Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta
Elektronické asistenční systémy osobních automobilů Bakalářská práce
Vedoucí práce:
Autor práce:
doc. Ing. Pavel Sedlák, CSc.
Michal Šustr
Brno 2012
PODĚKOVÁNÍ Na tomto místě bych rád poděkoval vedoucímu mé bakalářské práce panu doc. Ing. Pavlu Sedlákovi, CSc. za ochotu, cenné rady a odborné vedení při tvorbě práce.
V Brně dne 16. dubna 2012
_______________________
PROHLÁŠENÍ
Prohlašuji, že jsem tuto bakalářskou práci, Elektronické asistenční systémy osobních automobilů, vypracoval samostatně pod vedením doc. Ing. Pavel Sedlák, CSc. a v seznamu uvedl všechny použité literární i jiné zdroje.
V Brně dne 16. dubna 2012
_______________________
Abstrakt Tato práce se zabývá problematikou asistenčních systémů, způsoby řízení a ovládání vozidla. V práci je zahrnut popis, princip a přehled jednotlivých funkcí, které jsou používány pro zlepšení jízdních vlastností u motorových vozidel. U systémů jsou zhodnoceny jejich výhody a nevýhody. Klíčová slova Kammova kružnice přilnavosti, ABS, ASR, ESP, BAS, BLIS, LDW, DAC, ACC, parkovací asistent
Abstrakt
This thesis is occupied with problems of assistant systems, method of driving and control of vehicle. The thesis is included a description, principle and overview of functions which are use for improvement handling of motor vehicles. The systems are evaluated their advantages and disadvantages.
Klíčová slova Kamm's circle of adhesion, ABS, ASR, ESP, BAS, BLIS, LDW, DAC, ACC, Park Assist
OBSAH 1
ÚVOD A CÍL PRÁCE
9
1.1
Úvod ................................................................................................................... 9
1.2
Cíl práce .............................................................................................................. 9
2
KAMMOVA KRUŽNICE PŘILNAVOSTI
10
3
BEZPEČNOSTNÍ PROTIBLOKOVACÍ SYSTÉM ABS
12
4
3.1
Historie ABS..................................................................................................... 13
3.2
Důvody použití systému ABS .......................................................................... 13
3.3
Požadavky na bezpečnostní systém ABS ......................................................... 14
3.4
Funkce ABS ...................................................................................................... 15
3.5
Regulace ........................................................................................................... 16
3.6
Varianty protiblokovacích systémů ABS ......................................................... 17
PROTIPROKLUZOVÝ SYSTÉM ASR
19
4.1
Historie systému ASR ...................................................................................... 19
4.2
Systém EDS (Elektronische Differenzialsperre) .............................................. 20
4.3
Princip ASR ...................................................................................................... 22
4.4
Regulace ASR................................................................................................... 24
4.4.1 Motorová regulace ............................................................................................ 24 4.4.2 Brzdová regulace .............................................................................................. 25 5
6
ELEKTRONICKÉ STABILIZACE JÍZDY ESP 5.1
Historie ESP ..................................................................................................... 27
5.2
Regulační soustava ESP ................................................................................... 27
5.3
Budoucnost ESP ............................................................................................... 29
BRZDOVÝ ASISTENT 6.1
7
9
34
Funkce LDW .................................................................................................... 34
DAC – KONTROLA BDĚLOSTI ŘIDIČE 9.1
32
Funkce BLIS ..................................................................................................... 32
SYSTÉM LDW – HLÍDÁNÍ JÍZDNÍCH PRUHŮ 8.1
30
Funkce brzdového asistentu BAS ..................................................................... 31
SYSTÉM BLIS – HLÍDÁNÍ MRTVÉHO ÚHLU 7.1
8
25
35
Funkce DAC ..................................................................................................... 35
10 ACC – ADAPTIVNÍ TEMPOMAT
36
10.1 Funkce ACC ..................................................................................................... 37 11 PARKOVACÍ ASISTENT
38
11.1 Funkce parkovacího asistentu ........................................................................... 38 11.2 Budoucnost parkovacích asistentů.................................................................... 40 12 ZÁVĚR
40
SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJŮ
42
SEZNAM OBRÁZKŮ
44
1
ÚVOD A CÍL PRÁCE
1.1
Úvod O asistenčních systémech se začalo uvažovat v souvislosti s nárůstem osobních
automobilů, u kterých je důležité dosáhnout větší bezpečnosti na pozemních komunikacích v souvislosti s jízdními vlastnostmi vozidla. S rostoucím provozem na silnicích začalo také přibývat nehod, které měly za následek těžká zranění či smrt. Osobní automobily začaly dosahovat vyšších rychlostních limitů a řidiči s těmito vozidly neměli dostatečné zkušenosti. Proto se začaly testovat systémy, které by mohly zlepšit jízdní vlastnosti vozidla i bezpečnost na silnicích. První asistenční systém, který výrazně zlepšil jízdní vlastnosti při prudkém brzdění za nepříznivého počasí (sníh, led, déšť) a zároveň zkrátil brzdnou dráhu vozidla, byl systém ABS. Tento systém byl původně zkonstruován pro leteckou dopravu. Protiblokovací systém ABS při prudkém brzdění na mokré nebo zledovatělé vozovce umožňuje manévrovat s vozidlem, a tak se vyhnout případným překážkám. Dále podrobně popsaný systém ASR, který pomáhá řidiči při akceleraci, nebo systém ESP, který umí regulovat skluz pneumatiky v příčném směru za pomocí ABS a ASR. V této práci jsou popsány také moderní systémy, které zlepšují komfort a bezpečnost silničních motorových vozidel.
1.2
Cíl práce Cílem této bakalářské práce je zpracovat informace o elektronických
asistenčních systémech a propojit je s praktickými zkušenostmi s těmito systémy. Jsou zde popsány systémy, které jsou součástí již základní výbavy vozidel nižší a střední třídy, ale také asistenční systémy, které jsou dostupné pouze u vyšších a luxusnějších tříd výrobců automobilů.
9
2
KAMMOVA KRUŽNICE PŘILNAVOSTI Jízdní stabilita a dobrá ovladatelnost vozidla v kritických situacích je hlavním
předpokladem dostatečné aktivní bezpečnosti vozidla. Základní podmínkou je přitom přilnavost kol k vozovce, čili adheze. Adhezní podmínky lze jednoduše znázornit pomocí tzv. Kammovy adhezní (třecí) kružnice (obr. 2). (7) Směrová stabilita kola je ovlivněna velikostí obvodových sil, ty jsou omezeny přilnavostí pneumatiky k vozovce – adhezí (obr. 1). Maximální velikost adhezních sil závisí na hodnotě součinu normálové síly Z a součinitele přilnavosti f. Působí-li ve stopě pneumatiky obvodové síly (hnací či brzdná) a síla boční zároveň, jejich velikosti se geometricky sčítají. (7)
Obr. 1 Síly působící ve stopě pneumatiky (7) 1 – hnací síla; 2 – brzdná síla (působí proti hnací síle); 3 – vodící síla (boční síla); 4 – tíha
Ke znázornění okamžitých adhezních vlastností lze využít takzvaná Kammova kružnice (obr. 2), jejíž průměr je úměrný mezi přilnavosti pneumatiky k vozovce (čím lepší
adheze,
tím
větší
průměr
kružnice). Aby
nedošlo
ke
ztrátě
adheze
mezi pneumatikou a vozovkou, nesmí výslednice podélných a příčných sil R překročit poloměr třecí kružnice. V reálu však mají pneumatiky větší přilnavost v podélném směru, takže skutečná Kammova kružnice má spíše tvar elipsy. (7)
10
Obr. 2 Kammova kružnice (7) 1 – pneumatika; 2 – Kammova kružnice
Pokud je brzdná síla B rovna maximální přenesené síle R, pak musí být podle horního obrázku boční síla S rovna nule. V tom případě má kolo nulové boční vedení. Je-li brzdná síla B dokonce větší než maximální možná brzdná síla BMAX, pak dochází k zablokování kola a pneumatika se dostává do smyku. Jsou-li kola řídící nápravy ve smyku bez bočního vedení, vozidlo se stává neovladatelné. (7)
11
3
BEZPEČNOSTNÍ PROTIBLOKOVACÍ SYSTÉM ABS Systém zabraňuje zablokování kol při brzdění tím, že automaticky reguluje
brzdnou sílu, aby nedošlo k zablokování kol. Při zablokování kola by došlo ke ztrátě adheze a vozidlo by se stalo neřiditelné, nebylo by možné měnit směr jízdy otáčením volantu.
