Последнее время всё меняется настолько быстро, что порой уследить за этими процессами бывает чрезвычайно сложно. Но даже среди самых прогрессивных историй, к которым принято относить переход на электромобили, есть тема, которой уже не один десяток лет, но она до сих пор вызывает жаркие дискуссии у покупателей и регулирующих органов. Почему нам так сложно отказаться от основных механик управления автомобилем, которые существуют уже больше 100 лет и зачем вообще нам от них отказываться?
С самого первого дня существования самоходных средств передвижения само собой разумеющимся было прилагать определенные физические усилия для управления направлением и скоростью движения нового транспорта. Проще говоря, если водитель хотел куда-то поехать, то для запуска ДВС ему требовалось раскрутить посильней коленвал двигателя собственными руками, потом подключить коленвал к колёсам каким-нибудь рычагом, да желательно подлиннее, чтобы уважаемому человеку не прилагать нечеловеческих усилий и не быть случайно намотанным на какой-нибудь вращающийся поблизости вал или шкив. Разумеется, с самого начала движения необходимо ещё и за направлением и скоростью следить, для чего можно было дёргать другие рычаги и жать педали, но, чтобы не сильно путаться во всём этом многообразии рычагов и педалей, достаточно быстро на массовых транспортных средствах для контроля направления движения договорились использовать круглый руль. Это оказалось настолько удобно, что этот элемент управления долгое время существовал в неизменном виде. Последнее время предпринимается множество попыток заменить форму круглого обода на что-то новое, но фактически в основной своей массе рули всё ещё круглые. Педали тормоза и акселератора приняли узнаваемую форму совсем не сразу, но, как и руль, дошли до наших дней в виде общепринятого стандарта.
Конечно все эти механизмы постоянно совершенствовались. Одним из первых конструкцию современного автомобиля покинул «кривой стартер», применение которого не редко заканчивалось переломами рук или даже летальным исходом, особенно если он с размаху прилетал по голове. Более 100 лет назад ему на замену пришёл электрический стартер, таким образом впервые исключили механическую связь рук с коленвалом. Идея, конечно, всем сразу понравилась, но многие ещё долгое время не могли позволить себе такую дорогую роскошь, как запуск двигателя по проводам. Но, впрочем, и руки ломать достаточно быстро перестали, доработав безопасность механических систем запуска, которые долгое время параллельно существовали на самых недорогих и массовых автомобилях.
Обратная ситуация произошла с педалью акселератора. Отказаться от её механической связи с двигателем, заменив проводами, так же можно было уже более 100 лет назад. Однако эта самая механическая связь практически не имела шансов искалечить ноги водителя непосредственно педалью, поэтому никому не мешала, а некоторым даже очень нравилась! Всю историю её существования автомобили ценили за более быстрый отклик на нажатие педали акселератора. Соответственно ещё долго не находилось веских причин переходить на электронную педаль акселератора и, главное, платить за неё дополнительные деньги. Ровно до того момента, как механическое педалирование «газом» перестало укладываться в новые экологические нормы, которые стали настолько строгими, что только продвинутая электроника смогла удерживать процесс сгорания топлива в двигателе в приемлемом диапазоне выбросов вредных веществ в атмосферу.
С педалью тормоза всё было ещё интереснее. Достаточно быстро появились гидравлические системы, которые позволили лёгким нажатием на педаль остановить легковой автомобиль. Но гидравлическая система далеко не сразу стала достаточно надёжной, чтобы полностью ей доверять. В случае утечки тормозной жидкости требовались другие способы остановки, поэтому наличие независимого от гидравлики механического стояночного тормоза, так называемого «ручника», долгое время считалось обязательным. Со временем надёжность гидравлики выросла за счёт дублирования рабочих контуров и общего повышения качества системы, поэтому мы стали воспринимать гидравлику как отказоустойчивый механизм. Первым сдался стояночный тормоз, превратившись из громоздкого рычага в удобную электрическую копку, которая к тому же ещё и могла включаться автоматически, например, чтобы предотвращать откатывание автомобиля назад в случае старта движения в гору - так называемая система Auto Hold.
