Знакомьтесь, информационные технологии

В 2000 году научный центр компании BMW «BMW Technik» создал концепт-кар, названный Z22. В этом автомобиле практически все механические приводы заменены электрическими. BMW Technik использует специальный термин «мехатроника» для обозначения электроники, выполняющей функции механики. Есть и более привычное обозначение – «Управление по проводам» («Drive by Wire»). Управление с использованием электрических приводов давно применяется в авиации. В автомобилях дело обычно ограничивается «электронной» педалью акселератора. В последнее время появляются механические коробки передач с автоматическим управлением, которые также не имеют «прямой связи» с рычагом. На Z22 полностью электрическими сделаны приводы тормозов и рулевого управления. Помимо снижения риска неисправности тормозов из-за повреждения шланга, теперь очень просто решается задача реализации функций ABS и других систем безопасности – уже не нужно преобразовывать электрические сигналы в открытие – закрытие клапанов гидропривода. Так что, система работает даже быстрее и эффективнее.

В качестве двигателя в автомобиле предусмотрен бензиновый двигатель внутреннего сгорания. Для обеспечения энергией всей электронной системы машина оснащена 5-киловаттным стартер-генератором и тройной электросистемой: на 14, 42 и 200 вольт. При этом значительная часть мощности двигателя (до 50 %) расходуется на производство электрической энергии.

С рулевым управлением получилось еще лучше – «независимость» рулевого колеса от механических соединений заметно упрощает компоновку: не нужна сложная конструкция деформируемой при ударе колонки. К тому же на Z22 можно реализовать такие алгоритмы работы рулевого привода, которые с механической связью практически нереализуемы. Например, в зависимости от скорости по-разному меняется не только усилие на руле (его имитирует специальный электромотор), но и угол поворота. А при парковке достаточно повернуть руль менее чем на пол-оборота, чтобы колеса вышли в крайнее положение. Поэтому здесь и появился прямоугольный штурвал, с которым проще и легче работать.

Но не только немецкая компания ищет новые решения. Знаменитая итальянская фирма Bertone совместно с компанией Nokia разработала концепт-кар Filo («нить, провод») – попытка поменять сложившиеся представления о функциональности. Здесь также жесткие механические связи рулевого управления, дроссельной заслонки, коробки передач, тормозов заменены электрическими приводами. Естественно, данные от соответствующих органов управления передаются на исполнительные механизмы по проводам. Такое решение позволило фактически перейти от привычных кнопок, рычагов и педалей к клавиатуре. Все необходимые водителю управляющие кнопки сконцентрированы на штурвале и сблокированном с ним пульте. Поскольку рулевой колонки в привычном понимании нет, управление легко можно разместить справа, слева и даже посередине. Нет и педалей.

Filo связан с внешним миром беспроводными сетями, разработанными Nokia. Совершенная аудио– и видеотехника, доступ в Internet, навигационная система. С помощью беспроводных систем машина сама позаботится об оплате парковки и проезда по платным дорогам.

Разработчики считают, что сейчас главное – отработать программное обеспечение, систему контроля и сбора данных о состоянии отдельных узлов и автомобиля в целом, а также надежные системы передачи управляющих сигналов и приводных элементов. Ну а двигатель машины может быть любым – бензиновым, электрическим, гибридным. Bertone уверяет, что уже через пару модельных поколений, а это 4–8 лет, подобный автомобиль начнет выпускаться серийно.

Можно считать, что в таком автомобиле единственной жесткой механической связью остается карданный вал, передающий мощность с двигателя на колеса. Но и эта связь в некоторых машинах разорвана – мотор-генератор вырабатывает электричество, которое передается на мотор-колесо. Раньше так строились только карьерные самосвалы, например БелАЗ\'ы. Но концепт-кары компании 2000-го года Peugeot также выполнены по этой схеме. Мотор-генератор обеспечивает энергией не только колеса, но и всю электронику машины.

Не только автомобиль

Применение компьютеров на транспорте стало уже столь привычным, что никого не удивляет показанная в американском фильме автоматическая посадка самолета в аэропорту Лос-Анджелеса. Действительно, все современные самолеты имеют несколько компьютеров, которые прокладывают курс, следят за исправностью систем самолета, обеспечивают оптимальный режим работы всех систем. Для авиационной компьютерной техники придуман даже специальный термин – авионика (именно этот термин стал базисом для нового понятия – механтроника).

Однако компьютеры есть не только в самолетах. На судах их также несколько и выполняют они многие функции, в том числе прокладку курса и маневрирование в портах, контроль состояния систем судна и управление работой двигателя, контроль надводного и воздушного пространств и обработку данных от локационных систем.