Obr. 3 Schéma protiblokovacího zařízení ABS pro jedno kolo (1) 1 – čidlo (snímač otáček); 2 – elektronická řídící jednotka; 3 – regulační ventil; 4 – zdroj energie
Každé kolo má vlastní snímač otáček (obr. 3), který dává řídící jednotce informace o obvodové rychlosti jednotlivých kol. Pokud řídící jednotka dostane signál, o zablokování kola, krátkodobě sníží tlak v brzdovém systému, a tím uvede kolo znovu do pohybu. Systém ABS může uvolnit kolo 12–16× za sekundu, a tím zajišťuje relativně stále otáčení kol a řiditelnost vozu (pozn. řiditelnost vozu viz Kammova kružnice). Při prudkém brzdění systém ABS udržuje brzdnou sílu na mezi adheze, dochází při něm k zablokování kola a následném uvolnění kola v rychlém sledu za sebou až do zastavení vozidla. (1)
12
3.1
Historie ABS Již na počátku 20. století se objevovaly úvahy o tom, jak by bylo možné zabránit
blokování kol při prudkém brzdění. ABS bylo vynalezeno původně pro letadla, a to v roce 1929 francouzským vynálezcem Gabrielem Voisinem. S prvním patentem přišla firma Bosch, a to roku 1936, pod názvem „Zařízení k zabránění silného brždění kol motorového vozidla“. Do zkušebních podmínek se však tento systém dostal až o 30 let později v podobě ABS 1. V roce 1978 bylo osvědčeno provedení ABS 2S, které se dostalo jako první do sériově vyráběného osobního automobilu Mercedes-Benz třídy S a krátce na to také do BMW řady 7. Firma Bosch rozvíjela systém ABS dále. Výsledkem dalšího vývoje vznikly systémy ASR (systém regulace prokluzu kol, který řidiči pomáhá při rozjíždění) a elektronický stabilizační program ESP (pomáhá stabilizovat automobil pomocí přibrzdění některého z kol a omezení výkonu motoru).
3.2
Důvody použití systému ABS
Při brždění musí dojít k dosažení maximální brzdící síly a zároveň zachování stability a řiditelnosti vozidla v mezních situacích. Zablokované kolo je neřiditelné, pohybuje se posledním udaným směrem v okamžiku zablokování (obr. 4). Skluz způsobuje vysoké tření a nadměrné opotřebení pneumatiky. Vysoká teplota pneumatiky ve stykovém místě dále sníží přilnavost, a proto má zablokované kolo vždy menší součinitel tření, než kolo otáčející se. Kolo má největší brzdný účinek, je-li ve skluzu asi 15%, to znamená, že se otáčí o tuto hodnotu pomaleji, než by odpovídalo normálnímu odvalování. Řidič není schopen správně a rychle odstranit zablokování kol, vždy je korekce brždění spojena s velmi dlouhými časovými prodlevami. Při brždění na vozovce s rozdílnou adhezí pro levou a pravou stranu vozidla, kdy zabrzdění znamená okamžité zablokování kol na jedné straně vozidla, veškerá brzdná síla se soustředí na straně druhé a vlivem sil dojde k otočení vozidla na stranu kol s vyšší adhezí. (1)
13
Obr. 4 Jízdní dráha vozu bez ABS a s ABS (1)
Brzdná dráha na vozovce: na suché vozovce automobil bez systému ABS může mít kratší dráhu, jak automobil se systémem ABS, pokud je vozovka vlhká, jsou brzdné dráhy automobilů vybavených systémem ABS a automobilů bez systému ABS stejné, při námraze na vozovce má vůz vybavený systémem ABS kratší brzdnou dráhu, jak vůz bez tohoto systému, vozidlo vybavené systémem ABS má vždy lepší manévrovatelnost při intenzivním brždění. (1)
3.3
Požadavky na bezpečnostní systém ABS Aby bezpečnostní systém ABS pracoval správně, musí splňovat: regulace brzdné síly musí zajistit stabilitu a ovladatelnost vozidla při všech stavech jízdního povrchu od suché asfaltové vozovky až po náledí, rychlá adaptace systému na různé změny adheze vozovky, systém musí neustále kontrolovat bezchybnost funkce ABS (elektronika má tři systémy; první dva jsou pracovní a vykonávají tu samou funkci, třetí bezpečnostní systém porovnává výstupy z pracovních systémů, pokud najde významnější odchylku, tak funkci ABS deaktivuje), 14
komfortní zpětný účinek na pedál (pulzování brzdného pedálu) a bezhlučnost akčních členů (elektromagnetické ventily a hydraulické čerpadlo). (1)
3.4
Funkce ABS
Obr. 5 Třísnímačový čtyřkanálový systém Bosch ABS 2 S (1) 1 – snímač otáček kol; 2 – kolové brzdy; 3 – hydraulická jednotka; 4 – hlavní brzdový válec; 5 – elektronická řídící jednotka; 6 – kontrolka ABS
Za jízdy se měří otáčky na předních kolech (obr. 5) a na diferenciálu zadní nápravy, nebo na všech čtyřech kolech. Otáčky jsou vstupem do řídící jednotky systému, jenž vypočítává obvodové rychlosti jednotlivých kol. Přijme-li řídící jednotka signál o zablokování kol, aktivuje čerpadlo pro zpětnou dodávku a magnetické ventily zablokovaných kol. Obě přední kola jsou řízena přes dané páry elektromagnetických ventilů tak, aby došlo k přenosu největší brzdné síly na vozovku. Na zadní nápravě určuje kolo s menším součinitelem přilnavosti společný tlak v obou brzdách kol. Tím se kolo s větším součinitelem přilnavosti nepatrně nedobrzdí. Následkem toho je brzdná dráha o něco delší, avšak vozidlo je stabilnější. (1)
15
Řídící jednotka přepíná páry elektromagnetických ventilů pro kolo do třech různých stavů: v prvním stavu (bez proudu) obou ventilů (vstupní ventil otevřený, výstupní ventil uzavřený) se hlavní brzdový válec a brzdové válečky kol vzájemně propojí. Tlak v brzdě kola může narůstat, v druhém stavu (vstupní ventil pod proudem a tím uzavřený) se hlavní brzdový válec oddělí. Tlak na brzdě kola zůstává konstantní, v třetím stavu se kromě toho drží pod proudem ještě výstupní ventil a tím je otevřený. Brzda kola se hydraulicky spojí s čerpadlem pro zpětnou dodávku, takže tlak v brzdě kola poklesne. (1)
3.5
Regulace Elektronicky řízené systémy ABS zjišťují úhlové zpoždění otáček kola, které
snímají vhodné snímače. Další veličinou je „relativní skluz“. Z rychlostí kol (levé přední a pravé zadní) se vypočítá referenční rychlost, která v určitém okamžiku odpovídá rychlosti brzděného kola pro optimální skluz. Při částečném brždění určuje referenční rychlost rychleji se otáčející kolo. Dojde-li při plném brždění k regulaci ABS, odlišují se již rychlosti kol od rychlosti vozidla (obr. 6), tím pádem už nemohou sloužit k výpočtu referenční rychlosti bez korekce. Řídící jednotka si během regulace vytváří referenční rychlost, vycházející z rychlosti na počátku brždění. (1)
Obr. 6 Kinematika bržděného kola (1) V – rychlost vozidla; – rychlost kola
16
3.6
Varianty protiblokovacích systémů ABS Podle druhu snímání a zpracování signálu rozlišujeme několik druhů regulačních
protiblokovacích soustav (obr. 7). 1. Individuální
regulace
(IR/IR)
–
každé
kolo
je
regulováno
zvlášť.
