ABSTRAKT ABSTRACT KLÍČOVÁ SLOVA KEYWORDS

ABSTRAKT, KLÍČOVÁ SLOVA

ABSTRAKT Tato práce popisuje na základě rešerše současné asistenční systémy řidiče. V první části jsou rozebrány snímače asistenčních systémů. V druhé části jsou podrobně popsány asistenční systémy včetně zmínky o jejich vlivu na aktivní bezpečnost vozidla, jejich zastoupení v legislativě a odhadu jejich dalšího vývoje.

KLÍČOVÁ SLOVA asistenční systémy řidiče, aktivní bezpečnost vozidla

ABSTRACT This thesis presents a research of current driver assistance systems. First part of thesis describes sensors for driver assistance systems. Driver assistance systems are described in second part of this thesis, which also includes mention about their influence in active vehicle safety, their representation in legislature and estimation of their future development.

KEYWORDS driver assistance systems, active vehicle safety

BRNO 2011

BIBLIOGRAFICKÁ CITACE

BIBLIOGRAFICKÁ CITACE BLAŽEK, J. Pokročilé asistenční systémy řidiče. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 2011. 48 s. Vedoucí diplomové práce Ing. Petr Hejtmánek.

BRNO 2011

ČESTNÉ PROHLÁŠENÍ

ČESTNÉ PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že tato práce je mým původním dílem, zpracoval jsem ji samostatně pod vedením Ing. Petra Hejtmánka a s použitím literatury uvedené v seznamu.

V Brně dne 23. května 2011

…….……..………………………………………….. Jakub Blažek

BRNO 2011

PODĚKOVÁNÍ

PODĚKOVÁNÍ Tímto bych chtěl poděkovat Ing. Petru Hejtmánkovi za cenné připomínky a rady při vypracování bakalářské práce.

BRNO 2011

OBSAH

OBSAH Úvod ......................................................................................................................................... 10 1.

Aktivní bezpečnost motorového vozidla .......................................................................... 11

2.

Asistenční systémy v automobilech ................................................................................. 12 2.1.

Asistenční systémy pro bezpečnou jízdu vozidla ...................................................... 12

2.2.

Asistenční systémy podporující řidiče ....................................................................... 12

2.3.

Asistenční systémy řidiče z oblasti podélné regulace vozidla: .................................. 13

2.4.

Asistenční systémy z oblasti příčného vedení vozidla: ............................................. 13

3.

Snímače pro asistenční systémy ....................................................................................... 14 3.1.

Infračervené snímače ................................................................................................. 14

3.2.

Ultrazvukové snímače................................................................................................ 15

3.3.

Radarové snímače ...................................................................................................... 17

3.4.

Laserové snímače ....................................................................................................... 17

3.5.

Videosenzory ............................................................................................................. 18

4.

Adaptivní systémy pro udržování bezpečného odstupu ................................................... 20 4.1.

Tempomat .................................................................................................................. 20

4.2.

Asistenční systémy ACC pro udržování bezpečného odstupu .................................. 21

4.3.

Asistenční systémy ACCplus, ACC FSR, F2S .......................................................... 22

5.

Protiblokovací a protiprokluzové systémy, stabilizace ESP ............................................ 24 5.1.

Protiblokovací systém ABS ....................................................................................... 24

5.2.

Elektronická uzávěrka diferenciálu EDS ................................................................... 26

5.3.

Protiprokluzový systém ASR..................................................................................... 27

5.4.

Elektronické rozdělování brzdné síly EBD ............................................................... 28

5.5.

Elektronický stabilizační program ESP ..................................................................... 28

6.

Brzdový asistenční systém, automatické nouzové brždění .............................................. 32 6.1.

Brzdový asistenční systém ......................................................................................... 32

6.2.

Systém automatického nouzového brždění................................................................ 32

7.

Osvětlovací systémy, noční vidění a zobrazovač HUD ................................................... 34 7.1.

Adaptivní světlomety ................................................................................................. 34

7.2.

Inovativní zdroje osvětlení vozidla ............................................................................ 36

7.3.

Systémy pro noční vidění .......................................................................................... 37

7.4.

Zobrazovač virtuálního obrazu Head – Up Display .................................................. 38

8.

Asistenční systémy pro zmenšení slepého úhlu ............................................................... 40

9.

Asistenční systémy udržování vozidla uprostřed jízdního pruhu ..................................... 41

10.

Asistenční systémy usnadňující parkování .................................................................... 42

11.

Asistenční systémy pro jízdu do kopce a z kopce ......................................................... 44

BRNO 2011

8

OBSAH

11.1.

Asistenční systémy pro jízdu do kopce .................................................................. 44

11.2.

Asistenční systémy pro jízdu z kopce .................................................................... 45

12.

Asistenční systémy a legislativa .................................................................................... 46

Závěr ......................................................................................................................................... 47

BRNO 2011

9

ÚVOD

ÚVOD Asistenční systémy řidiče jsou již dnes samozřejmostí u každého automobilu, protože výrazně podporují aktivní bezpečnost vozidla a tím i bezpečí řidiče a ostatních účastníků silničního provozu. Jejich zavedení výrazně snížilo počet dopravních nehod. Studie uvádějí, že jejich počet klesl až o 40 %. Některé asistenční systémy jsou rozšířeny ve všech cenových třídách vozidel (např. ABS), neboť mají velký vliv na bezpečnost provozu vozidla. Asistenční systémy, které pouze zvyšují jízdní komfort nebo potřebují pro svůj provoz drahé snímače a elektroniku, jsou rozšířeny jen u vozidel střední a vyšší třídy. Na závěr práce jsou asistenční systémy shrnuty a je odhadnut jejich vývoj do budoucnosti, který je doposud omezen legislativou. Tématu asistenčních systémů a legislativy je v práci také věnován odstavec.

BRNO 2011

10

AKTIVNÍ BEZPEČNOST MOTOROVÉHO VOZIDLA

1. AKTIVNÍ BEZPEČNOST MOTOROVÉHO VOZIDLA Tímto pojmem je myšlen soubor systémů, technických prvků a vlastností vozu, které předcházejí vzniku dopravní nehody. K aktivní bezpečnosti vozidla nejvíce napomáhají kvalitní brzdy, protiblokovací systém, systémy jízdní stability a protiskluzový systém. Nesmíme ale zapomínat, že značnou roli hraje i pohodlí řidiče, jízdní a dynamické vlastnosti vozidla. Z hlediska pohodlí řidiče je nutné, aby měl na dosah všechny ovládací prvky vozidla a zároveň měl dostatečný výhled na všechny strany. Svůj vliv na pohodlí má jistě i vhodná regulace teploty uvnitř vozidla. Co se týče jízdních a dynamických vlastností vozidla, tak je jisté, že největší vliv bude mít, zda je vozidlo dobře a předvídatelně řiditelné ve všech situacích, poslušně reaguje na pokyny řidiče a snadno překonává nerovnosti vozovky. Z hlediska dynamiky je důležité, aby vozidlo bezpečně zrychlovalo a zpomalovalo v kritických situacích. V neposlední řadě má svůj vliv na aktivní bezpečnost motorového vozidla správná funkce předepsaného vnitřního a vnějšího osvětlení vozu.[4] Aktivní bezpečnost motorového vozidla se dělí na čtyři základní skupiny: Jízdní bezpečnost – vlastnosti zmenšující jízdní nedostatky (např.: odpružení, směrová stabilita vozidla, dobré brzdné vlastnosti). Kondiční bezpečnost – soubor opatření zajišťující jízdní pohodlí. Jde zejména o udržování vhodného mikroklima pomocí větrání či klimatizace, omezení hladiny hluku a o komfortní a ergonomické sezení. Pozorovací bezpečnost – tato skupina aktivní bezpečnosti se týká dobrého výhledu z vozidla ve všech směrech, dobrého osvětlení vozovky. Prvkem pozorovací aktivní bezpečnosti je dokonce i barva vozidla. Ovládací bezpečnost – do této skupiny patří například umístění ovladačů z hlediska dosažitelnosti a možné nechtěné aktivaci/deaktivaci či záměně. Dále sem lze zahrnout kontrolní a signalizační zařízení[3] Do prvků aktivní bezpečnosti vozidla se řadí i asistenční systémy řidiče, které jsou podrobněji rozebírány v této bakalářské práci.

BRNO 2011

11

ASISTENČNÍ SYSTÉMY V AUTOMOBILECH

2. ASISTENČNÍ SYSTÉMY V AUTOMOBILECH Asistenční systémy řidiče (angl. Driver Assistance Systems – DAS) upozorňují řidiče na nebezpečné situace a v naléhavých případech dokonce samostatně zasahují do jízdního manévru, čímž zajišťují větší bezpečnost provozu vozidla. Mezi asistenční systémy patří například elektronické stabilizační systémy ESP, které se stále vyvíjejí a zdokonalují. Dále se mezi ně řadí i skutečné asistenční systémy jako například parkovací asistenční systém, adaptivní regulace rychlosti a identifikace jízdního pruhu. Skutečné asistenční systémy řidiče jsou ty, které zamezují nebezpečným situacím dříve, než nastanou.[1] Asistenční systémy lze dělit do dvou skupin: • •

Asistenční systémy pro bezpečnou jízdu vozidla Asistenční systémy podporující řidiče

2.1. ASISTENČNÍ SYSTÉMY PRO BEZPEČNOU JÍZDU VOZIDLA Tyto systémy působí v kritických situacích přímo, aniž by řidič mohl zabránit jejich působení a působí tak, že to řidič případně vůbec nepozná a považuje účinky systémů na chování vozidla za normální. Systémy pro bezpečnou jízdu vozidla musejí pracovat rychle a precizně. Z tohoto důvodu jsou řízena mikropočítači. K těmto systémům se řadí například:[1] • • • • • • •

Protiblokovací systém ABS Protiprokluzový systém ASR Elektronická stabilizace jízdy ESP Brzdový asistenční systém BA Elektronická distribuce brzdné síly EBV/EBC Aktivní stabilizace podvozku AFS Systémy pro automatické nouzové brždění ABN

2.2. ASISTENČNÍ SYSTÉMY PODPORUJÍCÍ ŘIDIČE Nepřímé podpůrné systémy, které informují o situaci a upozorňují řidiče na možná nebezpečí. Díky těmto systémům získává řidič větší přehled o dopravní situaci a může tak činit lepší rozhodnutí. Tyto systémy, na rozdíl od asistenčních systémů pro bezpečnou jízdu vozidla nemají kontrolu nad vozidlem a mohou být kdykoliv odpojeny. Řadí se sem například:[1] • • • • •

