עשר שנים לאחר שניסאן ניסתה, ונכשלה, להציע טכנולוגיית "היגוי על-ידי חוט" במקום היגוי רגיל, וחודשים ספורים לאחר שטויוטה הדגימה מערכת עובדת כזאת בפני עיתונאי רכב מכל העולם, מבטיחה יצרנית הרכב הגדולה ביפן להציע מערכת steer-by-wire כבר בשנה הקרובה בדגמים החשמליים שלה ושל לקסוס.

לניתוק פיזי של גלגל ההגה מן הגלגלים יש מספר יתרונות אפשריים, ואם לשפוט על-פי מספר החברות הגדולות ששוקדות על פיתוח מערכות כאלה נראה שזה תופס תאוצה שטרם נראתה כמותה. עם זאת, במקביל עולים לא מעט חששות – ולא רק בקרב "חובבי הגה".

כרונולוגית, היגוי "באמצעות חוט", כלומר שליטה בהיגוי הרכב על-ידי מערכת אלקטרונית-ממוחשבת שמחליפה קשר מכאני-פיזי – קיים בעולם כבר כמעט שני עשורים ואף מיוצר בסדרות קטנות עבור יישומים ספציפיים כמו מכוניות מירוץ, למשל בפורמולה 1 ובסדרת מרוצי הסלון הגרמנית DTM.

ניסאן, כאמור, הציעה היגוי באמצעות חוט כאופציה באינפיניטי Q50 ו-Q60 כבר בשנת 2014, אולם די מהר היא הפסיקה את הייצור שלה בהיעדר ביקוש. גם מרצדס וב.מ.וו מציעות מערכת כאלה אבל רק במספר מאד מצומצם של דגמי ספורט יקרים.

העובדה שדווקא טויוטה ממצבת את עצמה כחלוצה לפני כל יצרניות היוקרה מעניינת מפני שטכנולוגיות מתקדמות ויקרות מופיעות בדרך כלל בעולמות היוקרה לפני שהן מחלחלות אל מותגים עממיים. סיבה אפשרית ראשונה לכך היא קצת אגו – עוד ניצחון קטן על ניסאן, וסיבה אפשרית אחרת היא הדגש שטויוטה שמה כעת על תחום הרכב החשמלי. אז מה זה אומר לגבי הסיכוי לפגוש 'היגוי על-ידי חוט' במכונית החדשה הבאה שלנו, למה בכלל צריך את זה, ומה ההבדל בין "היגוי חשמלי" שקיים כיום כמעט בכל מכונית חדשה לבין "היגוי חוטי"?

חוטים, ולא מתימן

היגוי "קלאסי" ברכב מבוצע באמצעות מוט שאל קצה אחד שלו מחובר גלגל הגה והקצה האחר מסובב "מסרק" שמכוון את זווית ההיגוי של הגלגלים הקדמיים. כדי להקל על פעולת ההיגוי מוגבר הלחץ שמפעילות ידי הנהג באמצעות הגברה הידראולית, אבל זה כמעט שלא פוגע במשוב הרב שהנהג מקבל דרך ההגה לגבי מה שמתרחש על הכביש. בעשורים האחרונים הוחלפו רוב מערכות ההיגוי ההידראוליות במערכות חשמליות קומפקטיות וקלות שבהן מחליף מנוע חשמלי את המערכת ההידראולית, וזה חוסך מקום, משקל ואנרגיה. הגברת היגוי חשמלית פגעה במשוב שנהג מקבל מן הכביש, ובמקור היא לא נועדה לשלוט בעצמה בהיגוי.

אבל מרגע שמנוע חשמלי מסובב את מוט ההיגוי נוצרה הזדמנות להשתמש בו כדי להשפיע על ההיגוי, וזו מנוצלת על-ידי מערכות הסיוע לנהיגה – למשל במרכוז נתיב הנסיעה ובהעברת סוגי רטט שונים אל ידי הנהג כדי לייצר התרעות.