Pro dvounápravové vozidlo se IR systém skládá ze 4 čidel, 4 akčních členů a 4 regulačních kanálů (kanálový systém se 4 čidly a individuální regulací). Touto regulací se dosáhne nejkratší brzdné dráhy. Na vozovce s rozdílnou přilnavostí v příčném směru (prostřední část vozovky je bez sněhu a suchá, zatímco na okraji vozovky se nachází sníh nebo led) se při brzdění vlivem individuální regulace zkrátí brzdná dráha, ale vznikne stáčivý moment kolem svislé osy, který stáčí vozidlo do protisměru. S individuální regulací nedosáhneme dostatečné směrové stability. 2. Smíšená regulace (IR/SL) – 4 kanálový systém se 4 čidly a s diagonálním zapojením brzd. Přední náprava má individuální regulaci a zadní kola mají společnou tzv. výběrovou regulaci (select-low – kolo s horšími adhezními podmínkami určuje brzdný tlak pro zadní kola). Na zadních kolech musí být kvůli diagonálnímu zapojení brzd dva akční členy (u konvenčních zapojení by byl na zadní nápravě jen jeden). 3. Modifikovaná individuální regulace (MIR) na přední nápravě a individuální regulace (IR) na zadní nápravě. Modifikovaná individuální regulace je obrněná regulace select-low – během regulace přední nápravy není při blokování jednoho kola zvyšován brzdný tlak v neblokovaném kole, ale je udržován na stálé hodnotě. Tlak v brzdovém válci blokujícího kola je snižován do té míry, až je dosažena příslušná obvodová rychlost, takže na tomto kole může být opět zvýšen brzdný tlak. Poté je zvýšen tlak na kolo s vyšší přilnavostí, až opět druhé kolo blokuje. Tento regulační cyklus pokračuje dále, až se vozidlo zastaví. Zadní náprava má individuální regulaci. Regulace IR/SL a MIR/IR zaručují, že stáčivý moment na vozovce s nesymetrickým povrchem je relativně malý, takže řidič může tento jízdní stav snadno zvládnout. (1)
17
Obr. 7 Nárůst stáčivého momentu při silně rozdílném součiniteli adheze (1)
M – stáčivý moment – brzdná síla µHF – součinitel adheze
1 – kolo s vysokou přilnavostí 2 – kolo s nízkou přilnavostí
18
4
PROTIPROKLUZOVÝ SYSTÉM ASR Při brždění se využívá protiblokovací systém ABS, který nám eliminuje
překročení meze adheze (obr. 8). Problém s adhezí nám vzniká také při akceleraci. Zde se používá systém ASR, jenž má za úkol omezovat hnací moment přiváděný na kolo podle jeho okamžitých adhezních podmínek. Systém ASR má společnou regulaci se systémem ABS. Jak při brždění, tak i při rozjezdu, nebo akceleraci vozidla není žádoucí překračovat jistou mez skluzu. Při velkém skluzu se snižuje hnací síla a rovněž dochází k silnému poklesu boční síly mezi pneumatikou a vozovkou, a tím ke ztrátě stability vozidla. Zjistí-li elektronická řídící jednotka na základě snímání otáček hnacích kol vozidla, že některé z nich začíná prokluzovat, zasahuje regulace ASR, kde se využívá motorová (snížení hnacího momentu) nebo brzdová regulace (přibrzdění hnacích kol). (1)
Obr. 8 Brzdy bez systému ASR na levé straně, se systémem ABS na pravé straně
4.1
Historie systému ASR Zkratka protiprokluzového systému ASR pochází z anglického Anti-Slip
Regulation. Tento systém začala používat firma Mercedes-Benz, a to v polovině 80. let 20. století. Avšak historické prvenství v zavedení tohoto zařízení do konstrukce sériově 19
vyráběného automobilu patří firmě Volvo. Ta v roce 1982 představila zařízení ETC (Elektronic Traction Control), tedy elektronickou regulaci hnací síly na voze Volvo 760. Každá automobilka má svůj systém, který pracuje na podobném principu. Tyto systémy jsou: systém ASR (Anti-Slip Regulation) – koncern VW, TCS (Traction Control Systém) - Honda, Ford a Mitsubishi, ASC (Automatische-Stabilitats-Control) – BMW nebo TC (Traction Control) – Opel.
4.2
Systém EDS (Elektronische Differenzialsperre) EDS je systém elektronicky řízené uzávěrky diferenciálu. Tento systém
motorista ocení především v zimních měsících a při jízdě na vozovce se špatnou adhezí. EDS přibrzďuje protáčející se hnací kolo, a tím umožňuje přenesení výkonu na kolo s lepšími adhezními podmínkami. EDS samočinně přibrzďuje protáčející se kolo hnací nápravy s cílem vyrovnat silový poměr na obou kolech. Pomocí snímačů systému ABS řídicí jednotka neustále sleduje a vyhodnocuje otáčení obou hnacích kol. Pokud rozdíl otáček levého a pravého kola odpovídá prokluzu kol, vyšle řídící jednotka signál a systém ABS/EDS protáčející se kolo přibrzdí. Přibrzděním odlehčeného (protáčejícího se) kola se momenty na obou kolech vyrovnají a výsledný účinek je podobný jako u mechanické uzávěrky diferenciálu. (14) Princip: Za předpokladu stejných adhezních poměrů mezi pneumatikou a kolem působí u poháněné nápravy s diferenciálem stejně velký moment MA na obě kola. Pokud je tření mezi kolem a vozovkou dostatečné, kola přenesou na vozovku všechen hnací moment. Každé kolo tedy přenáší 50% celkového hnacího momentu (obr. 9). Pokud je na jedné straně vozovky kluzký povrch, tedy povrch s nižší adhezí, určuje velikost přenášeného hnacího momentu kolo s nižším součinitelem tření. Nápravový diferenciál stále rozděluje hnací moment v poměru 50:50, a pokud jedno kolo nemůže přenést hnací moment, sníží se velikost přenášeného momentu na obou kolech současně. (14)
20
Obr. 9 Nápravový diferenciál rozdělující hnací moment v poměru 50:50 (14)
Dojde-li k překročení hranice přilnavosti na jednom kole, kolo se začne protáčet. To znamená, že přenese menší točivý moment. Nyní začíná fungovat systém elektronické uzávěrky diferenciálu. Řídicí jednotka EDS začne protáčející se kolo přibrzďovat, čímž vyvolá brzdný moment MB, který pomůže dorovnat momentový poměr na nápravě (obr. 10). Nyní díky brzdnému momentu může kolo s vyšší adhezí přenášet sílu na vozovku a nedochází k prokluzu. (14)
Obr. 10 Přibrzďování protáčejícího se kola pomocí systému EDS (14)
21
Předností EDS je nejvíce využito v zimním období, např. při rozjezdech s jedním kolem na zasněžené krajnici nebo při jízdě do stoupání s jednostranně kluzkou vozovkou.