Из этих примеров уже можно понять, что одним из основных движущих факторов прогресса автомобилей была их безопасность. Те решения, которые давали значительное улучшение безопасности, постепенно становились стандартом отрасли, даже если существенно увеличивали сложность конструкции и соответственно стоимость автомобиля. Старшее поколение автомобилистов ещё хорошо помнит то время, когда электронная система антиблокировки (ABS) начала применяться в тормозных механизмах автомобилей. Даже на супертехнологичных по тем временам японских автомобилях она поначалу работала просто ужасно, снижая информативность педали тормоза и удлиняя тормозной путь даже при экстренном торможении - это была дорогая цена за предотвращение заносов и сохранение управляемой траектории движения. У суперпремиальных немецких моделей ABS была настроена получше, но с возрастом многие из них сдавались, а глядя на цену замены блока, большинство водителей переставало обращать внимание на красную лампу, сигнализирующую с приборной панели о критическом отказе электронного блока ABS. Благо несмотря на электронную суть антиблокировочной системы, гидравлическая связь педали с колёсами конструктивно сохранялась даже в случае полного отказа всей бортовой электроники. Короче, при умении пользоваться старой доброй гидравликой без всякой электроники можно было ездить даже безопаснее, чем с системами ABS первого поколения, но большинство людей за рулём уже не были профессиональными водителями, поэтому в среднем по статистике система ABS всё-таки давала больше безопасности. Но время шло, появились дополнительные электронные системы: курсовой устойчивости, контроля тяги, помощи при экстренном торможении и другие, которые не могли бы существовать без базовой электроники ABS. Да и сама система ABS в каждое следующее поколение начинала работать всё лучше, поэтому в какой-то момент стала обязательна для тормозов легковых автомобилей и сейчас никому и в голову не может прийти, что тормоза современного автомобиля могут работать лучше совсем без электроники.
Совсем другое дело, если мы говорим о так называемых тормозах по проводам. Такие системы разработаны для автомобилей следующих поколений, где педаль тормоза не будет иметь никакой механической или гидравлической связи с колёсами. Электрический сигнал от нажатия на педаль тормоза через микропроцессорное управление задействует множество исполнительных механизмов в тормозной системе автомобиля и в соответствии с заложенной программой управления добивается наилучших результатов за счёт высокого быстродействия и точности исполнения команд. Впервые SBC (Sensotronic Brake Controle)вышла в крупносерийное производство на Mercedes-Benz W211 в 2003 году, но был нюанс – хоть в рабочем режиме гидравлической связи с педалью тормоза уже не было, но в основе системы лежал отказоустойчивый механический узел, который в любой непонятной ситуации соединял гидравлическую систему тормозов с педалью напрямую. Внедрение новой системы не только уменьшило тормозной путь и повысило точность работы электронных помощников, но и существенно увеличило комфорт за счёт того, что работа всех этих систем перестала интенсивно стучать педалью тормоза обратно в ногу водителя. Однако с надёжностью у немцев не задалось с самого начала – ради безопасности систему разделили на более чем 10 ступеней частичной работоспособности, которые задействовались при малейших отклонения от нормальной работы и вываливали разнообразные ошибки на приборную панель. Это сделало систему действительно безопасной, но очень проблемной в эксплуатации и требующей частых визитов в сервис. Тот же принцип электронных тормозов повторили и на электромобиле Nissan Leaf в 2010 году, и в отличие от Mercedes система получилась действительно надёжная, беспроблемная и гораздо более функциональная, за счёт наличия у электромобиля возможности рекуперативного торможения. Но формально ни тот ни другой пример не является «тормозами по проводам» в абсолютном смысле.