האלקטרוניקה כיום אמנם יכולה להשתלט על ההיגוי ובמידה מסוימת גם מכוונת את הרכב, אבל "המילה האחרונה" נמצאת בידיו של הנהג, תרתי משמע, כלומר שהוא יכול להתגבר על פעולות מערכות הסיוע למיניהן, לסובב את ההגה ולשלוט בכיוון הרכב.

גם מערכת "היגוי על-ידי חוט" (steer-by-wire) מסובבת ומכוונת את הגלגלים על-ידי מנוע חשמלי אלא שהמנוע הזה מקבל פקודות רק ממחשב ולא מן הידיים של הנהג, לפחות לא באופן ישיר. הנהג אמנם מעביר פקודה למחשב אבל אין לו אפשרות מעשית להתגבר על ה"החלטות" של המחשב ועל ההנחיות החשמליות שנשלחות למערכת ההיגוי. נשמע מפחיד? אולי, אבל אפשר להרגיע קצת את הלחץ כאשר זוכרים שרוב המטוסים האזרחיים הגדולים, וכל מטוסי הקרב מן הדורות האחרונים, נשלטים גם הם בדיוק באותו אופן. מה שמזיז את הכנפונים שאחראים לשינויי הכיוון של כלי הטייס הם מנועים שנשלטים על-ידי מחשבים.

בידיו של טייס בימינו נמצאים הגאים ומצערות אשר מבחינה רעיונית לא שונים מן ההגאים והבקרים שמשמשים במשחקי קונסולות ומחשב למיניהם, או בסימולטורים של נהיגה. כך גם במכוניות עם "היגוי חוטי": גלגל ההגה מחובר לסט חיישנים שמזהים את הכיוון שאליו הנהג מכוון את ההגה, וגם את עוצמת ומהירות הסיבוב של גלגל ההגה. מכאן והלאה – ההגה נמצא בידיים של האלגוריתמיקה, והמחשב מחליט איך לשקלל את מהירות הנסיעה, עוצמת המנוע, זוויות הכביש ורמת האחיזה של האספלט ולקבוע בהתאם למכלול כולו את זווית ההיגוי המדויקת.

למה צריך את כאב הראש הזה?

כל חובב הגה יודע שהיגוי הוא אחד ההיבטים הבסיסיים והאינטימיים ביותר של חוויית נהיגה, וחלק מהותי בקשר החווייתי בין אדם למכונה. כל מי שזכה לנהוג במכוניות "אמיתיות", לפני שהאלקטרוניקה השתלטה לנו על ההגה, מכיר את הרעידות הקלות שמכילות המון מידע חשוב.

לפני עשר שנים סיפרו לנו אנשי אינפיניטי שהם פיתחו את מערכתDirect Adaptive Steer (DAS) שלהם בסיוע אחד הגיבורים שלנו – נהג הפורמולה 1 סבסטיאן ווטל, אבל זה פחות או יותר היה הדבר המשכנע היחיד במערכת שלהם. תחושת משוב נורמלית לא הייתה שם, וספק אם אפשר בכלל לייצר תחושה מהימנה במערכת כזאת.

כמו כל המערכות האלקטרוניות שמחליפות בימינו מערכות מכאניות – גם להיגוי באמצעות חוט יש מחיר והוא עלול להיות יקר. מערכות היגוי מכאניות נחשבות לאמינות ולמעט "כיוון פרונט" הן לא דורשות תחזוקה. הגברת ההיגוי החשמלית כן סובלת מידי פעם מתקלות יקרות, והיגוי באמצעות מחשב דורש מערכת עוד יותר מתוחכמת ויקרה וזה עלול לייקר מאד את עלויות התחזוקה, בעיקר ככל שכלי הרכב יתיישנו.