4.3
Princip ASR ASR pracuje v součinnosti se systémem EDS a řídící jednotkou motoru.
Na rozdíl od EDS (elektronické uzávěrky diferenciálu) může ASR pracovat při každé rychlosti vozidla. Systém ASR tak zvyšuje bezpečnost a stabilitu jízdy na kluzkém povrchu, zároveň zabezpečuje plynulé zrychlení bez prokluzujících kol. Při jízdě v zatáčce působí systém regulace prokluzu proti nedotáčivosti vozidla a zvyšuje jízdní stabilitu. (1) Snímače otáček kol, které jsou společné s ABS, neustále sledují otáčky kol hnané nápravy. Řídicí jednotka, která je také společná s ABS, porovnává tyto údaje s otáčkami kol nepoháněné nápravy. Pokud na základě signálů ze snímačů otáček řídící jednotka vyhodnotí, že dochází k prokluzu hnacích kol (kola), je řídící jednotkou vydán pokyn, aby toto kolo bylo přibrzděno. V případě vyšší rychlosti je řídicí jednotkou motoru vydán příkaz ke snížení točivého momentu motoru vynuceným ubráním plynu. Následkem tohoto zásahu se kola přestanou protáčet. (1) Je-li systém ASR při jízdě aktivní, bliká kontrolka na přístrojové desce. Řidič může následně přizpůsobit styl své jízdy, zároveň je varován, že se nachází na vozovce s horší adhezí. ASR lze vypnout např. při jízdě se sněhovými řetězy, kdy je prokluz nevyhnutelný. Automobil vybavený ASR zároveň obsahuje elektronickou uzávěrku diferenciálu EDS, která působí do rychlosti 40 km/hod.
22
Obr. 11 Poháněná přední náprava, rozdíl otáček mezi předními koly (13)
Do rychlosti cca. 40 km/h provádí regulaci systém EDS pomocí cílených zásahů při brzdění, při vyšších rychlostech pak redukuje systém ASR točivý moment motoru (obr. 11). (13)
Obr. 12 Poháněná přední náprava, rozdíl otáček mezi koly přední a zadní nápravy (13)
V celém rozsahu rychlostí vyrovnává otáčky výlučně systém ASR (obr. 12). (13)
Obr. 13 Poháněná přední náprava, rozdílem otáček mezi předními koly i mezi koly přední a zadní nápravy (13)
23
Do rychlosti cca. 40 km/h jsou aktivní oba systémy EDS i ASR, při vyšších rychlostech pracuje již pouze ASR (obr. 13). (13)
4.4
Regulace ASR Regulace prokluzu musí zabránit protočení kol při rozjezdu nebo zrychlení
na vozovce s náledím na jedné nebo obou stranách vozidla, obou zrychlení v zatáčce a při jízdě do kopce u automobilů s předním náhonem. Další funkcí regulace je napomáhání s udržením vozidla pod kontrolou, zvyšuje bezpečnost, zmenšuje opotřebení pneumatik a hnacího ústrojí, a také řidič získává za pomocí kontrolky ASR informace o situaci na vozovce. (1)
4.4.1 Motorová regulace U zážehových motorů může být regulováno vstřikování paliva, zapalování a poloha škrticí klapky. Z hlediska pohodlí, zatížení motoru a složení výfukových plynů má zásah do plnění palivem přes akcelerační pedál nejvíce výhod. Nevýhoda, daná relativně pomalou reakční dobou, může být odstraněna přídavným zásahem do vstřikování a do zapalování. Při zásahu do zapalování je okamžik zážehu posunut později, aby se zmenšil točivý moment motoru. Jestliže nestačí toto opatření, jsou vynechány zapalovací impulsy. V tomto případě musí být také přerušeno vstřikování paliva, aby se příliš nezhoršilo složení výfukových plynů a nebyl přetížen katalyzátor výfukových plynů. Samotné přerušení vstřikování přináší poněkud pomalejší záběr, poněvadž motor ještě nasává a spaluje již připravené palivo. Samotný zásah do vstřikování a zapalování, bez zásahu do ovládání škrticí klapky, postačuje pro vozidla s menšími požadavky na komfort. U vznětových motorů se mění množství vstřikovaného paliva. Snížení dávky paliva lze uskutečnit několika způsoby. Jsou to např. elektronicky ovládaný akcelerační pedál, nebo ovládání vstřikovacího čerpadla. Při poklesu otáček motoru na nízkém rychlostním stupni a při nízkém součiniteli adheze by mohla hnací kola mít velký brzdný skluz. To je možné omezit regulací brzdného momentu motoru (MSR – Motorschleppmoment-Regulant), která částečně zvýší moment motoru. Tím se zmenší zbrzdění kol na míru optimální pro jízdní
24
stabilitu. Regulace MSR znamená, že je regulován točivý moment motoru při brzdění motorem. (1)
4.4.2 Brzdová regulace Brzděním hnacích kol je dosažena nejkratší reakční doba, protože při nárůstu brzdného tlaku je přímo ovlivňován skluz hnacího kola. Z důvodu komfortu nemůže však být realizována maximální možná rychlost nárůstu brzdného tlaku. Tento systém je často používán u vozidel jako doplněk regulace točivého momentu motoru regulací škrticí klapky. Další úlohou tohoto zásahu je brzdová regulace, která působí jako uzávěr diferenciálu (obr. 14). (1) Obr. 14 Účinek uzávěrky diferenciálu vzniklý díky brzdné síle (Bosch) (1): FB – brzdná síla FBʹ - brzdná síla vztažená na účinný poloměr µH a µL – vyšší a nižší součinitel adheze FH a FL – maximálně přenositelná síla na vozovce s µH a µL
Pro vozidla s předním pohonem a výkonově slabším motorem může být protiskluzová regulace, probíhající jen přibrzďováním jednoho nebo obou kol, prostá rozjezdová pomoc. Ta musí být ovšem časově omezena na nízké jízdní rychlosti, aby brzdy nebyly přetíženy. Při příliš dlouhé činnosti brzdové regulace ASR by totiž mohlo dojít k přehřátí brzd. (1)
5
ELEKTRONICKÉ STABILIZACE JÍZDY ESP Systém stabilizace jízdy vozidla je rozšířením systémů ABS a ASR.