Современная концепция торможения по проводам отличается тем, что электронная система передаёт не только сигналы, но и само тормозное усилие, а также обеспечивает необходимую степень отказоустойчивости за счёт резервирования. То есть гидравлическая система тормозов у автомобиля может отсутствовать полностью. Тормоза по проводам снижают объем и вес тормозной системы, затраты на техническое обслуживание, упрощают совместимость с системами активной безопасности и не требуют использования токсичной тормозной жидкости. Отказоустойчивость достигается за счёт резервных источников питания и нескольких независимых систем со своими контроллерами и датчиками, которые работают, одновременно контролируя работу друг друга, готовые в любой момент взять управление на себя. Электрические суппорта находятся в разблокированном состоянии только при наличии питающего напряжения и при его обрыве плавно блокируются. Как правило, для обеспечения убедительного преимущества перед гидравликой такие системы требуют 48-вольтой бортовой сети, наличия нескольких независимых источников энергии, например резервных суперконденсаторов, и специфических быстродействующих высокотемпературных датчиков силы прижима тормозных колодок непосредственно в конструкции тормозного суппорта. В отличие от стояночного «тормоза по проводам» на сегодняшний день основные системы «торможения по проводам» крупносерийно ещё не производятся, но уже анонсированы, например, на Exlantix ET7.
Система Electronic Mechanical Braking на Exlantix ET7 обещает сделать торможение исключительно электронным без использования гидравлики или пневматики. EMB обещает дать высочайшую точность управления и быстрейшие реакции, но поскольку у автомобильной промышленности ещё не было опыта крупносерийного внедрения этой технологии, то конечно сложно заранее оценить такие качества, как ресурс и надёжность новой системы. Если, как и было обещано, весной 2026 года первые владельцы в Китае начнут получать автомобили с тормозами по проводам, то мы обязательно будем пристально следить за реальным опытом эксплуатации этой системы.
Рулить по проводам оказалось гораздо проще. Ещё в 2013 году Nissan запустил в крупносерийное производство систему, которая позволяла управлять углом поворота передних колёс Infiniti Q50 без механической связи с рулём. Дублирующую механическую систему в виде рулевого вала от рулевого колеса до рулевой рейки оставили - в работу этот механизм включается аварийной муфтой автоматически, если происходит сбой в работе электронной системы. Системой управляют три аналогичных электронных блока со своим комплектом датчиков. Это упростило задачу определения, какая из систем вышла из строя. Если какие-либо датчики в системе выдали разную информацию, то среди трёх аналогичных датчиков выбираются те показания, которые совпадают хотя бы у двух из них. После обработки показаний датчиков формируется управляющий сигнал на два электромотора рулевой рейки, готовых заменить друг друга в любой момент времени. Это позволило легко интегрировать рулевое управление в системы автопилота, уменьшить число оборотов руля от упора до упора и разгрузить руль от нежелательных вибраций от дорожного полотна. Впрочем, искусственная обратная связь в системе присутствует, она проходит через электронные фильтры и её реализует дополнительный электропривод на рулевой колонке. Похожая логика работы, но уже без механической подстраховки была реализована инженерами Tesla в Cybertruck, о чем мы уже рассказывали подробнее.
1 июля 2026 года в действие вступает новый китайский национальный стандарт для систем рулевого управления транспортных средств. Он отменяет прежнее требование к обязательной механической связи руля и колес и допускает использование технологии полного электронного управления «по проводам» - "steer-by-wire". Причём серийные автомобили с такими системами у китайцев уже есть, например, IM L6 или Nio ET9. Новый документ даёт инженерам большую свободу в компоновке салона автомобиля чтобы сделать его более удобным. Управление так же должно стать более совершенным, так как система позволяет изменять передаточное отношение руля и остроту его реакции в широких диапазонах. Этот стандарт концентрируется на функциональной безопасности и требует, чтобы электронные системы рулевого управления так же соответствовали уровням безопасности международного стандарта ISO 26262. Теперь все производители должны будут в обязательном порядке проходить стандартные протоколы испытаний на отказы по заданным сценариям для систем рулевого управления. Обязательным становится наличие оповещения об уровне деградации системы, чтобы возможный отказ не был неожиданностью, а был заблаговременно предотвращён с очередным визитом в сервис на ТО. Отдельный акцент сделан на надёжности программного обеспечения, поскольку такие системы полностью зависят от электронных блоков управления.