Adaptivní kontrola vzdálenosti ACC Virtuální zobrazovač HUD Infračervené noční vidění Asistenční systém udržování jízdního pruhu LDW, kontrola „mrtvého úhlu“ Parkovací asistenční systém APS

BRNO 2011

12

ASISTENČNÍ SYSTÉMY V AUTOMOBILECH

• • • • •

Navigační systém GPS Aktivní světlomety Systém rozpoznávání dopravních značek Kontrola (a zamezení) mikrospánku

Asistenční systémy je možno rozdělit i podle způsobu zásahu do řízení vozidla: • Stabilizace – systémy zabraňující smyku (ABS, ESP,…) • Řízení – systémy asistující při rutinních činnostech řidiče (např. ACC) • Navigace – systémy, které mají za úkol dovést řidiče do zvoleného cíle Asistenční systémy lze také rozdělit podle stupně automatizace. Pak dostáváme následující kategorie: • • • •

Informující systémy – poskytují informace, které řidič sám nezachytí (např. LDW) Servosystémy – tyto systémy ulehčují a optimalizují jednání řidiče Automaticky intervenující systémy – tyto systémy zasahují do provozu vozidla a vyrovnávají nedostatečnost řidiče při řízení vozidla (ABS, ESP) Automaticky jednající systémy – jsou iniciovány řidičem a provádějí akce podle jeho řízení a zadání (např. Cruise Control)

2.3. ASISTENČNÍ SYSTÉMY ŘIDIČE Z OBLASTI PODÉLNÉ REGULACE VOZIDLA: • • • • •

Tempomat Criuse Control (CC) Active/Adaptive Cruise Control (ACC) ACC Stop & Go iBrake nebo Brems – Assistent PLUS

2.4. ASISTENČNÍ SYSTÉMY Z OBLASTI PŘÍČNÉHO VEDENÍ VOZIDLA: • • •

Lane Departure Warning (LDW) Lane Change Assistant (LCA) Semiautonomní zaparkování

BRNO 2011

13

SNÍMAČE PRO ASISTENČNÍ SYSTÉMY

3. SNÍMAČE PRO ASISTENČNÍ SYSTÉMY Asistenční systémy pro svou funkci používají různé snímače. Určité typy snímačů pracují na určité maximální vzdálenosti, ale každý typ má specifický vyzařovací diagram. Což znamená, že daný snímač má schopnost pokrýt pouze část prostoru před a kolem vozidla. Proto se využívá kombinace různých druhů snímačů, aby navzájem doplnily své nedostatky v pokrytí prostoru a společně vytvořily kolem vozidla bezpečnostní pás.[1] Pro vozidlové asistenční systémy se používají snímače radarové, infračervené, laserové, ultrazvukové a videokamery. Systémy, které spolu s elektronikou a softwarem zajišťují sledování situace před vozidlem: • • • •

77 Ghz Long Range Radar (dosah > 150 m) infračervená kamera (noční vidění, dosah < 150 m) video (střední dosah < 80 m) ultrazvuk (oblast kolem vozidla < 30 m)

Obr.3.1. Systémy detekce okolí vozidla a jejich délkový rozsah.[7]

3.1. INFRAČERVENÉ SNÍMAČE Infračervené (InfraRed, zkráceně IR) záření je elektromagnetické vlnění s větší vlnovou délkou než viditelné světlo (tj. více než 780 nm), ale zároveň s kratší vlnovou délkou než mikrovlny. IR záření se dělí na jednotlivá pásma, jejichž hranice nejsou jednoznačně vymezena. •

blízké infračervené záření neboli NIR (IR – A podle normy DIN), 0,76 – 1,4 µm

BRNO 2011

14


• • • •

IR kratké vlnové délky neboli SWIR (IR – B podle DIN), 1,4 – 3 µm IR střední vlnové délky neboli MWIR (IR – C podle DIN), 3 – 8 µm IR dlouhé vlnové délky neboli LWIR (IR – C podle DIN), 8 – 15 µm dlouhé infračervené záření neboli FIR, 15 – 1000 µm

Infračervenými snímači se snímá: • •

vyzařování IR paprsků z povrchu pozorovaného objektu odražené žáření z povrchu sledovaného objektu, kterému je dodávána energie z vnějšího zdroje (např. zábleskové lampy, infrazářiče, laser )[5]

Vyzařované nebo odražené infračervené záření povrchu sledovaného objektu se převádí na obrazový signál, který se zobrazuje na monitoru. Obraz na monitoru je složen z mnoha odstínů, z nichž každý znamená určitý teplotní rozsah. Vyhodnocením obrazu lze získat řadu informací o různých jevech, které souvisí se změnou teploty. Snímací kamery pracují buď na principu tepelných snímačů, kde při absorpci fotonů dochází k oteplení citlivé části senzoru a následně je pohlcená energie vyhodnocena nepřímo přes senzory teploty nebo jako kvantové snímače s vyhodnocením infračerveného záření přes fotoelektrický jev v polovodičích. Obrazový záznam umožňuje okamžité zachycení teplotních polí využitím citlivosti speciálních fotografických emulzí na různé vlnové délky dopadajícího infračerveného záření. Na snímání v daleké infračervené oblasti se používají složité detektory, které zachycují vlastní infračervené záření těles s teplotou vyšší než absolutní nula. Snímané záření je převáděno na elektrický signál, který je následně digitalizován. Snímače musí být chlazené pod teplotu snímaného objektu, aby se přístroj nezahltil vlastním tepelným zářením. U automobilových asistenčních systémů se infračervené snímače používají k monitorování prostoru před vozidlem za zhoršených podmínek viditelnosti (tma, mlha, déšť, sněžení). Dění před vozidlem, které je nasnímáno těmito senzory, se zobrazuje na obrazovce v kabině řidiče. Infračervené kamery mají také využití při monitorování stavu řidiče.[1]

3.2. ULTRAZVUKOVÉ SNÍMAČE Snímače tohoto typu pracují na vyhodnocování ultrazvukového paprsku, který je emitován vysílačem. Hlavním poznatkem, díky kterému se využívá ultrazvuku, je ten, že ultrazvukové vlny se v prostoru odrážejí od předmětů. Zařízení využívající ultrazvuk pro detekci předmětů se nazývá Sonar (SOund Navigation And Ranging – zvuková navigace a zaměřování). Princip práce ultrazvukových snímačů je měření času od vyslání zvukového signálu do příjmu jeho odraženého signálu od objektu. V závislosti na naměřeném čase se vypočítává vzdálenost od objektu.

BRNO 2011

15


Většina materiálů odráží zvukové vlny a díky tomu je lze bez obtíží detekovat. Objekt může být jakéhokoliv tvaru a barvy, lze změřit i objekty o průměru asi 0,7 mm. Ovšem některé materiály dokáží pohlcovat zvukové vlny (např. pěnová guma) a lze je detekovat pouze v omezeném rozsahu vzdáleností. Snímače mohou být libovolně upevněny, zaleží především na poloze snímaného objektu. Vysílaný zvukový paprsek lze směrovat pomocí směrových ploch, ale za cenu snížení maximální vzdálenosti jeho dosahu. Ultrazvukový signál, který je vysílán snímačem bývá kódován, aby nezpůsoboval rušení. Frekvence signálu je nejčastěji v rozsahu stovek kHz. U automobilových asistenčních systémů se ultrazvukových snímačů používá u systémů usnadňujících parkování. Ultrazvukové snímače u těchto systémů zajišťují kontrolu prostoru kolem celého vozidla. Zpracovaná data se buď zobrazují na LCD obrazovce nebo je řidič upozorňován LED diodami a akusticky. Při kontrole prostoru za vozidlem se systém zapíná pouze při zařazení zpětného chodu. Při jízdě dopředu zůstane systém vypnutý.[1]

Obr.3.2. Ultrazvukové snímače parkovacího asistentu a jejich rozložení.[8]

Obr.3.3. Ultrazvukový senzor firmy Bosch pro parkovací asistent [9]

BRNO 2011

16


3.3. RADAROVÉ SNÍMAČE Radar (zkratka z anglického výrazu RAdio Detecting And Ranging) je přístroj, který vyhledává předměty pomocí vysílání velmi krátkých elektromagnetických vln a následném příjmu vln od předmětu odražených. Vzdálenost hledaných předmětů se určuje podle interference vln vysílaných s vlnami odraženými. Důležitým jevem při radiolokaci je Dopplerův jev. Tento jev se projevuje tím, že pokud mají pozorovatel a pozorovaný objekt vůči sobě nenulovou rychlost, tak frekvence vlnění zjištěná pozorovatelem je jiná než frekvence vlnění pozorovaného objektu. V praxi se tohoto jevu využívá u silničních radarů k měření rychlosti projíždějících vozidel. U asistenčních systémů se používá radaru ke zjišťování a regulaci odstupu jedoucích vozidel. Radary k tomuto určené pracují ve frekvenčním pásmu od 76 do 77 GHz. Vysílané vlnové svazky se odráží od povrchu pozorovaného objektu a jsou přijímány radarem, kde jsou následně porovnány s vysílaným signálem po stránce času a frekvence.[1]

Obr.3.4. Radarový snímač firmy Bosch[10]

3.4. LASEROVÉ SNÍMAČE Laser je zkratkou anglického výrazu „Light Amplification by Stimulation Emission of Radiation“ což lze přeložit jako „zesilování světla pomocí stimulované emise záření“. To znamená, že pokud dodáváte elektronům v atomu energii, tak přeskočí na orbitu s vyšší energii. Jelikož je tato konfigurace nestabilní, tak elektrony přeskočí zpět na svou původní hladinu orbity a při tom uvolní energii ve formě fotonů. Polovodičové lasery jsou malé a energeticky nenáročné. Existují dva typy: edge – emitting (emitující okrajem) a vertical – cavity (s vertikální dutinou). Edge – emitting lasery jsou levnější, ale méně přesné než vertical – cavity lasery.