Tyto systémy umožnují ovládat skluz při brždění (ABS) a prokluz při akceleraci (ASR) pouze v podélném směru vozidla. ESP dokáže regulovat skluz pneumatiky v příčném směru. Příliš velký příčný skluz pneumatiky vede ke ztrátě bočního vedení, a tím k vybočení vozidla z požadované dráhy. Elektronická stabilizace ESP zvyšuje stabilitu 25
vozidla ve stopě při průjezdu zatáčkou a zároveň snižuje nebezpečí smyku při brzdění, zrychlení i při volném pohybu vozidla (obr. 15). Této stabilizace je dosaženo samočinnými zásahy do brzd jednotlivých kol a hnacího momentu motoru bez zásahu řidiče. Pokud systém zjistí příčně dynamický stav vozidla pomocí snímačů, dojde k přibrzdění příslušných kol, tím se vytvoří točivý moment kolem svislé osy vozidla, který kompenzuje nežádoucí nedotáčivý nebo přetáčivý pohyb vozidla na vozovce. (1) Zároveň se sníží točivý moment motoru na odpovídající hodnotu dané situace. Tímto způsobem dosažené zpomalení vozu má stabilizační účinek. Pokud hrozí např. vybočení zadní části u přetáčivého vozidla, jsou přibrzděna kola na vnější straně zatáčky, přičemž největší brzdná síla působí na přední vnější kolo. U nedotáčivého chování vozidla se korekce provede přibrzděním kol na vnitřní straně zatáčky, přičemž převážný podíl brzdné síly působí na zadním vnitřním kole. Systém současně sleduje, jak na kritickou chybu reaguje řidič a během několika milisekund mikroprocesor určí, jak silně, a které kolo, je třeba přibrzdit, a o kolik snížit hnací moment motoru, aby se vozidlo opět stabilizovalo.
Obr. 15
Zásah ESP při nedotáčivém a přetáčivém chování vozidla (1):
26
Nedotáčivé chování: 1 – ESP; 2 - bez ESP; 3 – brzdná síla; 4 – vyrovnávání nedotáčivosti Přetáčivé chování: 1 – bez ESP; 2 – s ESP; 3 – brzdná síla; 4 – vyrovnávání přetáčivosti
5.1
Historie ESP Zkratka ESP pochází z anglického Electronic Stability Programme, což
v překladu znamená elektronický stabilizační program. Již v roce 1983 se začalo uvažovat o vylepšení stability vozidla při plném brzdění optimálním seřízením systému ABS. V roce 1987 došlo k přihlášení příslušného základního patentu. V letech 1990 až 1991 rozšířili technici funkci systému reagujícího na celou řadu dalších jízdních situací. Již za dva a půl roku se vše dostalo do fáze, která umožnila zahájení sériové výroby a v březnu 1995 se ESP byla výroba započata. První sériový vůz vybavený tímto systémem byl Mercedes - Benz třídy E. Systém byl ale příliš drahý, a tak se dostal jen do luxusních automobilů. V roce 1998 se při testech Mercedes třídy A převrátil. Firma zavedla systém ESP jako základní výbavu do všech jejich automobilů.
5.2
Regulační soustava ESP Aby mohlo v kritické situaci ESP správně reagovat, musí znát odpovědi na dvě
základní otázky (obr. 16). Kam řidič vozidlo směřuje a kam vozidlo doopravdy jede? Pro zodpovězení těchto otázek je systém vybaven celou řadou snímačů. Snímač natočení volantu a snímače otáček všech kol zodpoví první otázku, kam řidič vozidlo směřuje (obr. 18). Odpověď na druhou otázku, kam vozidlo skutečně jede, pomáhá zjistit měřič příčného zrychlení a momentu setrvačnosti podle svislé osy vozu. Na základě těchto hodnot systém může porovnat požadovanou dráhu vozidla s tou skutečnou. Pokud se hodnoty liší, systém vyhodnotí situaci jako kritickou a zasáhne. (1)
27
Obr. 16 Regulační soustava ESP umístěna ve vozidle (Bosch) (1): 1 – snímač stáčivé rychlosti se snímačem bočního zrychlení; 2 – snímač úhlu natočení volantu; 3 – snímač neregulovaného brzdného tlaku; 4 – snímače otáček; 5 – řídicí jednotka ESP; 6 – hydraulická jednotka; 7 – brzdy; 8 – řídicí jednotka managementu motoru; 9 – ovladač úhlu zážehu; 10 – ovladač vstřikování paliva; 11 – ovladač škrticí klapky
Regulační obvod má k dispozici tyto veličiny: stáčivá rychlost (měřená veličina), úhel natočení volantu (měřená veličina), boční zrychlení (měřená veličina), podélná rychlost vozidla (odhadovaná veličina), podélné síly pneumatik a hodnoty skluzu pneumatik (odhadované veličiny). (1) Z podélné síly pneumatik a hodnot skluzu pneumatik se dále určují: boční síly na kole, úhly směrových úchylek kol, úhel směrové úchylky těžiště, příčná rychlost. (1)
28
Požadované hodnoty pro úhel směrové úchylky těžiště a pro stáčivou rychlost se určují z veličin, které řidič zadává nebo které řidiče mohou ovlivnit (obr. 17): úhel natočení volantu, odhadnutá rychlost vozidla, součinitel přilnavosti, který se určuje z odhadované hodnoty podélného zrychlení a měřené hodnoty bočního zrychlení, poloha akceleračního pedálu (moment motoru) nebo brzdný tlak (síla na brzdový pedál). (1)
Obr. 17 Základní blokové schéma regulace jízdní dynamiky (1)
5.3
Budoucnost ESP Evropská unie (EU) hodlá učinit ze stabilizačního systému povinnou součást
výbavy nových aut. Počínaje rokem 2014 by měly všechny nové automobily vyrobené v Evropě disponovat elektronickým stabilizačním systémem, rozhodla o tom Evropská komise. Nedávný výzkum prokázal, že stabilizaci má pouze 42% automobilů prodaných na území EU. Zpravidla se jedná o větší a dražší automobily.
29
Obr. 18 Úplný regulační systém ESP (Bosch) (1) – rozmístění komponentů: 1 – brzdy, 2 – snímače otáček, 3 – řídící jednotka, 4 – nastavovač škrticí klapky, 5 – předřadné čerpadlo se snímačem regulovaného brzdného tlaku zrychlení, 6 – snímač úhlu natočení volantu, 7 – posilovač brzdného účinku s hlavním válcem, 8 – hydraulická jednotka, 9 – snímač stáčivé rychlosti se snímačem bočního zrychlení
6
BRZDOVÝ ASISTENT Brzdový asistent je zařízení, které pomáhá při kritickém brždění. Výrobci
automobilů nabízejí různé varianty brzdových asistentů, které se od sebe navzájem liší pouze snímáním signálu potřebným pro vyhodnocení. Tento brzdový asistent je nadstavbou pro protiblokovací systém ABS. Brzdový asistent BAS z anglického Brake Assistant System pomáhá řidiči v situacích, kdy při kritickém brzdění málo zkušený řidič nestlačí brzdový pedál dostatečně silně (obr. 19). Snímače brzdového asistenta jsou schopny takovou situaci rozpoznat a následně dát pokyn hydraulickému systému brzd k maximálnímu zvýšení tlaku. Brzdový asistent spolupracuje s posilovačem brzd a plně využívá možnosti ABS. Zkrácením doby dosažení maximálního brzdného účinku se zkracuje i brzdná dráha. (12)
30
Obr. 19 Brzdění se systémem BAS a bez systému BAS (12)
6.1
Funkce brzdového asistentu BAS Snímač, umístěný pod brzdovým pedálem, snímá rychlost a sílu stlačení pedálu.