Очевидно, что основную выгоду от полного перехода на управление по проводам получают умные электромобили с продвинутыми системами автономного управления, большим углом поворота одновременно передних и задних колёс, которые эксплуатируются преимущественно в очень плотном городском трафике. Уровень комфорта так же будет существенно повышаться. Но есть и проблемы, которые ещё предстоит решить и доказать правильность подхода на практике. Например, стоит ли ограничивать скорость поворота рулевых колёс? Инженеры Tesla в Cybertruck очевидно по соображениям безопасности решили ограничить предельную скорость, с которой колёса могут изменять угол поворота. Это не только предотвращает заносы, крены или даже опрокидывание тяжелого и высокого автомобиля, но и делает возможным кратковременную рассинхронизацию положения руля и колёс автомобиля при особенно активном рулении. То есть на доли секунды возможно возникновение ситуации, когда руль уже повёрнут вправо, а колёса ещё повёрнуты влево, что может создавать ощущение плохой отзывчивости при быстром вращении рулевого колеса. Впрочем, такого рода настройки легко могут быть скорректированы новой прошивкой по воздуху.
Что касается физической безопасности управления по проводам, то нет никакой проблемы сделать систему даже надёжней механической. Ведь самолёты уже давно управляются по проводам без физической связи исполнительных механизмов с органами управления в кабине пилота. Помимо продвинутых систем автоматизации процесса полёта это даёт ещё и «защиту от дурака» которая не позволяет пилотам выходить за рамки безопасных нагрузок в критических углах атаки, перегрузках или скорости полёта воздушного судна. В продвинутых системах с управлением по проводам, где полностью отсутствуют механические дублирующие системы, на первый план вышли вопросы совершенства программного обеспечения и его защита от внешних атак. Особенно это актуально в системах, которые постоянно подключены к глобальной сети. Ещё на этапах проектирования системы управления и непосредственного написания программного кода необходим всесторонний анализ уязвимостей, которые потенциально могут привести к потере возможности управления из-за хакерской атаки на всю архитектуру программно-аппаратного комплекса, например, с целью перехвата управления. Ведь изначально предотвратить саму возможность атак намного правильнее, чем потом через экстренную рассылку обновлений затыкать обнаруженные дыры.
Этот путь окончательного перехода на софт и провода, очевидно, автомобильной отрасли ещё предстоит пройти в ближайшем будущем. И если раньше мы ориентировались на передовую инженерию японской, немецкой или американской автомобильной промышленности, которая внедряла новые прогрессивные стандарты, то сейчас всё внимание сосредоточено на Китае. Несмотря на то, что сама по себе идея управления по проводам совершенно точно зародилась за пределами Китая, уже нет никакого сомнения в том, что основное крупносерийное развитие она получит именно на внутреннем рынке Китая и будет отрегулирована именно китайскими стандартами. Но это совершенно не означает, что такие традиционные гиганты индустрии как ZF или Brembo окажутся вне игры. Они тоже ведут активные разработки и уже заявили о готовности перевести свои системы на провода. Не исключено, что именно эти бренды мы увидим в числе первых среди компонентов, соответствующих новым китайским стандартам. Так же, как и во многих других сферах, все инновации будут развёртываться среди относительного небольшого числа энтузиастов – техно-гиков, предпочитающих самые новые и продвинутые продукты. Благодаря им будут оперативно совершенствоваться алгоритмы и аппаратная часть, что в конечном итоге позже позволит сделать полное управление по проводам действительно массовым. Так что, если вы из числа таких энтузиастов – самое время присмотреться к новинкам китайского автопрома, а если вам важна механическая связь с основными органами управления автомобилем – существует ещё достаточно моделей, которые это могут вам дать, и в ближайшие несколько лет такие модели совершенно точно ещё будут существовать. Несмотря на всё ускоряющийся темп внедрения инноваций, далеко не все автопроизводители даже в Китае полностью и безоговорочно их принимают, а кроме того, уже даже появились примеры отката к старой механике по требованиям регулирующих органов, как произошло в этом году с электронными дверными ручками. Так что ставить точку в вопросе управления автомобилем по проводам пока рановато, будем внимательно следить за развитием событий.
