La tecnología de conducción por cable o DbW en la industria automotriz es el uso de sistemas electrónicos o electromecánicos en lugar de enlaces mecánicos que controlan las funciones de conducción. El concepto es similar al vuelo por cable en la industria de la aviación. [2] La conducción por cable puede referirse simplemente a la propulsión del vehículo a través del control electrónico del acelerador , [3] o puede referirse al control electrónico de la propulsión, así como de la dirección y el frenado, que por separado se conocen como dirección por cable y freno por cable , junto con control electrónico sobre otras funciones de conducción del vehículo . [4]
La acción del conductor tradicionalmente se transfiere mecánicamente al motor y las ruedas a través del volante y la columna de dirección , el acelerador , los frenos hidráulicos , las manijas de los frenos , etc. En los sistemas de conducción por cable, la entrada del conductor es procesada por un sistema de control electrónico que controla el vehículo mediante actuadores electromecánicos . La interfaz hombre-máquina , como el volante, el yugo, el pedal del acelerador, el pedal del freno, etc., puede incluir retroalimentación háptica que simula la resistencia de los pedales hidráulicos y mecánicos y de la dirección, incluido el contragolpe de la dirección . Se eliminan del vehículo componentes como la columna de dirección, ejes intermedios, bombas, mangueras, correas, refrigeradores, servos de vacío y cilindros maestros. Los estándares de seguridad para la conducción por cable están especificados en la norma ISO 26262 nivel D.
Prescindir de enlaces mecánicos tiene varias ventajas: reduce la complejidad y simplifica el montaje; simplifica el servicio y la puesta a punto; reduce la fuerza necesaria para activar las entradas y permite personalizarlo con tecnología háptica ; permite una mayor libertad de diseño interior en la ubicación de los mecanismos de entrada; permite la automatización de las funciones de conducción; reduce el ruido de la cabina eliminando la conexión acústica a los sistemas de propulsión; y al reducir las aberturas del piso mejora el comportamiento en caso de colisión del vehículo. [6] Debido a que las acciones del conductor se pueden anular, la seguridad se puede mejorar proporcionando intervención controlada por computadora de los controles del vehículo con sistemas como el control electrónico de estabilidad (ESC), el control de crucero adaptativo y los sistemas de asistencia de carril . [2]
Cada sistema drive-by-wire genera más actuadores en el vehículo y, por tanto, un mayor consumo de energía. Por ejemplo, la tecnología drive-by-wire añade motores actuadores para crear el par necesario para girar las ruedas y un transductor de retroalimentación para crear la "sensación de la carretera" en el volante.
Las consideraciones de seguridad requieren redundancia de los sensores de entrada del conductor, las redes de comunicación del vehículo , los actuadores [6] y otros sistemas. Los estándares de seguridad automotriz, como ISO 26262, requieren comportamientos operativos y a prueba de fallas de accionamiento por cable . [7]
Las fallas en los sistemas de transmisión por cable pueden generar situaciones potencialmente peligrosas en las que la seguridad depende completamente del modo de falla del vehículo . El Instituto Universitario de Vehículos Motorizados de Aquisgrán (ika – Institut für Kraftfahrzeuge Aachen), en colaboración con Mercedes-AMG y otros, estudia el funcionamiento, los riesgos y los mecanismos de seguridad de los sistemas drive-by-wire a través de su concepto de vehículo drive-by-wire , VelocidadE. Los escenarios estudiados incluyen la pérdida de control sobre la aceleración, los frenos o la dirección. [1]
Los primeros sistemas bywire tenían sistemas de respaldo mecánicos en caso de que fallaran los sistemas bywire. [3] El paradigma moderno de conducción por cable prescinde de copias de seguridad mecánicas y se basa en la redundancia , sistemas operativos fallidos y otras medidas de seguridad y protección: redundancia computacional a través de CPU sincronizadas ; redundancia funcional a través de un diseño modular donde el fallo de un módulo se compensa mediante un módulo idéntico, por ejemplo mediante vectorización de par para compensar un fallo de un módulo de dirección o frenado; detección de fallas multisensor; autoaislamiento de sistemas dañados; y comunicación tolerante a fallos. Estos dispositivos de seguridad están especificados en la norma ISO 26262 nivel D. [7]