Impulzem pro aktivaci brzdového asistenta je mezní hodnota výkonu vyjádřená jako součin síly a rychlosti. Tato mezní hodnota je získána na základě zkušeností z provozu tak, aby nedocházelo k nežádoucím sepnutím např. během přibrzďování v koloně. Při překročení této mezní hodnoty dojde k aktivaci brzdového asistenta, který urychlí náběh brzd. Asistent udržuje maximální účinek i po dobu brzdění, a to až do okamžiku uvolnění pedálu, pak se automaticky vypne. (2), (12)
31
Obr. 20 Porovnání brzdných drah s brzdovým asistentem a bez brzdového asistentu při rychlostech 50 km/h a 100 km/h (12)
Zkoušky systému BAS prokázaly zkrácení brzdné dráhy o 15 až 20% (obr. 20), i když je účinek systému velmi ovlivněn řidičovou zkušeností. V kritické situaci totiž méně zkušený řidič sešlápne brzdový pedál buď příliš pomalu a velkou silou, nebo rychle a malou silou. V obou případech tak v kritické situaci nevyužije naplno potenciál brzd. Naopak zkušený řidič sešlapuje brzdový pedál rychle, s dostatečně velkou silou, čímž maximálně využívá možnosti brzdového systému vozidla v součinnosti s ABS. (12)
7
SYSTÉM BLIS – HLÍDÁNÍ MRTVÉHO ÚHLU Systém BLIS pro hlídání mrtvého úhlu, pochází z anglického Blind Spot
Information Systém. Upozorňuje řidiče na okolní vozidla jedoucí v úhlech, kam řidič nevidí.
Systém
přispívá
k větší
bezpečnosti
a
řidič
je
méně
stresován.
V roce 2010 byl zkonstuován první vůz s vybavením systému BLIS. Jednalo se o Ford Fusion Hybrid. (11)
7.1
Funkce BLIS Systém upozorňuje řidiče na přítomnost jiného vozidla v tzv. „mrtvém úhlu“
některého z vnějších zpětných zrcátek. Tyto mrtvé úhly pokrývají dva radarové senzory, které mohou být umístěné v rozích zadního nárazníku, nebo pod zpětnými zrcátky (obr. 21). Tento systém je aktivní při rychlostech nad 10 km/h a sleduje všechna vozidla 32
v blízkosti automobilu. Pokud se řidič chystá odbočit nebo změnit jízdní pruh v okamžiku, kdy je v mrtvém úhlu jiné vozidlo, systém BLIS rozsvítí varovnou kontrolku, umístěnou ve zpětných zrcátkách, a vydá akustický signál. Další možností je, že
se
rozsvítí
kontrolka,
a
poté
dojde
k varovné
vibraci
volantu.
Systém BLIS lze zapnout nebo vypnout pomocí příslušného ovládací prvku, nebo přímo na palubním počítači (dle výbavy vozidla). Pokud je systém deaktivován, na palubní přístrojové desce se rozsvítí příslušná žlutá kontrolka, která vyzývá řidiče, aby systém aktivoval. Při připojení přívěsného vozidla se systém sám deaktivuje. Pokud se v systému vyskytne chyba, senzory jsou poškozené, nebo na nich ulpívají nečistoty, rozezní se akustický signál a rozsvítí se kontrolka hlídání mrtvého úhlu. (11)
Obr. 21 Funkce systému BLIS (11)
33
8
SYSTÉM LDW – HLÍDÁNÍ JÍZDNÍCH PRUHŮ Systém LDW, který varuje před neúmyslným opuštěním jízdního pruhu, pochází
z anglického Lane Departure Warning. Pokud kamera umístěna na přední části vozidla (patice čelního skla, nárazník) zaznamená, že vůz začíná neúmyslně opouštět svůj jízdní pruh (nedá znamení o změně směru jízdy), systém hlídající neúmyslné opuštění jízdního pruhu LDW, upozorní řidiče vibracemi volantu a rozsvícením výstražné kontrolky, popřípadě přitáhnutím bezpečnostního pásu.
8.1
Funkce LDW Tento systém využívá přední snímací kameru, která neustále monitoruje situaci
před vozidlem a vyhodnocuje jeho okamžitou polohu vzhledem k vodorovnému značení (obr. 22). Pokud řidič použije ukazatel směru, nebo naznačuje-li situace, že se jedná o úmyslný manévr, varování je neaktivní. Pokud však dojde k přejetí jízdního pruhu bez použití ukazatelů o směru jízdy, systém řidiče varuje. Aby systém mohl správně fungovat, musí mít stále k dispozici informace o rychlosti vozidla, o poloze volantu, o správném snímaní vodorovného značení a o aktivitě/neaktivitě ukazatele směru. Pokud vodorovné značení není k dispozici, (staré okresní silnice) je systém neaktivní. (10) Při rychlostech pod 65 km/h je systém LDW neaktivní. Je to z toho důvodu, aby řidič nebyl rušen v rušném městském provozu. Citlivost, s jakou vás bude systém varovat před nechtěnou změnou jízdního, pruhu lze nastavit ve dvou úrovních. Vibrace, které vydává volant, lze nastavit ve třech různých intenzitách. (10)
Obr. 22 Funkce systému LDW (10)
34
Tento systém byl vyvinut pro zvýšenou bezpečnost na pozemních komunikacích řidičům, kteří jsou po dlouhé jízdě unaveni a jejich pozornost a reflexe jsou oslabeny. Pokud se řidič dostane do stavu tzv. „mikrospánku“ a začne vybočovat z jízdního pruhu, vibrace od volantu, nebo přitažení bezpečnostního pásu, ho mohou probudit. Také pokud nevěnuje dostatečnou pozornost dění před sebou a otáčí se na příklad do zadní části vozidla k dětské sedačce, čímž dochází k vyjíždění ze svého pruhu, systém jej opět vibracemi do volantu, nebo přitažením bezpečnostního pásu upozorní a varuje, aby se věnoval řízení. (10) S tímto systémem má řidič pocit větší bezpečnosti, musí si ale uvědomit, že se jedná pouze o asistenta, který nám dává více informací o jízdě. Proto by měl řidič stále sledovat provoz a dění na pozemní komunikaci. Systém nepřebírá řízení vozidla a odpovědnost za jízdní bezpečnost, tyto úkony jsou stále na řidiči. Nový koncernový vůz VW Passat, který je vybaven funkcí hlídání jízdních pruhů, má navíc korekci řízení. Ta dokáže sama udržet vozidlo v jízdním pruhu. Zmíněná korekce proběhne třikrát, poté je řidič upozorněn vibracemi do volantu, aby věnoval pozornost řízení.
9
DAC – KONTROLA BDĚLOSTI ŘIDIČE Systém pro kontrolu bdělosti DAC je zkratkou z anglického Driver Alert
Control. Tento systém, uvedený v roce 2008 do sériové výroby od automobilky Volvo, nezkoumá chování řidiče (jako ostatní automobilky), ale jízdu samotného automobilu.
