Mint a repülőgépeknél
Az aviatikában már a 20. század első felében kísérletezni kezdtek vele, a második világháború után, a kereskedelmi repülés elterjedésével, a gépek növekedésével pedig sztenderddé vált a fly-by-wire, vagyis a damilok-bovdenek vagy hidraulika helyett elektronikusan vezérelt kormányzási rendszer.
Fly-by-wire (Forrás: Getty Images)
Az autóipar sok évtizedes késéssel, az utóbbi években kezdi magáévá tenni ezt a technológiát, steer-by-wire néven.
Az első fecske 2013-ban az Infiniti Q50-ese, majd a Q60-asa volt (2016), a versenypályákon a DTM-ben és a hosszútávú versenyzésben is feltűnt már (Porsche Cayman GT4, Mercedes-AMG GT3), valamint a Toyota első teljesen elektromos személyautója, a bZ4X is ezzel érkezik hamarosan – igaz, eddig mindegyik modellben ott volt és van a szokásos kormánymű is, hiszen első a biztonság.
A Q50-esben már nyolc éve ott volt a technológia, igaz, csak a hagyományos rendszer mellett
Sztír-báj-micsoda?
Ma a kormánykereket forgatva a forgómozgást a kormányoszlop és a kormányorsó viszi át a kormányműre. A kormánymű csökkenti a forgómozgás áttételét, illetve átalakítja lengőmozgássá, amelyet a kormányirányító kar, a nyomtávrudak és a nyomtávkarok visznek át a kerekekre. Ebből a rendszerből marad ki a kormányoszlop.
A steer-by-wire, magyarul talán elektronikus kormányzás nagyban hasonlít az autóvezetős, -versenyzős szimulátorok hardvereihez, a gamer-kormányrendszerekhez, hiszen a lényege, hogy kiiktatja a mechanikus kapcsolatot a kormánykerék és a kormányzott kerekek között, tehát szenzorok érzékelik a kormány elfordítását, majd azt szoftveres feldolgozás után digitális jelekként továbbítják a kerekek elfordításáról gondoskodó (elektro)motornak, aktuátornak.
A közvetlen fizikai kapcsolat kiiktatása több területen is lehetőségeket nyit, korábban nem létező szabadságot nyújt az autótervezést és -építést illetően.
Mi hiányzik a képről? (Forrás: Thyssenkrupp)
Az első, magától értetődő előny a hely felszabadulása, a hagyományos kormányszerkezet elemeinek eltűnésével az autó orrában, a motortérben is nagyobb a szabadság, ahogy a vezető lábtere is megnő, és az egyre terjeszkedő-terpeszkedő kijelzők beépítése is eggyel kevesebb akadályba ütközik. Baleset esetén a kevesebb alkatrész valamelyest csökkenti a sérülésveszélyt, valamint a légzsákok beépítése is könnyebbé, még célirányosabbá, hatékonyabbá válhat.
A bal- és jobbkormányos autók tervezése is egyszerűsödhet a technológiával, hiszen csak a kormány csatlakozóját, csonkját kell a megfelelő oldalra beépíteni, a kormányoszlop miatt nem kell variálni a motortérben.
Mivel a kormánykerék elforgatását szenzorok érzékelik és szoftverek elemzik és „fordítják” utasításra, a steer-by-wire elvileg végtelen beállítási lehetőséget kínál, az autó karakterének, a preferált vezetési stílusnak, az útviszonyoknak, a sebességnek megfelelően viselkedhet.
Nem lesz több karkeresztezés (Forrás: Thyssenkrupp)
Ha akarjuk, sportosan közvetlen lehet a kormányérzet, ha akarjuk, lágy, ahogy természetesen a kormánykereket sem kell körbeforgatni, a karokat keresztezni, így tempósabb szűk kanyarokban vagy épp parkolásnál is elég lehet a kis kormányszög, minden csak a programozáson múlik.