BRNO 2011

17


Lidar (LIght Detection And Ranging) pracuje na stejném principu jako radar, ale na rozdíl od něj používá laserové paprsky vysílané laserovou diodou. Pulsně vysílané paprsky se odrážejí od vpředu jedoucího vozidla. Doba mezi vysláním a přijetím odraženého paprsku je přímo úměrná vzdálenosti objektu od snímače. Pro možnost dvojrozměrného měření je vysílaný paprsek vychylován rotujícím hranolem, čímž se získá rozsah 360° v jedné rovině. Lidar používá mnohem užší paprsek než radar, což vede k přesnějšímu měření. Lidar má také vyšší rozlišovací schopnost oproti radaru. Lidary, stejně jako radary, pracují na frekvenčním rozsahu od 76 do 77 GHz. Nově se také začínají vyrábět pro práci ve frekvenčním rozsahu kolem 24 GHz. Tyto systémy lze vyrobit levněji, a proto mohou být uplatněny i u vozidel z nižších cenových tříd. Dalším zařízením využívající laserový snímač je Closing Velocity Sensor (zkráceně CV – Sensor), který vyhodnocuje informace o rychlosti a vzdálenosti objektu ve směru jízdy vozidla. Na základě těchto informací mohou být aktivovány zádržné systémy. CV – Sensor může také zjišťovat intenzitu možného nárazu a podle těchto informací aktivovat potřebné systémy (Airbag). CV – Sensor vysílá kódované laserové paprsky před vozidlo, které se odrážejí od objektů. Výsledné informace jsou vyhodnoceny dekodérem.[1] Jako příklad laserových snímačů lze uvést snímače ALASCA od firmy IBEO Automotive Sensors, které byly vyvinuty v roce 2003. Jsou používány pro: • • • •

Adaptive Cruise Control (ACC, ACC Stop & Go, režim 0 až 180 km/h) Fog Detection (detekce mlhy) Lane Departure Warning (LDW, systém udržování jednoho pruhu) Lane Change Support (LCS, systém změny jízdního pruhu)

3.5. VIDEOSENZORY Videokamera zaznamenává obraz okolí vozidla. Objekty zjištěné v okolí vozidla lze rozdělit na jiná vozidla, značení vozovky, dopravní značky. Pomocí videokamery dostává systém dodatečné informace o okolí vozidla. Asistenční systémy, u kterých je využito videosenzoriky, jsou například rozeznání jízdní stopy nebo rozšíření ACC o plně automatické rozjíždění vozidla po zastavení v dopravní zácpě (toto rozšíření je zatím ve vývoji společností BOSCH). Asistenční systémy s videosenzorikou významně zlepšují bezpečnost silničního provozu. Jelikož jsou všechny důležité informace vnímány očima, lze předpokládat, že v budoucnosti budou hrát videosenzory ústřední roli u asistenčních systémů. V zadní části vozidla videosenzorika pomáhá především u parkovacích asistentů. Vysoce účinná kamera může mít kromě funkce rozeznávání dopravních značek a jiných vozidel i podpůrnou funkci pro noční vidění nebo rozeznávání překážek v jízdním pruhu. U digitálních videokamer se v současnosti používá dvou technologií čipů snímajících obrazové informace. Jedná se o technologie CCD a CMOS.

BRNO 2011

18


CCD (Charge – Coupled Device, přeloženo jako nábojově vázaná jednotka) je křemíkový snímač obrazu, u kterého dopadající světlo transparentní elektrodou vytváří elektrický náboj. Velikost elektrického náboje závisí na intenzitě světla a době expozice. Zkusme si představit CCD prvek o rozměru dvaceti buněk ve čtyřech řadách. Spodní řada je načítací registr, kde se náboje z jednotlivých buněk řadí do fronty a jsou odesílány přes zesilovač do konvertoru analog – digital. Po odeslání nábojů sestoupí do registru náboje z následující řady, ale jelikož jde o propojené náboje (coupled charges), tak o jednu úroveň sestoupí všechny řady. Odeslané informace, převedené konvertorem na digitální signál jsou zpracovávány v procesoru, kde jsou vyhodnocovány informace ze sousedních buněk a takto postupně vznikají skutečné pixely, z nichž se skládá obrázek. Informace z každé buňky je posuzována několikrát (vzhledem k jejím sousedům). Z tohoto důvodu jsou problematické krajní buňky, které mají méně sousedních buněk, a proto má výsledný obraz méně pixelů než je buněk na CCD prvku. Čipy s technologií CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) jsou modernější a v dnešní době více používané. Snímací čip CMOS pracuje tak, že jeho světelné prvky převádějí dopadající světlo na elektrické náboje. Náboje jsou převáděny v analogově – digitálním konvertoru na informace o světlosti. Senzory CMOS oddělují velmi světlé vlny od pozadí a vytváří tak celkový obrázek bez přesvětlení. Z tohoto důvodu se kamera se snímačem CMOS hodí pro použití do automobilu.[1] Tímto jsme shrnuli typy snímačů použitých u asistenčních systémů řidiče. V dalších kapitolách se budeme zabývat již samotnými asistenčními systémy.

BRNO 2011

19

ADAPTIVNÍ SYSTÉMY PRO UDRŽOVÁNÍ BEZPEČNÉHO ODSTUPU

4. ADAPTIVNÍ SYSTÉMY PRO UDRŽOVÁNÍ BEZPEČNÉHO ODSTUPU Pro automatickou regulaci odstupu musí mít vozidlo zařízení pro zjištění vzdálenosti (radar nebo lidar) a zároveň zařízení, které nahrazuje řidiče (ubrání plynu, brždění). Systém pro automatickou regulaci odstupu, anglicky Adaptive Cruise Control (ACC), je kombinací konstantní regulace rychlosti stanovené řidičem (tempomat) a funkce flexibilní reakce na dopravní situaci prostřednictvím akcelerace nebo decelarace (ve výjimečných případech i brzděním). Zásahy systému do dynamiky pohybu vozidla jsou možné díky systémům protiprokluzové regulace ASR a systému ESP (Electronic Stability Program). Ve výsledku jsou tyto systémy společně s antiblokačním systémem ABS schopny vytvářet brzdný tlak bez činnosti řidiče. Systém ACC může být vypnut nebo zapnut samotným řidičem. Řidič rovněž nastavuje hodnotu požadované rychlosti. K dalším částem systému patří radarový snímač, jeho jednotka pro zpracování signálu a jednotka regulátoru. Pro snímání pohybu a polohy vlastního vozidla se využívá senzorů systému ESP, kterými je vyhodnocován úhel otáčení volantu, rychlost stáčení vozidla kolem svislé osy, příčné zrychlení, rychlost vozidla. Přenos informací mezi jednotlivými systémy zajišťuje sběrnice CAN. Na palubní desce je umístěna kontrolka, která informuje řidiče o tom, že objekt před vozidlem byl zachycen a začala regulace vzdálenosti.[1]

4.1. TEMPOMAT Tempomat je zařízení, které slouží ke stálému udržování rychlosti bez zásahu řidiče. Tempomat má svou výhodu při dlouhých cestách, kdy řidič nemusí celou dobu držet nohu na plynovém pedálu v jedné poloze. Díky udržení konstantní rychlosti lze dosáhnout menší průměrné spotřeby paliva. Požadovaná rychlost se nastavuje povětšinou páčkou případně přepínačem na přístrojové desce. Nastavená rychlost je porovnávána s aktuální rychlostí vozidla v řídící jednotce a při odchylkách je skutečná rychlost korigována. Systém se deaktivuje stiskem tlačítka nebo sešlápnutím brzdového pedálu či spojky.

Obr.4.1. Ovládání tempomatu u automobilů značky BMW.[11]

BRNO 2011

20


U tempomatu s omezovačem rychlosti (např. Speed Limiter společnosti Renault) může řidič nastavit jak požadovanou konstantní rychlost (funkce tempomatu) tak maximální rychlost, kterou nechce překročit (funkce omezovače). Princip omezovače spočívá v tom, že pokud řidič dosáhne maximální rychlosti, kterou nastavil, akcelerační pedál se stává neúčinným. Funkci omezovače lze v naléhavém případě deaktivovat siným sešlápnutím pedálu. Systém se poté vrátí do původní funkce, když se vozidlo dostane pod nastavenou rychlost.[1]

4.2. ASISTENČNÍ SYSTÉMY ACC PRO UDRŽOVÁNÍ BEZPEČNÉHO ODSTUPU Radarové snímače předávají řídící jednotce vozidla informace o odstupu vpředu jedoucích vozidel nebo o překážkách před vozidlem. Pokud systém zaznamená vzhledem k rychlosti a odstupu vozidla může dojít ke kolizi, zaručí zařízení rychlý nárůst tlaku v brzdovém systému na maximální úroveň. Po tomto zásahu do brzdového systému je garantována nejkratší brzdná dráha a jsou ušetřeny zlomky sekund v porovnání s konvenčními systémy náběhu plného tlaku v brzdovém systému. Tento ušetřený čas znamená rozdíl metrů, o který se zkrátí brzdná dráha. Z různých výzkumů plynou následující hodnoty pro maximální zpoždění a1max, a2max ve vzorci

∗

(4-1)

kde sb – bezpečná vzdálenost v1 – rychlost vozidla 1 v2 – rychlost vozidla 2 a1max – maximální zrychlení vozidla 1 a2max – maximální zrychlení vozidla 2 tr – doba reakce řidiče sucho … a1max = 6,5 m/s2 … a2max = 6,0 m/s2 mokro … a1max = 6,0 m/s2 … a2max = 5,5 m/s2 náledí … a1max = 2,5 m/s2 … a2max = 2,5 m/s2

Asistenční systém ACC obsahuje: • •

radarový snímač vzdálenosti řídící jednotku

BRNO 2011

21


• • •

elektronické řízení hydraulického brzdového systému snímače stáčivé rychlosti, otáček kol a úhlu natočení volantu regulátor ACC

Srdcem systému ACC je senzorová řídící jednotka SCU (sensor control unit), která obsahuje radarový senzor (pracovní frekvence 77 GHz, dosah až 200m) a řídící přístroj. Čtyři překrývající se radarové kužele umístěné v přední části vozidla vysílají signál, který se odráží od objektů před vozidlem a je pak zpětně přijímán a vyhodnocován. Výsledkem vyhodnocení signálu jsou informace o rychlosti a vzdálenosti objektu před vozidlem. Čočka radaru lze vyhřívat, což činí systém z velké části nezávislým na povětrnostních vlivech. V současné době jsou systémy ACC dimenzovány pro rychlosti v rozmezí od 30 do 180 km/h (snaha o dimenzování budoucích generaci až do 200km/h).[1]