9.1
Funkce DAC Tento systém zkoumá jízdu automobilu, a právě podle způsobu jízdy je schopen
předem odhadnout riziko snížené řidičovy koncentrace. Systém se samočinně spustí při rychlostech nad 60 km/h. DAC monitoruje pohyb vozidla na vozovce. Umí také rozeznat kontrolovanou jízdu od nekontrolovatelné. Systém DAC je spolehlivější než jiné podobné systémy, které pracují na principu snímaní očí řidiče. DAC je dokonce schopen rozpoznat situaci, kdy se řidič příliš věnuje svému telefonu nebo dětem na zadních sedadlech. (6) Systém se skládá z kamery, která je umístěna pod vnitřním zpětným zrcátkem, senzorů a řídící jednotky. Kamera směřuje ven z vozidla, neustále sleduje směr jízdy a 35
vzdálenost vozu od vodorovného značení. Další senzory systému snímají pohyby auta ve všech směrech. Řídící jednotka získaná data zaznamenává a zároveň porovnává s uloženými hodnotami. Pokud dojde k rozpoznání únavy řidiče, řídící jednotka vyšle akustický signál a na přístrojové desce se rozsvítí symbol šálku s kávou (obr. 23). Systém je schopen vaší únavu ohodnotit pěti stupni intenzity. (6) Podle informací americké společnosti NHTSA způsobí únava za volantem jen v USA ročně kolem 100 000 dopravních nehod, při nichž zahyne přibližně 1 500 lidí a dalších 75 000 jich je zraněno. Systém DAC by měl toto číslo výrazně snížit, pokud ovšem řidič dá na rady systému ve vozidle. Veškerá zodpovědnost samozřejmě zůstává na řidiči. Systém pouze upozorňuje na únavu a oslabení pozornosti, které by mohlo skončit nehodou. (6)
Obr. 23 Funkce systému Drive Alert Control (6)
10
ACC – ADAPTIVNÍ TEMPOMAT Systém ACC, který pochází z anglického Adaptive Cruise Control, je adaptivní
tempomat, který se přizpůsobuje změnám regulovaného objektu. V provozu na silničních komunikacích to znamená, že adaptivní tempomat sleduje situaci před automobilem a při blížící se překážce je schopen určitým způsobem zareagovat. Systém udržuje bezpečnou vzdálenost od ostatních vozidel. (4)
36
10.1 Funkce ACC Adaptivní tempomat ACC, umožňuje díky sledování dopravní situace před vozidlem automatickou korekci rychlosti (obr. 24). Pracuje pomocí mikrovlnného nebo laserového radaru, který vyhodnocuje rychlost blížící se překážky např. pomalejší vozidlo před vámi. Na základě těchto údajů je schopen automaticky snížit rychlost bez jakéhokoliv zásahu řidiče. Pokud pomalejší vozidlo opět zvýší svoji rychlost nebo odbočí, adaptivní tempomat znovu zrychlí vozidlo na původně nastavenou rychlost. (4) Řidič si může vybrat až ze čtyř programů na udržování odstupů od vozidla jedoucího před ním. Jedním z programů je Sport, který udržuje malý odstup od vozidla a v okamžiku, kdy se cesta opět uvolní, dynamicky zrychlí na zvolenou cestovní rychlost. Další programy umožňují např. plynulou jízdu v kolonách, cestu po venkovských silnicích, nebo jízdu s přívěsem. (9) Pokud systém vyhodnotí, že se překážka přibližuje příliš rychle a může dojít ke střetu vozidel, upozorní řidiče, připraví brzdy na prudké brzdění, přitáhne hlavové opěrky a sám začne snižovat rychlost. (9)
Obr. 24 Funkce adaptivního tempomatu (9)
Tento systém pracuje velmi dobře, je zde ale problém s „neposlušným řidičem“. Při testech v pořadu Autosalon, testovali tuto funkci na automobilu značky BMW, a to konkrétně nového modelu řady 5. Řidič měl aktivovanou funkci adaptivního 37
tempomatu, vozidlo kopírovalo svým pohybem automobil před ním jedoucí. Řidič automobilu, který BMW pronásledoval, zastavil, BMW 5 také zastavilo, ale jeho řidič po zastavení vystoupil z vozidla. Poté co se automobil před testovaným vozidlem rozjel, došlo k tomu, že se BMW 5 rozjelo také, ale už bez řidiče. Proto se stalo toto vozidlo velice nebezpečné pro ostatní účastníky provozu. Další problém je, že pokud řidič jede s vozidlem delší dobu např. dálniční jízda, zapomíná na aktivitu tohoto systému. Poté co by vozidlo před ním změnilo výrazně styl jízdy, mohl by se řidič polekat, a tím by mohlo dojít k nehodě. (9)
11
PARKOVACÍ ASISTENT Parkovací asistent je zařízení, které pomáhá při parkování ve stísněných
prostorech, nebo při situacích, kdy je špatný výhled z vozu. Parkovací asistent může monitorovat prostor za automobilem i před automobilem. Pokud je pouze parkovací asistent pro monitorování prostoru za vozidlem, je tento systém aktivován samočinně, a to při zařazení zpětného převodového stupně (obr. 25). Pokud je vozidlo vybaveno senzory pro monitorování prostotu před i za vozidlem, systém se aktivuje samočinně při zařazení zpětného převodového stupně, nebo na vyžádání řidiče, pomocí spínače Parkovací asistent. V případě, že systém nalezne překážku, je řidič varován pomocí akustického signálu. Čím více se k překážce blížíme, tím větší intenzitou je akustický signál vysílán. (2)
11.1 Funkce parkovacího asistentu Celý systém pracuje za pomocí ultrazvukových čidel, která jsou zabudována v nárazníku a propojená s řídící jednotkou. Ultrazvuková čidla pracují na principu vysílání a zpětným odražení ultrazvukových signálů. Řídící jednotka dále signály zpracovává, podle vyhodnocené vzdálenosti dále předává do varovné jednotky zabudované v interiéru vozu. Tato jednotka poté vysílá akustické nebo vizuální varování, jehož naléhavost se stupňuje spolu se zkracující se vzdáleností od překážky. Tento systém je jednoduchý, ale podstatně zvýší řidiči komfort při parkování. (3)
38
Obr. 25 Parkovací asistent – aktivována čidla pro parkování vzad (8)
Novinkou posledních let je automatické parkování, které pracuje za pomoci parkovacího asistentu (obr. 26). Systém automatického parkování pracuje tímto způsobem. Řidič nejprve aktivuje systém stiskem tlačítka. Ultrazvukové senzory měří mezery mezi objížděnými vozidly a hledají dostatečně velké místo pro podélné zaparkování. Po nalezení místa vyzve systém řidiče, aby potvrdil zahájení parkovacího manévru. Elektronika převezme kontrolu nad řízením. Na řidiči zůstává obsluha pedálů. Řidič je informován o vzdálenosti od překážek a dostává pokyny prostřednictvím obrazového i akustického rozhraní. Přestože je řízení ovládáno automaticky, odpovědnost za bezpečné zaparkování zůstává na řidiči. Do manévru lze kdykoliv zasáhnout pevným uchopením volantu. (3)
Obr. 26 Automatické parkování pomocí parkovacího asistentu (3)
39
11.2 Budoucnost parkovacích asistentů Již dnes se testují systémy, které dokážou zaparkovat automobil bez nutnosti řidiče. Řidič dá na dálku např. pomocí klíčku nebo mobilního telefonu, vozidlu povel k zaparkování (obr. 27). Vozidlo vyhodnotí situaci kolem sebe, sesbírá data z ultrazvukových čidel a za pomocí systému GPS zaparkuje vozidlo. Tyto systémy pracují zatím pouze na testovacích místech. Se zavedením tohoto systému do plného provozu budou muset být vydány příslušné zákony, které by opravňovaly automobil k samovolnému pohybu po komunikaci. Kdyby došlo k chybě v tomto systému, mohlo by dojít k nehodě.