A fentiekből fakadóan a steer-by-wire nagyjából platformfüggetlen is, a rendszert az autógyártók bármelyik modelljükbe beszerelhetik a beszállítónak megadott igények alapján vagy akár házon belül programozva-finomhangolva, tehát a márkák és típusaik karaktere megőrizhető, alakítható. Egy BMW a modern rendszerrel is béemvésen, a Peugeot pözsósan lesz irányítható- persze az észszerűség keretein belül, hiszen az autók különbözősége miatt sok változat szükséges a különböző elhelyezés, rendelkezésre álló hely, a tömegtől, a hajtástól és a felfüggesztéstől is függő kívánt teljesítmény, valamint a különböző biztonsági megoldások miatt.
Az elektronikus kormányzás a vezetési biztonságot is növeli: váratlan, veszélyes helyzetekben a vezetők hajlamosak a hirtelen, túl nagy kormánymozdulatokra, a kelleténél erősebb vagy akár teljesen felesleges ellenkormányzásokra, mindezeket a szélsőségeket steer-by-wire szoftvere szűrheti, korrigálhatja, felülírhatja, az autó más asszisztensrendszereivel együttműködve az optimális kormányzást biztosítva.
A ZF szakembere mutatja be a cég steer-by-wire technológiáját
Ahogy említettük, az elektronikus kormányzásnál sokkal kisebb kormánymozdulatok és -szögek is elegendők a vezetéshez, így a hagyományos kormánykerék kör- vagy ahhoz közeli formájától is el lehet búcsúzni, jöhetnek a versenyautós, repülőgépes szarvkormányok, azok variációi. Ha a teljesen autonóm vezetés műszakilag és jogilag is lehetővé válik, ezek a kormányok akár vissza is húzódhatnak a műszerfalba.
Őrültségnek hangzik, ám mivel alapvetően csak az elektronikus jelek számítanak, – a továbbításuk megoldásával – a steer-by-wire rendszerrel elvileg az anyós-, de akár a hátsó ülésből is lehetne irányítani az autót.
Mi van, ha elromlik?
Eddig az előnyök, de beszéljünk az esetleges hátrányokról, nyitott kérdésekről is.
Ugyan a hagyományos kormányművek is bármikor meghibásodhatnak, érthető, hogy az új, elektronikus rendszert illetően különösen nagyok az ilyen jellegű aggályok, fenntartások, nem véletlen, hogy az eddig steer-by-wire-rel piacra dobott autóknál a biztonság kedvéért megtartották a megszokott megoldást is. A tisztán elektronikus kormányzást használó autóknál a meghibásodás esetén a motor- és a fékvezérlés avatkozna közbe.
A kormányzás jövője: huzalok, szenzorok, processzorok, aktuátorok (Forrás: Thyssenkrupp)
Nem ilyen kritikus, de a vezetés szempontjából nagyon is fontos kérdés a feedback, azaz hogy az út és a vezető kezei közti közvetlen fizikai kapcsolat nélkül milyen lehet a kormányérzet, mit érez a sofőr az útból. Egyebek mellett ezekről is kérdeztük az egyik legjelentősebb autóipari beszállító, a Thyssenkrupp szakemberét, hiszen nem kis büszkeséggel mondhatjuk, hogy a cég égisze alatt a terület globálisan is egyik legkomolyabb fejlesztési központja hazánkban működik.
Műegyetemisták kezdték
Lassan negyedszázados múltra tekint vissza a Thyssenkrupp hazai tevékenysége, 1998-ban a cég egyik vezetője találkozott a Műegyetem egy tanszékvezetőjével – bizonyos Palkovics Lászlóval – majd a beszélgetés nyomán 1999-től három doktorandusz kezdett el dolgozni a modern elektronikus-szoftveres kormányrendszerek kérdésein az egyetemen.
A munka olyan sikeresen folyt, hogy az egykori hallgatók – néhány volt oktatójukat is elcsábítva, később már külföldi szakembereket is vonzva – a nulláról indulva az évek során teljes értékű, a szoftverfejlesztéstől az autós-tesztpályás tevékenységig terjedő kutatás-fejlesztési kompetencia-központot építettek ki, mely Thyssenkrupp E/E (elektromos és elektronikus) Kompetencia Központ néven Budapesten, és Veszprémben együttesen több mint 1000 mérnököt, szakembert foglalkoztat, hogy az ennek a vonzataként Győrött, Jászfényszarun és Debrecenben létrehozott gyártási helyszínekről ne is beszéljünk.