Obr.4.2. Schéma systému Adaptive Cruise Control (ACC)[12]

4.3. ASISTENČNÍ SYSTÉMY ACCPLUS, ACC FSR, F2S V případech, kdy se rychlost vozidla dostala pod 30 km/h se klasický systém ACC vypínal. Systém ACCplus ale dokáže regulovat odstup od vozidla jedoucího vpředu až do úplného zastavení. Pokud se vozidlo vpředu opět rozjede, je na to řidič vizuálně a akusticky upozorněn. Systém ACCplus pomáhá hlavně při dopravních zácpách a hustém provozu. Řidič může kdykoliv zasáhnout do systému a automobil zrychlit nebo zpomalit. V případě, že chce řidič následovat vozidlo před sebou, tak stačí, aby stisknul tlačítko obslužného prvku ACC na volantu nebo lehce sešlápnul plynový pedál. Systém ACCplus je používán od roku 2006. Systém ACC Full Speed Range (FSR) rozeznává překážky v blízké oblasti před vozidlem rychleji než systém ACCplus. Tento systém zpracovává kromě informací z radarového snímače i informace z videokamery. ACC FSR se proto hodí lépe na provoz Stop – and – Go než ACCplus. Díky informacím z videokamery se může vozidlo samostatně rozjíždět bez potvrzení řidiče. Tato funkce ale z právních důvodů zůstane omezená pouze na krátkou dobu – přibližně do deseti sekund po zastavení vozidla. Pak se musí řidič rozjet sám bez podpory asistence.

BRNO 2011

22


Systém Follow-to-Stop (F2S) zajišťuje automatickou regulaci bezpečné vzdálenosti ADR (Automatic Distance Regulation) s brzdnou funkcí až do zastavení vozidla. Systém Volkswagen ADR + F2S dokáže vozidlo zastavit za vpředu jedoucím vozidlem. Do světlometů je integrován 16 kanálový mnohopaprskový laserový snímač (MultibeamLasersensor), který dokáže zachytit pozici a šířku objektů. Tato funkce slouží ke zvýšení jízdního komfortu ve městech a při dopravní zácpě. Navíc systém dokáže varovat před kolizí, brzdit před stojící překážkou a lehce přibrzdit před zatáčkou.[1]

BRNO 2011

23

PROTIBLOKOVACÍ A PROTIPROKLUZOVÉ SYTÉMY, STABILIZACE ESP

5. PROTIBLOKOVACÍ A PROTIPROKLUZOVÉ SYSTÉMY, STABILIZACE ESP 5.1. PROTIBLOKOVACÍ SYSTÉM ABS U konvenčních brzdových soustav určuje řidič svou silou velikost brzdného tlaku a tím i velikost brzdných momentů na kolech vozidla. Při velkém tlaku však může dojít k zablokování kol, čímž dochází k poklesu brzdných sil a hlavně ke ztrátě řiditelnosti vozidla. Při zablokování kol je veškerý potenciál pneumatiky využit na brzdné síly a nelze vyvodit žádné boční síly, čímž se vozidlo stává neřiditelným. Proto byl vyvinut elektronický protiblokovací systém, který zabraňuje vzniku nebezpečných jízdních situací a podstatně zvyšuje aktivní bezpečnost vozidla. Regulační okruh ABS se skládá z těchto prvků: • • •

•

regulační okruh – vozidlo s brzdou, kolo a třecí část (pneumatika – vozovka) rušivé veličiny – jízdní poměry, stav brzd a pneumatik, zatížení vozidla regulátor – snímače otáček kol a řídící jednotka (ECU), o regulační veličiny – otáčky kola a z nich odvozené obvodové zrychlení zároveň se skluzem o řídící veličiny – tlak na brzdový pedál, řidičem určený brzdný tlak nastavovací veličiny – velikost brzdného tlaku

Regulační okruh vychází ze základních prvků zjednodušené brzdné dráhy jednoho, nepoháněného kola, čtvrtiny hmotnosti vozidla, která je k tomuto kolu přiřazena, brzdy kola a idealizované křivky součinitele adheze. Základem pro protiblokovací regulaci jsou snímače, z jejichž dat řídící jednotka vzájemným porovnáváním vypočítává: • • • •

obvodové zrychlení (respektive zpomalení) kola skluz kola referenční rychlost zpomalení vozidla

Během jízdy měří snímače rozmístěné na obou předních kolech a pastorku stálého převodu zadní nápravy (třísnímačový systém, popřípadě ctyřsnímačový – snímače na všech čtyřech kolech) otáčky. Pokud řídící jednotka z přijímaných informací od snímačů rozezná nebezpečí zablokování některého kola, aktivuje v hydraulické jednotce elektromagnetické ventily příslušného kola. Každé přední kolo je ovlivňováno pomocí elektromagnetického ventilu tak, že přenáší největší možný brzdný účinek nezávisle na ostatních kolech (tzv. individuální regulace). Na zadní nápravě je společný brzdný tlak určován kolem s nižším součinitelem adheze (princip „select – low“).

BRNO 2011

24


U dvouokruhových brzdových soustav typu „přední/zadní náprava“ přebírá jediný elektromagnetický ventil regulaci zadních kol. Při diagonálním uspořádání brzdových soustav regulaci obstarávají dva elektromagnetické ventily. Řídící jednotka spíná elektromagnetické ventily do tří různých poloh: a)

zvýšení tlaku – elektromagnetický ventil je bez proudu a spojuje hlavní brzdový válec s kolovým brzdným válečkem. Tlak v brzdě může vzrůstat. b) udržení tlaku – elektromagnetickým ventilem prochází polovina maximálního proudu. V tomto případě ventil odděluje brzdu od hlavního brzdového válce a tlak je konstantní. c) snížení tlaku – elektromagnetickým ventilem prochází maximální proud. Ventil je v poloze, kdy odděluje hlavní brzdový válec a spojuje kolový brzdový váleček se zpětným tokem. Dochází ke snížení brzdového tlaku. Brzdová kapalina je nejdříve přijata zásobníkem tlaku a posléze je čerpadlem přečerpána zpět do brzdového okruhu. V této poloze je ventil tak dlouho dokud se kolo nezačne opět pohybovat s určitým zrychlením. Poté se ventil přepne do polohy „udržení tlaku“, tlak v brzdě vzroste a celý cyklus se opakuje. Brzdový tlak může být snižován nebo zvyšován jak spojitě, tak i stupňovitě taktovým řízením (mírnější snižování nebo zvyšování tlaku). V závislosti na součiniteli adheze vozovky provádí řídící jednotka 4 až 10 regulačních cyklů za sekundu. Snímač otáček kola je umístěn na náboji kola a impulzní kotouč se otáčí zároveň s kolem. Snímač otáček kola může být umístěn axiálně nebo radiálně. V polední době se více používají aktivní snímače otáček kol, protože oproti indukčně pracujícím snímačům dokáží snímat otáčky od klidového stavu. Toto je výhodné zejména u protiprokluzových regulačních systémů (ASR).[2]

BRNO 2011

25


Obr.5.1. Systém ABS[13]

5.2. ELEKTRONICKÁ UZÁVĚRKA DIFERENCIÁLU EDS Použití EDS (Electronic Differential Systém) je možnéjen ve spojení se systémem ABS. Elektronicky řízený uzávěr diferenciálu znamená, že při prokluzování kola během rozjezdu je aktivována brzda na prokluzujícím kole bez zásahu do řízení motoru. Při vyšších rychlostech se sytém EDS vypíná a jeho funkci přebírá ASR. Systém EDS využívá řídící jednotku systému ABS, ale působí víceméně opačně. Zatímco ABS povoluje blokující kolo, tak systém EDS naopak přibržďuje prokluzující kolo, čímž se přenáší větší díl hnací síly na kolo s lepší přilnavostí k povrchu. Systém EDS umožňuje rozjezd na vozovce s rozdílnými koeficienty tření pod jednotlivými hnacími koly přibrzďováním protáčejícího se kola. Při vyšších rychlostech, u vozidel s náhonem na jednu nápravu je to rychlost 40 km/h (u vozidel s pohonem všech kol 80 km/h), se systém EDS vypíná.[2]

BRNO 2011

26


5.3. PROTIPROKLUZOVÝ SYSTÉM ASR Systém regulace prokluzu ASR (Anti Skid Regulation) je rozšířením systému ABS a jeho úlohou je zejména zajištění stability a řiditelnosti vozidla při akceleraci (na vozovce s náledím, v zatáčce nebo při jízdě do kopce). Kromě toho mohou prokluzující kola přenášet pouze malé boční síly a tím způsobovat vybočování přídě nebo zádě vozidla. Toto chování je systémem ASR potlačeno. Systém ASR udržuje vozidlo pod kontrolou, zvyšuje bezpečnost a snižuje opotřebení pneumatik a hnacího ústrojí. Ve srovnání se závěrem diferenciálu nedochází při prudkém průjezdu zatáčkou ke „gumování“ kola. Závěr diferenciálu také nedokáže zabránit prokluzu kol při prudké akceleraci. Zato systém ASR řídí výkon motoru, tak aby kola neprokluzovala. Při akceleraci se zvyšuje točivý moment motoru a zároveň se zvyšuje i hnací moment na kolech. Pokud je součinitel adheze dostatečně vysoký, tak se mají kola o co „opřít“ a vozidlo může bez problémů akcelerovat. Pokud je ale dodávaný hnací moment větší než maximální přenositelný hnací moment, dojde k prokluzu kola a vozidlo se stává nestabilním. ASR sníží prokluz hnacích kol během zlomků sekundy na nejlepší možnou hodnotu. U vozidel se zážehovým motorem probíhá regulace hnacího momentu na kolech vozidla prostřednictvím: • nastavení škrticí klapky • změny okamžiku zážehu (změna předstihu, potlačení zapalovacího impulsu) • potlačením jednotlivých vstřikovacích impulsů (omezení vstřikování benzínu). U vozidel se vznětovým motorem je hnací moment regulován pomocí omezení vstřikovaného množství nafty. Aby mohl systém zasáhnout nezávisle na akceleraci vozidla, musí být použito elektrické řízení výkonu motoru EMS (Elektronische Motorleistung Steuerung). EMS dostává příkazy ASR přednostně před hodnotou danou polohou pedálu akcelerátoru tak, jak to vyžaduje řidič. Poloha pedálu je převedena prostřednictvím potenciometru na elektrický napěťový signál, který jednotka EMS převede na řídící napětí pro elektromotor nastavovače. Elektromotor ovládá škrtící klapky nebo regulační tyč vstřikovacího čerpadla. Dalším způsobem jak řídit výkon motoru je elektronický akcelerační pedál (E – GAS). Tento systém je bez mechanické vazby k motoru, protože informace o stlačení pedálu se přenáší elektronicky. Akcelerační pedál funguje jako snímač a informace o okamžité poloze odesílá do řídící jednotky, která na základě informací o požadovaném výkonu ovládá nastavovač škrticí klapky, plnící tlak i zapalování. Díky použití těchto systémů lze dosáhnout optimálního výkonu vzhledem k provozním podmínkám. Také je spalováno optimální množství paliva a je minimalizováno množství emisí.[2]