וזה לא הכל. זוכרים את בואינג 737 "מקס"? זוכרים את באג התוכנה שגרם להתרסקות של שני מטוסים כאלה ובעקבות זאת לקרקוע של כל האחרים? כעת תארו לעצמכם מצב בו הטכנולוגיה בוגדת בנו – בין אם בגלל באג תוכנה ובין אם בגלל השתלטות עוינת של האקר על מחשבי הרכב. האם אפשר באמת לתת את ההגה "לידיים" של מחשב?

התשובה נעוצה כנראה בעובדה שלהיגוי על-ידי חוט יש מספר יתרונות מעניינים בתחומי הבטיחות, חיסכון בדלק, גמישות העיצוב של כלי רכב והרחבת היכולות של מערכות סיוע לנהיגה.

מוט ההגה שממוקם לפני הנהג הוא אחד האלמנטים שגורמים לפגיעות קטלניות בתאונות חזיתיות, וזה נכון גם אחרי שמוטות אלה עוצבו כך שיקרסו בעת תאונה. כאשר אין מוט אין גם מה שיפגע בנהג, ולא נדרשת הנדסה יצירתית.
יתרונות בטיחות נובעים גם מכך שמערכות הסיוע לנהיגה, ובעתיד מערכות נהיגה אוטונומית, יכולות לכוון את המכונית לכיוון נכון ולא אל מה שנתקע לנהג היסטרי בשדה הראיה. זאת כמובן נקודה שאפשר להתווכח עליה: יש שיאמרו שמערכות הסיוע הנוכחיות עדיין לא בשלות מספיק כדי להחליט עבורנו, לכן רק נניח כאן את הטיעון הזה בלי להתווכח לגביו.

היגוי באמצעו חוט יכול לשנות מספר מאפייני היגוי חשובים – החל מ"משקל" ההיגוי בידי הנהג וה"מהירות", שלו, דרך יחס ההעברה בין זוית הכיוון של ההגה לזווית ההיגוי בפועל – למשל כפונקציה של מהירות הנסיעה, ואפשר להפוך את ההיגוי למהיר הרבה יותר ב-10-20 מעלות הסיבוב האחרונות וכך לאפשר לנהגים לבצע תמרוני חניה מורכבים בלי להוריד ידיים מן ההגה.

יתרון מוחלט נובע מכך שמערכת היגוי על-ידי חוט חוסכת את רוב המשקל של מערכת ההגה, ולמרות שלא מדובר בחיסכון עצום – כל גרם מיותר של משקל רכב משפיע לרעה על צריכת האנרגיה והביצועים שלו.
הסרת מוט ההגה מאפשרת למעצבי הרכב גמישות עיצובית עצומה, עד כדי כך שאפשר אפילו להזיז את ההגה לצד השני של תא הנוסעים (יחד עם הדוושות שגם הן יהיו בעתיד בקרי מחשב) ולעבור בין אנגליה לצרפת עם מכונית שמתאימה לנהיגה גם בצד הנכון של הכביש וגם בצד הלא נכון.

הנה זה בא

טכנולוגיה חדשה יכולה להיות מרגשת ומרתקת ויכולה גם להיות מפחידה, אבל כשהיא באה היא באה וצריך להיות מוכנים לקראתה. נכון להיום מתירות התקנות בסין, יפן ואירופה לעשות שימוש במערכות היגוי על-ידי חוט ברכב, ואילו התקינה האמריקנית לא שוללת את זה במפורש. כל זה נכון כל עוד שהטכנולוגיה עובדת בלי בעיות. אבל מה לגבי מצב שיש בעיות? מה הם אמצעי ההגנה שנדרשים או יידרשו בעתיד ממערכות כאלה?

ניסאן, כאמור, בנתה בשעתו מערכת הגנה שהתבססה על… מוט היגוי ומצמד: ברגע שמשהו משתבש המצמד אמור לחבר בחזרה את ההגה לגלגלים דרך המוט. זה נחמד, זה מרגיע, אבל זה גם הופך את המערכת כולה למיותרת, כי מה התועלת במערכת "ללא מוט" עם מוט?

