen, die das Gaspedal mit einem mechanischen Kabel an die Gashebel koppeln, verwenden diese Systeme eine Reihe elektronischer Sensoren und Aktuatoren.
Fahrzeuge mit computergesteuerten Kraftstoffsteuerungen verwenden seit Jahrzehnten Drosselsensoren. Diese Sensoren teilen dem Computer im Wesentlichen nur die Position der Drosselklappe mit. Die Drosselklappe selbst wird noch durch ein physikalisches Kabel aktiviert. In Fahrzeugen, die echte elektronische Drosselklappensteuerung (ETC) verwenden, besteht keine physische Verbindung zwischen dem Gaspedal und der Drosselklappe. Stattdessen sendet das Gaspedal ein Signal, das bewirkt, dass ein elektromechanischer Aktuator die Drosselklappe öffnet.
Dies wird oft als die sicherste Art der Drive-by-Wire-Technologie angesehen, da es äußerst einfach ist, diese Art von System mit einem narrensicheren, ausfallsicheren Design zu implementieren. In der gleichen Weise, in der die Drosselklappe einfach schließt, wenn ein mechanischer Gaszug bremst und das Fahrzeug natürlicherweise langsamer wird und stoppt, können elektronische Gasregelsysteme so ausgelegt werden, dass die Drosselklappe schließt, wenn sie kein Signal mehr vom Pedalsensor empfängt .
Brake-by-Wire-Technologien
Die Brake-by-Wire-Technologie wird häufig als gefährlicher angesehen als die elektronische Drosselklappensteuerung, da dabei jegliche physische Verbindung zwischen dem Fahrer und den Bremsen entfernt wird. In Wirklichkeit handelt es sich bei Brake-by-Wire jedoch um ein Spektrum von Technologien, die von elektrohydraulisch bis elektromechanisch reichen, und beide können im Hinblick auf Fail-Safes konzipiert werden.
Herkömmliche Hydraulikbremsen verwenden einen Hauptzylinder und mehrere Nehmerzylinder. Wenn der Fahrer das Bremspedal nach unten drückt, übt er physisch Druck auf den Hauptbremszylinder aus. In den meisten Fällen wird dieser Druck durch einen Unterdruck- oder hydraulischen Bremskraftverstärker verstärkt. Der Druck wird dann über Bremsleitungen an die Bremssättel oder Radzylinder übertragen.
Anti-Blockier-Bremssysteme waren frühe Vorläufer moderner Brake-by-Wire-Technologien, da sie die Bremsen eines Fahrzeugs ohne Eingreifen des Fahrers automatisch ziehen ließen. Dies wird durch einen elektronischen Aktuator erreicht, der die vorhandenen hydraulischen Bremsen aktiviert. Auf dieser Grundlage wurden eine Reihe anderer Sicherheitstechnologien entwickelt. Elektronische Stabilitätskontrolle, Traktionskontrolle und automatische Bremssysteme hängen alle von ABS ab und hängen peripher mit der Brake-by-Wire-Technologie zusammen.
In Fahrzeugen, die die elektrohydraulische Brake-by-Wire-Technologie verwenden, werden die Bremssättel in jedem Rad immer noch hydraulisch aktiviert. Sie sind jedoch nicht direkt mit einem Hauptzylinder gekoppelt, der durch Drücken auf das Bremspedal aktiviert wird. Durch Drücken des Bremspedals wird stattdessen ein Sensor oder eine Reihe von Sensoren aktiviert. Die Steuereinheit bestimmt dann, wie viel Bremskraft an jedem Rad erforderlich ist, und aktiviert die hydraulischen Bremssättel bei Bedarf.
In elektromechanischen Bremssystemen gibt es überhaupt keine hydraulische Komponente. Bei diesen echten Brake-by-Wire-Systemen wird immer noch mithilfe von Sensoren ermittelt, wie viel Bremskraft erforderlich ist. Diese Kraft wird jedoch nicht über die Hydraulik übertragen. Stattdessen werden elektromechanische Aktuatoren verwendet, um die in jedem Rad befindlichen Bremsen zu aktivieren.
Steer-by-Wire-Technologien
Die meisten Fahrzeuge verwenden eine Zahnstangen- oder Schnecken- und Sektorlenkung, die physisch mit dem Lenkrad verbunden ist. Wenn das Lenkrad gedreht wird, dreht sich auch die Zahnstangeneinheit oder das Lenkgetriebe. Eine Zahnstangen- und Ritzeleinheit kann dann über Spurstangen ein Drehmoment auf die Kugelgelenke ausüben, und ein Lenkgetriebe bewegt das Lenkgestänge typischerweise über den Arm eines Lenkers.
In Fahrzeugen, die mit der Steer-by-Wire-Technologie ausgestattet sind, besteht keine physische Verbindung zwischen dem Lenkrad und den Reifen. In der Tat müssen Steer-by-Wire-Systeme überhaupt keine Lenkräder verwenden. Wenn ein Lenkrad verwendet wird, wird typischerweise ein Typ eines Emulators für das Lenkgefühl verwendet, um dem Fahrer eine Rückmeldung zu geben.
Welche Fahrzeuge haben bereits Drive-by-Wire-Technologie?
Es gibt keine reinen Drive-by-Wire-Produktionsfahrzeuge, aber einige Hersteller haben Konzeptfahrzeuge gebaut, die der Beschreibung entsprechen. General Motors demonstrierte 2003 ein Drive-by-Wire-System mit seinem Hy-Wire-Konzept. Das Ryuga-Konzept von Mazda setzte auch 2007 die Technologie ein. Drive-by-Wire findet sich in Geräten wie Traktoren und Gabelstaplern, aber auch in PKW und LKW Diese elektronischen Servolenkungen verfügen noch über eine physische Lenkverbindung.
Die elektronische Drosselklappensteuerung ist weitaus häufiger, und eine Vielzahl von Marken und Modellen nutzt die Technologie. Brake-by-Wire ist auch in Serienmodellen zu finden. Zwei Beispiele für diese Technologie sind Toyota Electronic Controlled Brake und die Sensotronic von Mercedes Benz.
Die Zukunft von Drive-by-Wire erkunden
Sicherheitsbedenken haben die Einführung von Drive-by-Wire-Technologien verlangsamt. Mechanische Systeme können zwar scheitern, aber die Aufsichtsbehörden betrachten sie immer noch als zuverlässiger als elektronische Systeme. Drive-by-Wire-Systeme sind auch teurer als mechanische Steuerungen, da sie wesentlich komplexer sind.
Die Zukunft der Drive-by-Wire-Technologie könnte jedoch zu einer Reihe interessanter Entwicklungen führen. Die Entfernung mechanischer Steuerungen könnte es den Automobilherstellern ermöglichen, Fahrzeuge zu entwerfen, die sich radikal von den heutigen Pkw und Lastwagen unterscheiden. Konzeptautos wie der Hy-Wire haben sogar das Verschieben der Sitzkonfiguration ermöglicht, da keine mechanischen Steuerelemente vorhanden sind, die die Position des Fahrers bestimmen.
Die Drive-by-Wire-Technologie könnte auch in die fahrerlose Fahrzeugtechnologie integriert werden, wodurch Fahrzeuge ferngesteuert oder von einem Computer aus bedient werden könnten. Derzeitige fahrerlose Fahrzeugprojekte verwenden elektromechanische Aktuatoren zur Steuerung von Lenkung, Bremsung und Beschleunigung, die durch direkte Verbindung mit der Drive-by-Wire-Technologie vereinfacht werden könnte.