BRNO 2011

27


5.4. ELEKTRONICKÉ ROZDĚLOVÁNÍ BRZDNÉ SÍLY EBD Při brždění dochází v důsledku působících sil k změnám zatížení náprav, což může vést k nedostatečnému nebo příliš velkému brzdnému tlaku na nápravě. S těmito nedostatky se vyrovnává systém EBD, který je většinou zahrnut jako doplněk systému ABS. Systém EBD umožňuje jemnější regulaci brzdného tlaku u zadní nápravy. Na rozdíl od ABS může působit i při normálním brždění v závislosti na zatížení jednotlivých náprav a přilnavosti vozovky. V závislosti na skluzu umožňuje systém EBD snížení brzdného tlaku. Tím se zvyšuje jízdní stabilita v porovnání s konvenčními systémy.[2]

5.5. ELEKTRONICKÝ STABILIZAČNÍ PROGRAM ESP Systémy stabilizace vozidla jsou rozšířením systémů ABS a ASR. Tyto systémy dokáží ale ovládat skluz a prokluz pneumatiky pouze v podélném směru. Systém ESP je schopen regulovat skluz pneumatiky i v příčném směru. Příliš velký příčný skluz vede ke ztrátě vedení a následnému vybočení vozidla do strany. Systém ESP zvyšuje stabilitu vozidla při průjezdu zatáčkou a zabraňuje smyku vozidla při brždění nebo akceleraci. Kompletní regulační technika systému ESP vyžaduje velmi výkonné snímače a elektroniku. ESP se skládá z hydraulického agregátu a řídící jednotky vybavené senzory, které snímají a vyhodnocují jízdní situaci. Hydraulický systém v kritických situacích rychle zvýší brzdný tlak na jednotlivých kolech a zabrání tak vzniku nekontrolovaného smyku. Tento proces probíhá automaticky a bez zásahu řidiče. Brzdící impuls tak může vozidlo snadno stabilizovat a uvést zpět do původního směru jízdy. Podle potřeby je také regulován točivý moment motoru, což je také významný prvek při snaze stabilizovat vozidlo. Systém ESP je výhodný pro řidiče především z hlediska lepší ovladatelnosti vozidla při kritických situacích, snížení rizika smyku nebo ztráty přilnavosti pneumatik. Systém je také vhodný z hlediska optimalizace brzdné dráhy. Výše zmíněnými prvky ESP přispívá ke snížení rizika vzniku dopravních nehod. Tento systém má největší podíl na aktivní bezpečnosti dosažitelné pomocí zásahu do brzdové funkce. Nová generace (ESP II) navíc aktivně zasahuje i do řízení vozidla. Stabilizace jízdy vozidla probíhá samočinnými zásahy do brzd a hnacího momentu motoru bez zásahu řidiče. Pokud snímače systému zjistí příčně dynamický kritický stav vozidla, dochází k přibrzdění příslušných kol, což vede k vytvoření točivého momentu, který kompenzuje nedotáčivý, popřípadě přetáčivý pohyb vozidla. Současně se sníží i točivý moment a následné snížení rychlosti vozidla má stabilizační účinek. Například u přetáčivého chování vozidla systém přibržďuje kola na vnější straně zatáčky a největší brzdná síla je vyvíjena na vnější přední kolo. U nedotáčivého chování vozidla jsou přibržďovány kola na vnitřní straně zatáčky a největší brzdná síla je vyvíjena za vnitřní zadní kolo. Systém zároveň sleduje reakce řidiče na kritickou situaci a mikroprocesor během několika milisekund určuje, jak silně a o kolik snížit hnací moment motoru a které kolo je třeba přibrzdit, aby došlo ke stabilizaci vozidla. Systém ABS zabraňuje při kritických jízdních situacích v podélném směru blokování kol a systém ASR zamezuje prokluzování kol při akceleraci. Oproti tomu regulace jízdní dynamiky

BRNO 2011

28


ESP zvyšuje stabilitu vozidla v příčném směru při kritických situacích a tím snižuje riziko smyku. Systém ESP zvyšuje stabilitu vozidla jak při extrémních jízdních situacích, tak i při běžném provozu vozidla. Snímače systému ESP zaznamenávají zrychlení a natáčení vozidla kolem osy otáčení (osa prochází svisle těžištěm vozidla). Řídící jednotka systému ESP zpracuje signály ze snímačů, přidá k nim signály ze systémů ABS a ASR a podle těchto signálů pak řídí akční členy v hydraulické jednotce. Tím je zajištěna stabilita při nebržděné, zpomalované a zrychlené jízdě přímým směrem nebo v zatáčce. ESP zlepšuje bezpečnost jízdy v následujících okolnostech: • • •

aktivní podpora řidiče při řízení také v kritických situacích, kdy na vozidlo působí boční síly zvýšená jízdní stabilita (jízdní stopa a směr jízdy jsou udržovány ve všech jízdních stavech) zvýšená jízdní stabilita při extrémních jízdních manévrech (menší riziko smyku)

K určení požadovaného chování se vyhodnocují signály následujících součástí, které registrují požadavek řidiče: • • •

systém řízení motoru (např. ovládání akceleračního pedálu) snímač neregulovaného brzdného tlaku (např. ovládání brzdového pedálu) snímač úhlu natočení volantu

Požadavek řidiče je definován jako požadovaná hodnota. Do výpočtu požadovaného chování vozidla vstupují i hodnoty součinitele přilnavosti a rychlost vozidla, které se odhadují ze signálů snímačů (snímače rychlosti otáček kol, bočního zrychlení, brzdných tlaků a stáčivé rychlosti). Úlohou regulace jízdní dynamiky je zjistit skutečné chování vozidla ze signálů snímačů a co nejvíce přiblížit jízdní chování v dynamickém stavu na chování vozidla v normálním jízdním stavu. Hlavní vliv na vznik příčného pohybu vozidla má stáčivý moment, který způsobuje otáčení vozidla kolem svislé osy a tím i změnu úhlu směrové úchylky v těžišti vozidla a úhlů směrových úchylek pneumatik ve smyslu optimalizace. Regulátor může ovlivňovat skluz pneumatiky a tím i nepřímo podélné a boční síly pneumatik, aby došlo k vytvoření požadovaného stáčivého momentu. To lze provést změnami zadání požadovaného skluzu, které se nastavují podřízenými regulátory brzdného a hnacího skluzu. Zásahy jsou prováděny tak, že je zajištěno jízdní chování zamýšlené výrobcem a zaručí se ovladatelnost. Aby mohla být vytvořena požadovaná hodnota stáčivého momentu, určují se v regulátoru jízdní dynamiky potřebné požadované hodnoty změn skluzu na vhodných kolech. Podřízené regulátory brzdného a hnacího skluzu potom podle zadaných hodnot řídí akční členy brzdové soustavy a motoru. Regulační obvod ESP má k dispozici tyto veličiny: • • •

stáčivá rychlost (měřená veličina) úhel natočení volantu (měřená veličina) boční zrychlení (měřená veličina)

BRNO 2011

29


• •

podélná rychlost vozidla (odhadovaná veličina – kvalifikovaný odhad na základě otáček kol) podélné síly pneumatik a hodnoty skluzu pneumatik (odhadované veličiny)

Z těchto veličin se určují: • boční síly na kole • úhly směrových úchylek kol • úhel směrové úchylky těžiště • příčnou rychlost vozidla Požadované hodnoty pro úhel směrové úchylky těžiště a stáčivou rychlost jsou určovány z veličin, které jsou řidičem zadávány nebo mohou řidiče ovlivňovat: • úhel natočení volantu • odhadnutá rychlost vozidla • součinitel přilnavosti, který se určuje z odhadované hodnoty podélného zrychlení a měřené hodnoty bočního zrychlení • poloha akceleračního pedálu nebo brzdný tlak Přitom jsou také zohledňovány specifické vlastnosti dynamiky vozidla a zvláštní situace, jako například příčný sklon vozovky nebo rozdílná adheze vozovky. Regulátor jízdní dynamiky reguluje stáčivou rychlost a úhel směrové úchylky těžiště a vypočítává stáčivý moment potřebný k přizpůsobení skutečných veličin na veličiny požadované. Zohlednění úhlu směrové úchylky vozidla v regulátoru se s rostoucími hodnotami zvětšuje. Regulační program má za základ maximální hodnoty příčného zrychlení a jiných dynamicky důležitých veličin zjištěných při kruhové zkoušce. Přitom zjištěná souvislost mezi úhlem natočení volantu a stáčivou rychlostí tvoří základ pro požadovaný pohyb vozidla pro jízdu konstantní rychlostí, zrychlení a brždění. Tato souvislost je v programu regulátoru jízdní dynamiky uložena jako jednostopý model.[2]

BRNO 2011

30


Obr.5.2. Ukázka rozdílu chování vozidla s ESP a bez něj [14]