También se ha llevado a cabo una evaluación y estandarización de la seguridad informática drive-by-wire . Los investigadores demostraron en 2011 [9] y 2013 [10] [11] que algunos sistemas en vehículos disponibles comercialmente son susceptibles de piratería , lo que permite el control externo del vehículo. Las demostraciones de piratería incluyeron la activación remota de sistemas como la bocina, los limpiaparabrisas, el acelerador, los frenos y la transmisión. [11] Los estándares modernos, como el estándar ISO/SAE 21434 y las regulaciones UNCE 155, 156 y 157, requieren módulos criptográficos dedicados que cifren todas las comunicaciones entre las ECU y los componentes del sistema de accionamiento. [3]
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Un sistema de freno por cable elimina la necesidad de una conexión mecánica que transfiera fuerza entre los frenos y un aparato de entrada del conductor, como un pedal o una palanca . Los tres tipos principales de sistemas de freno por cable son: frenos de estacionamiento electrónicos que, desde principios del siglo XXI, se han vuelto más comunes; frenos electrohidráulicos (EHB), que se pueden implementar junto con los frenos hidráulicos heredados y que, a partir de 2020, han encontrado un uso a pequeña escala en la industria automotriz; y frenos electromecánicos (EMB) que no utilizan líquido hidráulico, que hasta 2020 aún no se han introducido con éxito en los vehículos de producción debido a sus novedosos métodos de accionamiento. [14]
El cambio por cable emplea conexiones eléctricas o electrónicas que reemplazan la conexión mecánica entre el mecanismo de cambio de marchas del conductor y la transmisión . Desde que estuvo disponible comercialmente en 1996, el cambio por cable se ha utilizado comúnmente en transmisiones manuales automatizadas y luego se ha implementado en transmisiones semiautomáticas y automáticas . [6]
El estacionamiento por cable puede considerarse una forma de cambio por cable. [6] No debe confundirse con el freno de estacionamiento mediante cable que activa un freno de estacionamiento ; el freno de estacionamiento mediante cable activa el trinquete de estacionamiento . Un trinquete de estacionamiento en una transmisión automática tradicional tiene un vínculo mecánico con la palanca de cambios y bloquea la transmisión en la posición de estacionamiento cuando la palanca de cambios está en "estacionamiento". Un sistema de estacionamiento por cable utiliza comandos electrónicos enviados a un actuador que activa el trinquete de estacionamiento.
Un vehículo equipado con un sistema de dirección por cable puede girar algunas o todas sus ruedas sin una columna de dirección conectada a los ejes de las ruedas. Es diferente de la dirección asistida eléctrica o la asistencia asistida, ya que esos sistemas todavía dependen de la columna de dirección para transferir mecánicamente parte del par de dirección a las ruedas. [15]
Un vehículo con un sistema de dirección por cable puede ser controlado manualmente por un conductor a través de un volante, un yugo o cualquier otro aparato de dirección que esté conectado a una o más unidades de control electrónico , que utiliza la entrada para controlar los actuadores de dirección que gire las ruedas y dirija el vehículo. El volante o el yugo pueden estar equipados con retroalimentación háptica para simular la sensación de la carretera y la resistencia de las ruedas, y cambiar según la velocidad del vehículo o configuraciones personalizables. [15] [16]
Accelerate-by-wire o throttle-by-wire, [17] más comúnmente conocido como control electrónico del acelerador , es un sistema que acciona la propulsión del vehículo sin ninguna conexión mecánica, como cables, desde el pedal del acelerador hasta la válvula de mariposa del motor. u otros sistemas de propulsión . En los vehículos eléctricos, este sistema controla los motores eléctricos detectando la entrada del pedal del acelerador y enviando comandos a los módulos inversores de potencia.