במערכת של טויוטה אין אמצעי הגנה שפותר סיטואציה שבה מתקלקל, למשל, המנוע החשמלי שמסובב את הגלגלים, אבל יש להם מספר מנגנוני הגנה למקרה שהמערכת מאבדת את זרם החשמל שלה. סביר שבעתיד תהיה תקינה יותר ספציפית שתדרוש הגדרה ברורה של אמצעי ההגנה והגיבוי של מערכות כאלה.

עם השקתה של bZ4X הבטיחו אנשי טויוטה להציע את המערכת כבר השנה אך כעת הם טוענים שהם ניצלו את החודשים האחרונים כדי לבצע שדרוגים חשובים למערכת, שאותה הם מכנים One Motion Grip. כעת הם מבטיחים שהיא מספקת "תחושה קלה ומוכרת יותר" ללקוחות ולפי הצהרתם יספקו אותה כבר במהלך 2024 – מה שאומר שטויוטה עוקפת בסיבוב את כל יצרניות היוקרה.

היעד העיקרי של מערכות כאלה, גם אצל טויוטה, הוא פלטפורמת ההנעה החשמלית שעליה מתוכנן מגוון רחב של מכוניות, ואם מעצבי הפנים שלהם לוקחים בחשבון את היתרונות של המערכת אנחנו עשויים לפגוש אצלם פריצות דרך מסקרנות ומעניינות בעיצוב תא הנוסעים וסביבת הנהג.

היגוי באמצעות חוט צפוי לתפוס תאוצה בשנים הבאות גם מפני שמספר ספקיות משנה גדולות מושקעות בפיתוח שלו. באירופה, למשל, מתנהל מאבק איתנים בין 'בוש' – יצרנית החלקים לרכב הגדולה ביותר בעולם, לבין אחת המתחרות-מבית שלה, חברת ZF הגרמנית, ושתיהן הכריזו שיש להן ביד מוצרים עובדים.

בוש, שלחוצה להביא הישגים לפני ZF, חתמה לא מכבר על הסכם לשיתוף פעולה עם חברת הסטארט-אפ Arnold NextG שהוקמה לפני כשנתיים כדי להתמחות באופן ספציפי בתחום הזה. למקימי החברה יש ניסיון של שני עשורים עם מערכות כאלה והם מעריכים שה"זמן לכביש" שלהם יהיה קצר מאד.

ZF מצידה פרסמה בשנה שעברה שהיא חתמה על מספר חוזי אספקה משמעותיים עם מספר יצרניות רכב גדולים" עבור מערכת היגוי אחר חוט משלה. לא מיותר להזכיר ש-ZF פיתחה ומייצרת מערכות אלקטרוניות להיגוי של הגלגלים האחוריים, או Active Kinematics Control (AKC) כפי שהם מכנים אותה, ואלה פועלות ללא כל בעיות ידועות מזה מספר שנים בתיאום מוחלט עם מערכות הסיוע לנהיגה ברכב.

שחקנית מעניינת נוספת בשוק הזה היא טסלה אשר רשמה בחודש יוני האחרון פטנט על מערכת היגוי חדשה, וזאת כמעט שלוש שנים לאחר שהחברה הושיבה צוות מהנדסים ייעודי לפרויקט הזה. אילון מאסק הבטיח כבר לפני כשנתיים שטסלה עובדת על היגוי פרוגרסיבי באמצעות חוט.

בתיאור הפטנט של טסלה, אגב, נכתב בשעתו שהמערכת כוללת מכלול מפעיל (גלגל הגה) עם שני בקרים ומכלול היגוי עם שני מנועים, בקרים מבודדים, שני מכלולי כוח נפרדים, שתי רשתות תקשורת נפרדות עם שתי רשתות חיווט נפרדות, ושלוש רשתות תקשורת בין כל צומת במערכת ההיגוי. היתירות של כל הרכיבים האלה נועדה להבטיח פעולה תקינה בכל מצב וזה בהחלט מרגיע, אבל גם מציג את המורכבות של מערכת שלוקחת לך את ההגה מהידיים.