BRNO 2011

31

BRZDOVÝ ASISTENČNÍ SYSTÉM, AUTOMATICKÉ NOUZOVÉ BRŽDĚNÍ

6. BRZDOVÝ ASISTENČNÍ SYSTÉM, AUTOMATICKÉ NOUZOVÉ BRŽDĚNÍ 6.1. BRZDOVÝ ASISTENČNÍ SYSTÉM Asistenční systém BAS (Brake Assist System) nebo také BA (Brake Assist) rozpozná, kdy dochází k prudkému brždění a náhlému vysokému nárůstu brzdného tlaku. V současnosti se využívá u vozidel elektronický, hydraulický nebo mechanický brzdový asistent. Pod brzdovým pedálem je umístěn snímač, který snímá rychlost a sílu stlačení pedálu. Impulsem pro sepnutí BAS je mezní hodnota výkonu, tedy součin síly a rychlosti. Mezní hodnota je stanovena na základě zkušeností z provozu. Při aktivaci BAS dojde k urychlení náběhu brždění a zkrácení doby potřebné k dosažení maximálního brzdného účinku. Systém se automaticky vypne po uvolnění brzdového pedálu. Testy ukázaly, že při použití BAS došlo ke zkrácení brzdné dráhy o 15 – 20 procent. Činnost systému BAS spočívá ve snímání odporu potenciometru, který se mění pohybem membrány nebo brzdového pedálu. Řídící jednotka systému pak tento signál vyhodnocuje a podle přednastavených hodnot, s kterými porovnává hodnoty naměřené, pak dokáže okamžitě rozeznat, zda došlo k nouzovému brždění. V tu chvíli sepne obvod elektromagnetu, který ovládá zavzdušňovací ventil pracovní komory posilovače brzd. Tím se vytvoří zesílený brzdný účinek a dojde k plnému brždění. Protože při činnosti BAS dochází ke zvýšení brzdné síly vedoucí až k zablokování kol, používá se tento systém výhradně u vozidel se systémem ABS. Pokud vozidlo má i systém ESP, tak může být brzdná síla distribuována individuálně ke každému kolu.[1] Brzdový asistent má tedy tyto úlohy: • •

rozeznat situaci panického brždění, aby se brzdný tlak zadaný řidičem zvýšil na brzdný tlak na kolech tak, že všechna kola dosáhnou meze blokování a tím vzniká regulace ABS rozeznat konec panického brždění, aby se ovládací brzdný tlak snížil na hodnotu zadanou řidičem

6.2. SYSTÉM AUTOMATICKÉHO NOUZOVÉHO BRŽDĚNÍ Systém vycházející z brzdových asistenčních systémů obsahuje navíc radarový systém pro udržování bezpečné vzdálenosti mezi vozidly. Senzory radarového systému neustále předávají informace řídící jednotce o odstupu vpředu jedoucích vozidel. Pokud systém vyhodnotí, že odstup je v závislosti na rychlosti malý a může dojít ke kolizi, zajistí nárůst tlaku v brzdovém systému a tím mimořádně tvrdé brždění. Díky tomu dochází k ušetření metrů brzdné dráhy, které mohou zmírnit následky nárazu. Některé systémy dokáží reagovat i bez zásahu řidiče a samostatně začít snižovat rychlost vozidla pomoci zvyšování brzdného tlaku. V tomto případě ovšem nemusí dojít k zabránění nehodě, ale jelikož dojde ke snížení rychlosti, tak lze předejít závažným důsledkům nehody. BRNO 2011

32

BRZDOVÝ ASISTENČNÍ SYSTÉM, AUTOMATICKÉ NOUZOVÉ BRŽDĚNÍ

Aby bylo automatické brždění možné, je radarový systém doplněn o širokoúhlou kameru zabudovanou do přední části vnitřního zpětného zrcátka. Brzdový asistent PLUS (Daimler – Chrysler) je systém sledující pomocí radaru vpředu jedoucí automobil a při nebezpečném přiblížení řidiče varuje. Tento systém se schopností předvídat nebezpečnou situaci spadá do oblasti prevence dopravních nehod. Reduced Stopping Distance RSD je bezpečnostní systém pro redukci brzdné dráhy vozidla pomocí senzoriky ACC. Systém RSD funguje i při vypnuté regulaci odstupu. Pokud senzorika zaznamená kritickou situaci, brzdový systém se předběžně naplní, takže při vlastním brždění se rychleji dosáhne plného brzdného zpomalení. Díky tomu nedojde k nehodě nebo se nárazová energie zmenší minimálně o 50%.[1]

BRNO 2011

33

OSVĚTLOVACÍ SYSTÉMY, NOČNÍ VIDĚNÍ A ZOBRAZOVAČ HUD

7. OSVĚTLOVACÍ SYSTÉMY, NOČNÍ VIDĚNÍ A ZOBRAZOVAČ HUD Do této kategorie se řadí adaptivní světlomety, světlomety s LED prvky, pixelové světlomety, zařízení pro noční vidění a zobrazování HUD (Head – Up Display).[1]

7.1. ADAPTIVNÍ SVĚTLOMETY Prostřednictvím zraku získává řidič 90% informací potřebných k řízení vozidla. Proto adaptivní světlomety hrají při snížené viditelnosti důležitou roli pro bezpečnost provozu. Ovšem parametry světlometů osobních vozidel jsou určovány předpisy ECE, které donedávna dovolovaly pouze vertikální změnu úhlu vysílaného paprsku světla. Poslední změna předpisů ECE R48, která vstoupila v platnost 31.1.2003, dovolila používání světlometů i s horizontální změnou úhlu vysílaného paprsku. Systém adaptivních světlometů najde své uplatnění především při projíždění úzkých zatáček, serpentin, křižovatek nebo při situacích, kdy je potřeba manévrovat v těsných prostorech se špatnou viditelností kolem vozidla. Funkce adaptivních světlometů je řízena elektronickou jednotkou, která vyhodnocuje rychlost jízdy, úhel natočení volantu a zapnutí směrových světel. Systém pracuje do rychlosti 70 km/h a při zapnutých tlumených světlometech. Přídavné svítilny systému nezačnou svítit náhle, ale jejich intenzita plynule narůstá a poté klesá. Celý systém je poháněn pomocí elektromotorů, které natáčí přídavné svítilny podle potřeby. Adaptivní otočné moduly mohou být halogenové, xenonové nebo bi – xenonové. Ve vývoji jsou světlomety vario – xenonové, které dokáží vytvořit rozličné rozdělení světla na vozovku v závislosti na aktuálních podmínkách. Natáčení přídavného světlometu řídí elektronika, přičemž šířka a výška svazku světla se mění v závislosti na rychlosti jízdy a natočení řízených kol. Dynamická světla jsou natáčena pomocí krokových motorů, které tlumené světlo natáčejí do požadovaného směru. Adaptivní světlomety AFL (Adaptive Forward Lighting) mají elektronický systém, který natáčí hlavní světlomety do zatáčky v závislosti na rychlosti jízdy a úhlu natočení volantu, což pozitivně ovlivňuje bezpečnost při jízdě v noci. Přídavný světlomet je instalován v tělese hlavního světlometu mezi dálkovým a potkávacím světlem. Tento světlomet se aktivuje pouze při rychlostech do 70 km/h a jsou – li zapnutá tlumená světla. Systém se zapne automaticky, když je delší dobu zapnuté směrové světlo, nebo když řidič otočí volantem. Při zařazení zpětného chodu se adaptivní světlomety zapnou automaticky a tím umožní lepší orientaci při couvání. Světlomety nové generace dokáží měnit své charakteristiky podle aktuálních podmínek. Například podle toho, zda vůz jede po běžné silnici, po dálnici nebo ve městě. Dokáží se přizpůsobit i klimatickým podmínkám (déšť, sníh, mlha), protože řidič je často rušen odrazy BRNO 2011

34


světlometů od lesklého povrchu vozovky. V těchto případech moderní světlomety sníží intenzitu osvětlení centrální části silnice před vozidlem a naopak zvýší intenzitu postranních kuželů, které osvětlují ve střední vzdálenosti okraje vozovky. V závislosti na rychlosti vozidla a jeho směru je nutné osvětlovat vozovku v různých vzdálenostech od vozidla. V městském provozu je zase potřeba eliminovat „slepá“ místa ležící za zatáčkami a v neosvětlených prostorách ležících bokem ke směru jízdy. Všechny tyto funkce budou světlomety AFL zvládat lépe po propojení s navigačními systémy, kdy budou schopny rychleji reagovat na blížící se zatáčky nebo blížící se stoupání či klesání vozovky.[1]

Obr.7.1. Systém AFL u světlometu Opel Insignia [15]

BRNO 2011

35


Obr.7.2. Světlomet se systémem AFL [16]

7.2. INOVATIVNÍ ZDROJE OSVĚTLENÍ VOZIDLA U moderních světlometů se jako zdroj světla používají xenonové výbojky. Ty fungují na principu, že dojde k zapálení výboje pomocí střídavého napětí 24 kV, kdy dojde k ionizaci plynné náplně, která je uložená v trubici z křemičitého skla se zatavenými elektrodami, a vytvoří se elektrický oblouk. Rozdělení světla není závislé na napětí palubní sítě, protože řídící elektronika zajišťuje provoz výbojky s konstantním výkonem 35 kW po celou dobu provozu. Systém je chráněn proti přetížení a vypíná se, když proud překročí hodnotu 20 mA. Výhody xenonových výbojek: • • •

v porovnání s halogenovou žárovkou mají více než dvojnásobný světelný tok světlo je podobné dennímu lepší osvětlení krajnic

Bi – xenonové světlomety využívají společnou výbojku pro tlumená i dálková světla. Přepínání mezi tlumeným a dálkovým světlem zařizují clonky pohybující se v ose světelného paprsku. Výhodou je mimořádně široký světelný paprsek, který dobře osvětluje vozovku i po stranách a barva vyzařovaného světla je podobná dennímu světlu. LED diody se zavádí pro brzdová a směrová světla. V současnosti jsou ve vývoji i dálkové a potkávací světla. Jejich výhodou je především nízký příkon a barevná stálost světla. Používají se především jako indikační a kontrolní prvky, ale supersvítivé diody se používají do koncových a brzdových světel osobních automobilů.