A Thyssenkrupp steer-by-wire technológiát bemutató kisfilmje
A csapathoz 2003-ban csatlakozott dr. Naszádos László veszprémi site manager és egyetemi kapcsolattartó elsőként azt emelte ki, hogy annak ellenére, hogy a laikus számára teljesen újszerű lehet a steer-by-wire, valójában az autóipari fejlődés természetes következő lépése, hiszen a modern autókban már jó ideje nem pusztán mechanikus a kormányzás, az egyre fejlettebb szervorendszerekben már ott vannak az érzékelők, a számítástechnikai megoldások, ezek ma is beavatkozhatnak néha – ahogy a fékeznél is ott van például a blokkolásgátló, az ESP –, így tulajdonképpen adta magát, hogy ezek továbbfejlesztésével elhagyható legyen a kormányoszlop és tartozékai.
Persze míg a mára szervókkal gazdagon felszerelt hagyományos rendszereknél a rásegítés „elszállása” esetén is – a szokásosnál nagyobb erőkifejtéssel – irányítható marad az autó menet közben, a steer-by-wire-nél itt jön képbe a biztonság, a megbízhatóság kérdése: mennyire hagyatkozhatunk a teljesen elektronikus, szoftveres kormányzásra?
„A steer-by-wire legnagyobb kihívása a megbízhatóság, az, hogy a rendszer bármilyen körülmények között biztonságos maradjon. Ezért is tart ilyen sokáig a bevezetése. Amikor ide kerültem, már akkor is tudtunk autót irányítani például egérrel, de hogy ez a valóságban, a közúton is mindig működjön, az sokkal komolyabb feladat. Autóipari biztonsági szabvány, hogy a különböző rendszereknél százmillió üzemóránként történhessen egy meghibásodás, ez igaz a hagyományos kormányrendszerekre, és az elektronikus kormányzásnál is ez a cél, igaz, még hangsúlyosabban, hiszen míg a szervó kiesése esetén továbbra is ott a mechanika, itt nincs alternatíva” – szögezte le Naszádos.
Lassan 20 éve van a cégnél a jelenleg a veszprémi egységet vezető dr. Naszádos László (Forrás: Thyssenkrupp)
És hogy hogyan is hozhatja ezt a megbízhatósági szintet ez a fajta rendszer?
„A rendszerekbe olyan mértékű redundanciát építünk be, hogy akár többszörös hiba esetén is fenntartható legyen a kormányzás. Egy kicsit egyszerűsítve: a mai rásegítéses rendszerekben például a processzor két magja párhuzamosan futtatja ugyanazt a kódot, egymást ellenőrzik, és ha az egyik rosszul számol, akkor lekapcsol a rendszer, ami rendben is van, hiszen ott van még a mechanika” – mutatott rá a mérnök.
„A steer-by-wire-nél ez nem elég, így a kétmagos processzorokból – de a szenzorokból, más elemekből is – többszörös a redundancia, és ha az egyiknél ilyen hiba lép fel, a másik átveszi a vezérlést, aztán még az is elbír egy meghibásodást. Az elsőnél talán csak kigyullad a sárga jelzőfény a műszerfalon, és a másodiknál sem a baleset jön, hanem mondjuk az autó sebességét lekorlátozza 10-20 km/órára, hogy biztonságosan le lehessen állni. Az ilyen többszörös meghibásodások valószínűsége pedig már nagyon pici, kb. olyan gyakori, mint hogy ma eltörjön a kormányoszlop” – folytatta.