Obr. 27 Automatické parkování pomocí klíčku (bez řidiče) (3)
12
ZÁVĚR Účelem této bakalářské práce bylo sestavit přehled používaných asistenčních
systému u osobních automobilů s doplněním možných budoucích technologií. Na začátku práce jsem popsal stav na dopravních komunikacích a psychologické reakce toho nejslabšího článku celého silničního provozu, kterým je člověk. A přes to, tento nejslabší článek byl vůbec první myšlenkou k zavedení asistenčních systémů. Asistenční systémy mají za funkci řidiče opravit, zamezit nesprávnému zacházení s motorovými
vozidly,
nebo
dokonce
předejít
jeho
špatnému
zareagování.
S vývojem těchto systémů se začal do popředí dostávat komfort při řízení motorového vozidla, kterým je například parkovací asistent.
40
Další částí mé práce byly podrobně popsány funkce a účely tří základních asistenčních systémů, a to protiblokovacího systému ABS, protiskluzového systému ASR a elektronické stabilizace ESP. Tyto systémy aktivní bezpečnosti byly zpočátku dostupné jen pro luxusní automobily. S postupem času se ale dostávají do všech prodávaných osobních vozidel. Tím klesají počty nehod, a díky tomu také ubývá těžce zraněných či usmrcených osob. Nakonec jsem popsal ostatní systémy, které jsem měl možnost vyzkoušet a poznat jejich kladné i záporné stránky. Tyto systémy mají do budoucna dobré vyhlídky a budou součástí základní výbavy, stejně jako se stal protiblokovací systém ABS. Z dění kolem nás lze pozorovat a odhadnout kam se budoucí asistenční systémy budou vyvíjet. Hlavním trendem a filozofií je předejít jakýmkoliv nebezpečným situacím, se kterými se můžeme setkat v denním provozu. Tyto asistenty směřují k úplnému vypuštění řidiče, který se stane pouhým pasažérem, protože budoucí dokonalý stroj bude mít celé řízení pod svojí kontrolou. Tyto stroje budou ve vzájemné komunikaci, tudíž by k nebezpečným situacím nemělo vůbec dojít. Hlavní bezpečnostní směr asistenčních systémů je doprovázen komfortními také funkcemi pro posádku automobilu. Všechny tyto systémy budoucnosti mají ale ještě obrovský kus cesty před sebou co se bezpečnosti, funkce a dokonce i právních zákonů týče. První a zatím jediným státem na světě, kde je schváleno řízení robotických automobilů je Nevada. Kupodivu je s rozvojem robotickými automobily nejvíce pokročila IT firma Google, a to s projektem Google Driverless car, která prozatím neměla s automobily nic společného. (5)
41
SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJŮ
(1)
VLK, F., Elektronické systémy motorových vozidel 1. Brno, F. VLK, 2002. ISBN 80-238-7282-6
(2)
VLK, F., Elektronické systémy motorových vozidel 2. Brno, F. VLK, 2003. ISBN 80-239-0026-9
(3)
OLIVÍK, P., Parkovací asistent nejen pro začátečníky [online]. Autorevue.cz. 2011-07-16 [cit. 2012-01-29]. Dostupné z WWW:
(4)
VYSOKÝ, P., Asistenční systémy v automobilech [online]. Odbornecasopisy.cz. 2005-02-04 [cit. 2012-04-15]. Dostupné z WWW:
(5)
JAVŮREK, K., Auta bez řidiče schválil první stát [online]. MagazinE15.cz. 2011-07-01 [cit. 2012-04-17]. Dostupné z WWW:
(6)
SAJDL, J., DAC (Driver Alert Control) [online]. Autolexicon.net.cz. 2011-08-12 [cit. 2012-04-02]. Dostupné z WWW:
(7)
SAJDL, J., Kammova kružnice přilnavosti [online]. Autolexicon.net.cz. 2011-06-05 [cit. 2012-04-02]. Dostupné z WWW:
(8)
MATĚJKA, J., Parkovací asistent [online]. Autorevue.cz. 2012-02-25 [cit. 2012-01-29]. Dostupné z WWW:
(9)
PELCL, M., Adaptivní tempomat [online]. Auto-car.ic.cz. 2007-03-15 [cit. 2012-04-16]. DOSTUPNÉ Z WWW:
42
(10)
SAJDL, J., LDW (Lane Departure Warning) [online]. Autolexicon.net.cz. 2011-02-22 [cit. 2012-01-29]. Dostupné z WWW:
(11)
SAJDL, J., BLIS (Blind Spot Information Systém) [online]. Autolexicon.net.cz. 2011-02-11 [cit. 2012-04-02]. Dostupné z WWW:
(12)
SAJDL, J., Brzdový asistent [online]. Autolexicon.net.cz. 2012-01-25 [cit. 2012-04-02]. Dostupné z WWW:
(13)
Volkswagen.cz [online]. cit. 2012-04-11. Dostupné z WWW:
(14)
SAJDL, J., EDS (Elektronische Differenzialsperre) [online]. Autolexicon.net.cz. 2011-11-03 [cit. 2012-04-02]. Dostupné z WWW:
43
SEZNAM OBRÁZKŮ
Obr. 1
Síly působící ve stopě pneumatiky
10
Obr. 2
Kammova kružnice
11
Obr. 3
Schéma protiblokovacího zařízení ABS
12
Obr. 4
Jízdní dráha vozu bez ABS a s ABS
14
Obr. 5
Třísnímačový čtyřkanálový systém Bosch ABS 2 S
15
Obr. 6
Kinematika brzděného kola
16
Obr. 7
Nárůst stáčivého momentu při silně rozdílném součiniteli adheze
17
Brzdy bez systému ASR na levé straně, se systémem ABS na straně pravé
19
Nápravový diferenciál rozdělující hnací moment v poměru 50:50
21
Obr. 10
Přibrzďování protáčejícího se kola pomocí systému EDS
21
Obr. 11
Poháněná přední náprava, rozdíl otáček mezi předními koly
23
Obr. 12
Poháněná přední náprava, rozdíl otáček mezi koly předními a zadní nápravou
23
Poháněná přední náprava, rozdíl otáček mezi předními koly i mezi koly přední a zadní nápravy
23
Obr. 14
Účinek uzávěrky diferenciálu vzniklý díky brzdné síle (Bosch)
25
Obr. 15
Zásah ESP při nedotáčivém a přetáčivém chování vozidla
25
Obr. 16
Regulační soustava ESP umístěna ve vozidla (Bosch)
28
Obr. 17
Základní blokové schéma regulace jízdní dynamiky
29
Obr. 18
Úplný regulační systém ESP (Bosch) – rozmístění komponentů
30
Obr. 19
Brzdění se systémem BAS a bez systému BAS
31
Obr. 20
Porovnání brzdných drah s brzdovým asistentem a bez brzdového asistentu při rychlostech 50 km/h a 100 km/h 32
Obr. 21
Funkce systému BLIS
Obr. 8
Obr. 9
Obr. 13
33 44
Obr. 22
Funkce systému LDW
34
Obr. 23
Funkce systému Drive Alert Control
36
Obr. 24
Funkce adaptivního tempomatu
37
Obr. 25
Parkovací asistent – aktivována čidla pro parkování vzad
39
Obr. 26
Automatické parkování pomocí parkovacího asistentu
39
Obr. 27
Automatické parkování pomocí klíčku (bez řidiče)
40
45