BRNO 2011

36


Obr.7.3. Zadní světla s LED diodami [17]

Pixelové světlomety jsou třetím vývojovým stupněm světelné techniky po bi – xenonových a adaptivních světlometech. Tato technika umožňuje programovatelné a na bod přesné rozdělení světla na vozovku. Základem je čip DMD (Digital Micromirror Device – digitální mikrozrcadlové zařízení), který nese 480 tisíc mikroskopicky malých zrcadel, která jsou individuálně řízena a natáčena. To umožňuje zavedení nových funkcí jako například neoslňující dálkový světlomet, který má ztmavenou oblast ve výši očí protijedoucích řidičů.[1]

7.3. SYSTÉMY PRO NOČNÍ VIDĚNÍ Hlavní funkcí tohoto systému je informovat řidiče o překážkách dříve než je zaregistruje pouhým okem. To je důležité hlavně v noci, kdy je dosah běžných halogenových světlometů 40 metrů a z důvodů hustého provozu nelze použít dálková světla. Statistiky říkají, že dálková světla zlepšují osvětlení vozovky pouze u 15% všech ujetých kilometrů a 50% těžkých dopravních nehod se stane v noci nebo za šera. Kamery s nočním viděním jsou schopné využít neviditelného infračerveného světla a mohou být použity, aniž by oslňovaly protijedoucí řidiče. Infračervené světlo vyzařují všechny objekty. Čím vyšší teplota objektu, tím světlejší má barvu, takže chodci a zvířata se budou na monitoru nočního vidění zobrazovat nejjasněji. Některé systémy nočního vidění jsou propojeny s displejem HUD. Získaný obraz se promítá pomocí HUD na čelní sklo vozidla. Speciální laserové světlomety osvětlují vozovku infračerveným světlem, které je posléze snímáno videokamerou a černobílý obraz je převáděn buď na monitor nebo displej HUD. Tím se zvýší viditelnost z původních 40 m až na 150 m. Tato technika má přínos nejen v noci, ale i při snížené viditelnosti za hustého deště, sněžení a mlhy.[1]

BRNO 2011

37


Obr.7.4. Systém pro noční vidění automobilky BMW [18]

7.4. ZOBRAZOVAČ VIRTUÁLNÍHO OBRAZU HEAD – UP DISPLAY Zobrazovač virtuálního obrazu HUD zobrazuje informace (navigaci, rychlost, provozní stav vozidla) přímo v zorném poli řidiče. Virtuální obraz vidí řidič před sebou ve spodní části zorného pole ve vzdálenosti 2,2 m. Hlavní výhodou systému je ta, že řidič nemusí odtrhávat zrak od vozovky a tím se zvyšuje bezpečnost jízdy. Přes holografické zrcadlo v čelním skle se objevuje obrazová informace. Průhledový zobrazovač HUD byl původně vyvinut pro letectví, kde měl umožňovat pilotovi sledovat přístroje palubní desky bez ztráty očního kontaktu s vnější realitou. Head – Up Display je umístěn mezi volantem a čelním sklem a je tvořen třemi komponenty. Zdroj světla, několik zrcadel a plochá obrazovka. Obraz z monitoru se odráží od čelního skla a řidič jej vidí trochu v dáli, cca dva metry. Tím se zmenšuje prodleva potřebná pro lidské oko, aby zaostřilo na předměty různě daleko. Řidič potřebuje v průměru jednu sekundu na to, aby vyhledal očima údaje o rychlosti nebo stavu paliva na palubní desce. Pokud jede vozidlo rychlostí 50 km/h, tak se tato prodleva rovná přibližně ujeté vzdálenosti 14 m. Head – Up Display tuto prodlevu zkracuje na polovinu. Největší přínos je v tom, že varování se zobrazí přímo před očima řidiče, čímž se naskytne více času reagovat a vyhnout se případné překážce.[1]

BRNO 2011

38


Obr.7.5. Příklad zobrazení informací na HUD [19]

BRNO 2011

39

ASISTENČNÍ SYSTÉMY PRO ZMENŠENÍ SLEPÉHO ÚHLU

8. ASISTENČNÍ SYSTÉMY PRO ZMENŠENÍ SLEPÉHO ÚHLU Výhled z vozidla je určen vzájemnou polohou očí řidiče a neprůhlednými částmi karoserie („A“ sloupek, „B“ sloupek, „C“ sloupek a přední kapota). Při návrhu výhledu z vozidla je nutné uvažovat hlavně tyto oblasti: • • •

přímý výhled nepřímý výhled dozadu (zprostředkovaný vnějším a vnitřním zpětným zrcátkem) slepý (mrtvý) úhel (vždy snaha o zmenšení na nejmenší možnou míru)

Výhled dozadu zajišťují vnitřní a vnější zpětná zrcátka. Vnější zpětné zrcátko na straně řidiče je asférické a na straně spolujezdce sférické. Asférické zrcátko má dělené sklo, které má dvě třetiny své délky ploché a vnější třetinu délky má sklo proměnný rádius, čímž se zvětšuje pole výhledu. Výhled řidiče je ale i přes to omezený, protože zpětná zrcátka se nemohou vyvarovat tzv. slepých úhlů, které mohou být v některých situacích nebezpečné. Slepý úhel je takový, ve kterém nelze vidět míjející vozidlo. Tento úhel se snažíme různými konstrukčními opatřeními co nejvíce zmenšit. Typickým případem situace, kde se vyskytuje slepý úhel, je vjíždění na dálnici připojovacím pruhem, kdy řidič musí sledovat situaci před vozidlem a zároveň musí sledovat situaci vedle sebe a za sebou. V současné době se vyvíjejí systémy, které by řidiče informovali o dění kolem vozidla v celé škále 360°. Tyto systémy shromažďují a vyhodnocují data ze vstupních zařízení (kamery, radary, laserové senzory), které odesílají do řídící jednotky a ta vytváří virtuální obraz situace kolem vozu. Asistenční systém využívající laserových senzorů funguje na principu měření vzdálenosti od kolemjedoucích vozidel v závislosti na rychlosti vozu a kontrole směru jízdy. Pomáhá tak řidiči udržovat řádné odstupy od ostatních vozidel s automatickou korekcí při jakékoliv změně. Systém BLIS (Blind Spot Information Support) od firmy Volvo má na vnějších zpětných zrcátkách instalovány kamery, které monitorují prostor podél vozidla a za ním. Pokud se do sledovaného prostoru dostane jiné vozidlo, je o tom řidič informován rozsvícením kontrolky na příslušném zpětném zrcátku. Systém poskytuje informace i o vozidlech vepředu, které řidič právě předjíždí.[1]

BRNO 2011

40

ASISTENČNÍ SYSTÉMY UDRŽOVÁNÍ VOZIDLA UPROSTŘED JÍZDNÍHO PRUHU

9. ASISTENČNÍ SYSTÉMY UDRŽOVÁNÍ VOZIDLA UPROSTŘED JÍZDNÍHO PRUHU Systémy této skupiny mají za úkol upozornit řidiče, když jeho vozidlo nepozorovaně opustí jízdní pruh. K plnění této funkce se používají optické systémy, které určují polohu vozidla v jízdním pruhu. V případě, že se vozidlo začne vychylovat ze středu jízdního pruhu, varuje systém při nedodržení „DLC – Distance to Line Crossing“. Pokud jízdní kurs vozidla (úhel natočení vozidla vzhledem ke svislé ose 0° +/- tolerance) v určité časové vzdálenosti „TLC – Time to Line Crossing“ opustí jízdní pruh, je řidič varován. Některé systémy využívají kameru umístěnou na vnitřním zpětném zrcátku, která kontroluje polohu vozidla vůči značení jízdních pruhů. Když vozidlo opustí jízdní pruh, je o tom řidič informován pomocí výstražného signálu. Některé moderní systémy přímo zasahují a pomáhají řidiči vrátit vozidlo zpět do původního směru. Ovšem tato možnost je značně omezena, protože nejde o snahu úplně převzít řízení. Přesto je ale takový manévr dostatečný k tomu, aby řidič udržel vozidlo v daném jízdním pruhu. Asistenční systémy této skupiny pracují jen při rychlostech vyšších jak 70 km/h, aby při menších rychlostech především v městském provozu, kde dochází velice často ke změně jízdního pruhu, nerušili řidiče. Tyto systémy mohou být také vypnuty manuálně. Systém rozeznání jízdního pruhu (Spurerkennungssystem, TLC – Time to Line Crossing) varuje řidiče před vyjetím z jízdního pruhu za použití optických systémů, které spolu s elektronikou a softwarem zjišťují vizuální polohu před vozidlem. Podle výsledku výpočtu je řidič v kritických případech upozorněn. Používají se čtyři systémy: • • • •

77 GHz Long Range Radar (dosah > 150 m) infračervená kamera (oblast nočního vidění < 150 m) video (střední rozsah < 80 m) ultrazvuk (oblast přilehlá vozidlu < 30 m)

Varování při vybočení z jízdního pruhu LDW (Lane Departure Warning) funguje na principu kamer, které neustále sledují polohu vozidla vzhledem k okrajům jízdního pruhu. Pokud vozidlo příliš odbočuje ze zvoleného pruhu, vyšle systém řidiči varování v podobě zvukového signálu (v některých případech doprovázeném vibracemi volantu nebo sedadla). Varování proběhne v dostatečném předstihu, aby řidič dokázal včas zareagovat.[1]