(Forrás: Thyssenkrupp)
Közel járunk már ehhez, még zajlik a finomítás, de lassan elérünk oda, hogy sorozatgyártásra alkalmas rendszerek szülessenek. A Thyssenkrupp nemzetközi céges oldalán 2023-ra, azaz a jövő évre jósolja a tisztán steer-by-wire-rel szerelt autók piaci megjelenését, a magyar szakember szerint ezt talán egy kicsit optimista becslés, ő maga pár évvel későbbre tudja ezt elképzelni, ám azt „el tudja hinni”, hogy a 2030-ra akár már egymillió ilyen autó járja a világ útjait.
A vezetési élmény egyik fontos összetevője a kormányzás, fentebb már beszéltünk a kormányzás direktségén, amely ilyen rendszerekkel viszonylag könnyen szabályozható, változtatható, de egy sportosabb modellnél hangsúlyos szerepe van a visszajelzéseknek is. Ami a kormányérzetet, az útról való visszajelzést illeti, a kormányzott kerék felöli beavatkozóban (Road Wheel Actuator) is vannak szenzorok, érzékelik, milyen erő szükséges a kormányzáshoz, a kerekek elfordításához, ezt pedig a rendszer vissza tudja juttatni a kormánykerékhez, az ottani feedback aktuátorhoz-motorhoz, ami ugyanezt az ellenállást kifejti az elforgatásnál.
„Ez nem egy egyszerű vezérlésszabályzási feladat, külön csapat is dolgozik nálunk ennek a megvalósításán. A probléma persze nem új, már a szervorendszereknél is panasz volt kezdetben a túlságosan szintetikus érzés, de büszkék is voltunk, amikor a 2010-es évek elején az általunk fejlesztett rásegítőket használó BMW-knél, Mercedeseknél már nem merült fel ez a kritika. Ezt igyekezzük továbbvinni a steer-by-wire-nél is, azzal együtt is, hogy ez nyilván teljesen más szoftveres környezet igényel. Szerintem ha egy hétköznapi ember – nem tesztpilóta – ma beül egy ilyen autóba, nem fogja érzékelni a különbséget” – mondta Naszádos László.
Magyarországon van a technológia egyik legfontosabb fejlesztési központja (Forrás: Thyssenkrupp)
A Thyssenkrupp magyar fejlesztőcsapata mellett globálisan még három-négy komoly szereplő van a területen, dolgozik ilyen rendszereken a Nexteer startuppal társult Continental, a Bosch és a ZF is, valamint néhány kisebb független cég, mint például a német Schaeffer.
Ugyan a modern, egyre inkább autonóm közlekedésre is alkalmas autókban számtalan rendszernek kell együtt dolgoznia. A steer-by-wire fejlesztésében azonban nem működnek együtt a riválisok, a verseny kimondottan éles, kooperáció csak a szabványok kialakításában van, az igényeket pedig az autógyártók diktálják, a különböző alrendszerek összehangolása náluk fut össze.
A steer-by-wire végső tuningolása, az autómárkák és -típusok karakteréhez való igazítása a egyelőre a beszállítók és az autógyártók együttműködésével zajlik, sok száz paraméter hangolásával alakítható ki. A szakember szerint elképzelhető, hogy közép- vagy hosszabb távon az autógyártók házon belül oldják ezt meg, azt viszont elképzelhetetlennek tartja, hogy külső, harmadik felek ezeket „tuningolják” majd a jövőben.
„Soha ne mondd, hogy soha, mert nyilván minden rendszert fel lehet törni, de az autóipari kiberbiztonságot mind a beszállítók, mind a gyártók nagyon komolyan veszik, hiszen bármilyen szoftveres változtatás balesetveszélyt okozhat. Ez nem a csiptuning ligája…” – hangsúlyozta a Vezessnek a szakember.
Ahogy láthatjuk, 5-10 év múlva már cseppet sem lesz rendkívüli, ha egy autóban nincs kormányoszlop, egyre több új modell jelenik majd meg a piacon ezzel a technológiával. Kedves Olvasóink, ti vennétek, vezetnétek-e ilyen autót, bíznátok-e abban, hogy a számítógépek megoldják az esetleges bajt, vagy úgy vagytok vele, hogy sosem árt, ha megvan a fizikai kapcsolat?