BRNO 2011

41

ASISTENČNÍ SYSTÉMY USNADŇUJÍCÍ PARKOVÁNÍ

10. ASISTENČNÍ SYSTÉMY USNADŇUJÍCÍ PARKOVÁNÍ V dnešní době mnohé tvary karoserií neumožňují řidiči při couvání dostatečný výhled na to, aby bezpečně zaparkoval. Proto byly vynalezeny systémy pro podporu couvání a parkování. Tyto systémy jsou jak s kontrolou prostoru za vozidlem, tak i s kontrolou prostoru kolem celého vozidla. Systémy pracují na principu akustického dálkoměru (echolotu), kdy se snímače periodicky za sebou aktivují a vysílají ultrazvukové signály o frekvenci 30 kHz. Poté se snímače přepnou na příjem a snímají odražené zvukové vlny. Z průběhu časů letu echosignálů se dají vypočítat vzdálenosti od překážky a její místní poloha. Snímače pro kontrolu prostoru kolem vozidla jsou aktivovány při rychlosti pod 15 km/h (přední snímače) respektive při zařazení zpátečního chodu (zadní snímače). Tyto snímače byly vyvinuty tak, aby se daly dobře umístit na plošné útvary (karoserie, nárazníky). Pro signalizaci o vzdálenosti k překážce se používá akustických a optických (žárovky, LED, LCD) signálů. Protože ale řidič není zproštěn povinné opatrnosti, musí hledět dozadu a nemůže stále sledovat optickou indikaci, tak se nabízejí kombinace optických a akustických prvků. Příkladem optické signalizace může být sloupcový diagram. V široké zóně (> 1 m) svítí jeden segment zeleně, ve varovné zóně ( 1 m) pro každých 5 cm jeden segment žlutě a v kritické zóně (< 30 cm) jeden segment červeně. Akustické upozornění ve varovné zóně je uskutečněno pomocí přerušovaného tónu, jehož odmlčení závisí na vzdálenosti od překážky. Čím blíže je vozidlo překážce, tím je odmlčení kratší. Pokud se vozidlo dostane do kritické zóny, tón je konstantní. Současné parkovací asistenční systémy používají až dvanáct ultrazvukových senzorů pro měření vzdálenosti vozidla od překážky (šest na předním nárazníku a stejný počet na zadním nárazníku). Poloautomatický parkovací asistenční systém měří pomocí ultrazvukových senzorů jak vzdálenost od překážky, tak i hloubku parkovacího místa (vzdálenost po obrubník). Ze všech naměřených dat mikropočítač vypočítá řídící manévry, kterými řidič vozidlo dostane daného parkovacího místa. Elektronika poté řidiči opticky a akusticky oznamuje, jak má řídit, aby vozidlo dostal do daného parkovacího místa. Maximální manévrovací rychlost je omezena na 5 km/h. Popojetí dopředu a srovnání kol provádí řidič sám. Automatické řízení při parkování – Park Steering Control je dalším vývojovým stupněm parkovacích asistenčních systémů. Pokud vozidlo má elektrické servořízení, tak jej může parkovací asistent přímo ovládat. Radarový systém vyhodnocuje velikost mezery a výskyt překážek. Pokud je nalezeno vhodné místo pro zaparkování, tak řidič aktivuje parkovací asistent a řídí vozidlo pouze přidáváním plynu nebo bržděním podle pokynů parkovacího asistenta. O řízení se starají servomotory.

BRNO 2011

42

ASISTENČNÍ SYSTÉMY USNADŇUJÍCÍ PARKOVÁNÍ

Za zmínku stojí systém Parking Space Measurement od firmy Bosch, který pomocí dalších ultrazvukových senzorů na boku vozidla vyhodnocuje v malé rychlosti (do 30 km/h) velikost mezery mezi zaparkovanými vozidly a po porovnání se zadanou délkou vozidla určuje, zda je mezera dostatečně velká pro zaparkování. O tom je řidič upozorněn buď opticky (LED diody, LCD display) nebo akusticky.[1]

BRNO 2011

43

ASISTENČNÍ SYSTÉMY PRO JÍZDU DO KOPCE A Z KOPCE

11. ASISTENČNÍ SYSTÉMY PRO JÍZDU DO KOPCE A Z KOPCE U terénních vozidel a vozidel typu SUV se poslední dobou zavádějí asistenční systémy pro podporu jízdy do prudkých kopců a sjezdu. Díky těmto systémům lze vyjet svahy do sklonu stoupání až 45° nebo sjet prudké svahy.[1]

11.1. ASISTENČNÍ SYSTÉMY PRO JÍZDU DO KOPCE Systém HSA (Hill – Start Assist) umožňuje rozjezd do kopce bez použití ruční brzdy, protože tento systém funguje na principu, že brzdové destičky drží brzdový kotouč o sekundu déle po uvolnění brzdového pedálu. Řidič se tak rozjede plynule bez toho aniž by začal couvat. • • • •

Fáze 1: řidič zastavuje a drží nohu na brzdovém pedálu. Fáze 2: vozidlo stojí v klidu. Řidič sundá nohu z brzdového pedálu, aby ovládal akcelerační pedál. HSA udržuje brzdný tlak, aby se zabránilo couvání vozidla. Fáze 3: vozidlo stále stojí. Zatímco řidič zvětšuje hnací moment motoru, tak HSA snižuje brzdný tlak do té míry, že vozidlo ani necouvá a ani nejede vpřed. Fáze 4: hnací moment motoru je dostatečný k akceleraci vozidla. Systém HSA snižuje brzdný tlak na nulu. Vozidlo se rozjíždí.

Obr.11.1. Fáze činnosti systému HSA [20]

Systém HHC (Hill Hold Control) jako doplněk ESP zabraňuje nechtěnému couvání při rozjíždění do svahu. Brzdná soustava samočinně drží brzdný tlak dokud řidič nepřidá plyn. Pokud tedy řidič zastaví v kopci, tak systém drží brzdový tlak až po dobu 2 sekund. Při rozjezdu se brzdný tlak pomalu snižuje.[1] BRNO 2011

44

ASISTENČNÍ SYSTÉMY PRO JÍZDU DO KOPCE A Z KOPCE

11.2. ASISTENČNÍ SYSTÉMY PRO JÍZDU Z KOPCE Systém HDC (Hill Descent Control) je automatická regulace rychlosti vozidla při jízdě z kopce, která brání tomu, aby se vozidlo nekontrolovatelně rozjelo. Systém se aktivuje tlačítkem a pracuje sám, bez ovládání brzdového pedálu. Tento systém například umožňuje bezpečnou jízdu ze zledovatělého kopce. HDC lze aktivovat jen při rychlostech nižších než 35 km/h. Po jeho zapnutí se rychlost vozidla sníží na hodnotu, kterou lze nastavit tlačítky na volantu v rozsahu 6 - 25 km/h. Po překročení rychlosti 35 km/h, dojde k přechodu do „stand by“ módu a po překročení rychlosti 60 km/h se systém vypne. DAC (Downhill Assist Control) je systém sloužící pro udržování konstantní rychlosti při jízdě z prudkého kopce, kdy už není dostatečné ani brždění motorem. Tímto systémem je vybavena Toyota RAV4. Systém funguje tak, že samočinně vyvíjí dostatečný brzdný tlak, aby bylo dosaženo stálé minimální rychlosti a při tom nedocházelo k blokování kol. To umožňuje řidiči se více soustředit na řízení vozidla.[1]

BRNO 2011

45

ASISTENČNÍ SYSTÉMY A LEGISLATIVA

12. ASISTENČNÍ SYSTÉMY A LEGISLATIVA Legislativa je omezujícím faktorem pro některé asistenční systémy. Jako příklad bych zde uvedl koncept automatické dálnice. Což je asistenční systém, který by za řidiče převzal řízení po nájezdu na dálnici a při sjezdu z ní by se deaktivoval (provoz ve speciálním pruhu dálnice, kde by byl automobil veden po virtuální koleji). Tento systém je již mnoho let vyvinut, ale jediné, co jej neumožňuje zavést do běžného silničního provozu, je legislativa. Ta doposud není schopná vyřešit právní stránku věci při případném selhání systému, neboť je složité rozdělit vinu mezi řidiče a asistenční systém. Podobný případ ale může nastat i u zavedených asistenčních systémů, které z větší míry přebírají kontrolu nad vozidlem. Zde bych jako příklad uvedl plně automatický parkovací asistent.[6]

BRNO 2011

46

ZÁVĚR

ZÁVĚR Asistenční systémy řidiče mají pozitivní vliv na bezpečnost silničního provozu. Po jejich zavedení se počet dopravních nehod snížil o desítky procent v porovnání s dobami, kdy se řidič musel při řízení spolehnout jen na své schopnosti. Nejvíce se o to zasloužily systémy ABS a ESP. Tak jako u každé technologie, tak i u asistenčních systémů dochází ke zdokonalování a vývoji nových systémů. Jedním ze směrů vývoje může být snaha o použití méně nákladných technologií a díky tomu pak bude možno rozšířit některé asistenční systémy mezi automobily nižších cenových tříd. Dalším vývojem asistenčních systémů budeme moci v budoucnosti dosáhnout například autonomního řízení vozidla nebo účinné „samonavigace“ schopné vyhnout se kolizi s ostatními vozidly. Tyto autonomní systémy ale ještě nejsou po právní stránce ošetřeny a jsou tedy dosud nepoužitelné pro silniční provoz (například automatická dálnice).

BRNO 2011

47

POUŽITÉ INFORMAČNÍ ZDROJE

POUŽITÉ INFORMAČNÍ ZDROJE [1] VLK, F. Automobilová elektronika 1 : Asistenční a informační systémy. ISBN 80-2396462-3, Nakladatelství VLK, Brno 2006. [2] VLK, F. Automobilová elektronika 2: Systémy řízení podvozku a komfortní systémy. ISBN 80-239-7062-3, Nakladatelství VLK, Brno 2006. [3] VLK, František. Stavba motorových vozidel. ISBN 80-238-8757-2, Nakladatelství VLK, Brno 2003. [4] http://www.auto.cz/main.php?akce=pojem&id=8&site=slovnik [5] http://cs.wikipedia.org/wiki/Infračervené_záření [6] http://www.railway2007.fd.cvut.cz/proceedings/Vysoky.pdf [7] http://www.bosch.cz/press/img/db/obrazky/1-AE-12955-cz.pdf [8] http://www.luja.cz/?id=002002042 [9] http://www.atzonline.com/cms/images/bosch_040706.jpg [10] http://autospeed.co.nz/cms/title_Technology-of-Adaptive-CruiseControl/A_108268/article.html [11] http://www.bmw.com/com/en/insights/technology/technology_guide/articles/cruise_contro l.html [12] http://www.eetimes.com/design/automotive-design/4011081/Tech-Tutorial-DriverAssistance-Systems-an-introduction-to-Adaptive-Cruise-Control-Part-1?pageNumber=1 [13] http://www.three2tango.com/car-and-bike-corner/abs-anti-lock-braking-system.html/ [14] http://www.hangtuah.or.id/wp-content/uploads/2011/01/Electronic-Stability-Program.gif [15] http://mediaassets.gmeuropearchive.info/viewcatalogue.php?catid=148360&lng=EN [16] http://www.autobild.de/bilder/scheinwerfer-audi-le-mans-16301.html [17] http://gallery.carreview.com/data/car/660/medium/2009_audi_a6_28.jpg [18] http://www.theautochannel.com/news/2007/08/14/058325.1-lg.jpg [19] http://assets6.paultan.org/static/bmw-new-full-colour-hud.jpg [20] http://www.skoda.at/modelle/octavia_combi/octavia_combi/ausstattung/mehrausstattung/

BRNO 2011

48

ABSTRAKT ABSTRACT KLÍČOVÁ SLOVA KEYWORDS

Recommend Documents