Начало Автомобили Безопасност, комфорт и пъргавина – системи на Bosch за подпомагане на водача

Безопасност, комфорт и пъргавина – системи на Bosch за подпомагане на водача

45
0

Увеличаващото се съзнателно отношение към околната среда, растящите изисквания по отношение на комфорт, мобилност в напреднала възраст: това са само няколко примера от глобалните тенденции, които оказват влияние върху очакванията на хората по отношение на автомобила. Особено и безопасността на автомобила все по-често попада във фокуса на всички пазари. Общото при повечето многообразни, все по-обширни изисквания е, че те могат да се изпълнят само с нови системи за подпомагане на водача и системи за безопасност.

Безопасността за пътниците в автомобила е един от решаващите мотиви за нашите разработки. Колко важни са тези дейности показва един поглед върху цифрите: всяка година в света в движението по пътищата загиват 1,4 милиона души. В Европа през 2006 г. загиналите са общо 39500, т.е. средно на всеки 13 минути при пътнотранспортно произшествие загива един човек. Въпреки целия прогрес досега тези цифри са все още страшно високи и напълно неприемливи.

С антиблокиращата система ABS още 1978 г. , т.е. преди повече от 30 години, Bosch пусна на пазара първата електронно управлявана система за безопасност, а през 1995 г. – още веднъж решаващо я подобри със защитата срещу поднасяне ESP®.

Ако активните системи за безопасност в много случаи предотвратяват катастрофата, то пасивните системи, като въздушните възглавници в останалите случаи помагат да се намалят последствията от катастрофата. Колко важни са специално системите предотвратяващи катастрофи, показва растящата в Европа и САЩ тенденция към по-малки и по-леки автомобили. Водещото при тях е стремежът към по-малък разход на гориво, но също така и съвсем конкретни финансови стимули от страна на националните законови разпоредби. Производителите на автомобили освен всичко друго искат да постигнат намаляване на разхода на гориво чрез по-малкото тегло на автомобила. Конкретно това означава: структурната безопасност на по-малки, по-леки автомобили трябва да се допълни чрез активни и пасивни системи за безопасност и подпомагане на водача. Само така може да се поддържа и да продължи да се подобрява съвременното ниво на безопасност.

Нови функции чрез системи свързани в мрежа
Използваните досега системи за безопасност и подпомагане на водача обикновено са самостоятелни системи. За разширяване на функциите ние ги свързваме една с друга в мрежа и ги допълваме със съответно необходимите компоненти. За да включи възможно най-добре синергийния ефект, Bosch обединява всички дейности свързани с безопасността, комфорта и динамиката на движението в отделен собствен сектор на стопанска дейност: „Vehicle Motion and Safety“. Той обхваща разработването и производството на следните системи, които са много важни за бъдещите системи за подпомагане на водача и безопасност:

• Електронната стабилизираща програма (ESP®): тя предоставя подробни данни за актуалното движение на автомобила. При това като съставна част на системите свързани в мрежа тя може автоматично да стабилизира и да задейства спирачката на някое от колелата на автомобила.
• Задържащата система: при катастрофа тя регистрира точните стойности на отрицателното ускорение и решава дали, кога и как се запалват въздушните възглавници и опъвачите на предпазните колани.
• Радарни системи: те предоставят информации за дистанцията до движещите се отпред автомобили. Те се използват понастоящем от адаптивното регулиране на скоростта на движение ACC (Adaptive Cruise Control), както и за предвиждащо предупреждение за опасност от сблъсък.
• Видеосистеми: регистрираните картини могат да се ползват за много функции, например за разпознаване на пътните знаци, за предупреждение за неволно пресичане на маркировката на лентата за движение и системи за нощно виждане. При това те допълват информациите на радарния сензор за движението отпред.

Чрез ZF Lenksysteme GmbH, едно паритетно съвместно предприятие с ZF Friedrichshafen AG, Bosch предлага и електрически сервоусилватели на кормилното управление. С тях могат да се реализират подпомагащи кормилното управление или автоматични управляващите функции. Как си взаимодействат такива системи свързани в мрежа ще покажа по-късно.

Ние започваме с изследването на пътнотранспортните произшествия.
За серийното разработване избираме само функциите и системите, които могат да окажат функционален или икономически съществен принос за безопасността на движението. Ние базираме решението на анализа на обширни бази данни за пътнотранспортни произшествия. Така с GIDAS (German In-Depth Accident Study) ползваме безспорно най-обширната в света база данни за пътнотранспортни произшествия, която съдържа повече от 15000 пътнотранспортни произшествия в Германия. Всяко от тях е записано съвсем подробно – отчасти с повече от 3500 отделни данни. Използваме също и международни бази данни, които например съдържат специфичните пътнотранспортни произшествия в САЩ или в Япония. При това непременно се показват регионални различия. Например, докато в САЩ почти всяко четвърто пътнотранспортно произшествие с ранени или загинали хора се обяснява със сблъскване със стоящ до пътното платно обект, в Япония – това е всяко тридесето. За да можем да разработваме още по-целенасочено новите функции, заедно с производителите на автомобили подпомагаме разширяването на тези бази данни – особено в страни в преход като Китай, Индия и Бразилия.

Всички резултати от изследванията сочат към едно: над 90 % от всички пътнотранспортни произшествия възникват вследствие на предхождащи грешки при пътуване. Системите за подпомагане на водача, помагат на водача при движението, а системите за безопасност, които в критични ситуации предотвратяват пътнотранспортни произшествия, могат значително да намалят броя на ранените и загиналите в движението по пътищата. Нашата цел е за функциите с най-голямата очаквана полза да разработим решение с ниски разходи и да го въведем в серийно.

Нови системи на Bosch за подпомагане на водача и за безопасност.
Блестящ пример е електронната стабилизираща програма, която сме разработили и произвеждаме от 1995 г. При вече споменатите сблъсквания с препятствия до пътното платно в повечето случаи водачът е загубил контрол върху автомобила си – той поднася. ESP® се бори с това поднасяне и в резултат на това, съгласно международни изследвания, може да предотврати до 80 % от всички пътнотранспортни произшествия вследствие на поднасяне. Едно изследване на университета в Кьолн показва, че оборудването на 100 % от автомобилите с ESP® би намалило в движението по пътищата на Европа годишния брой на пътнотранспортните произшествия с последвала смърт с 4 000, а с ранени – с 100 000 в сравнение с движението без ESP®.

Ще скицирам какви нови системи за подпомагане на водача разработваме и какви видове сблъскване те могат да предотвратят.

І-ви пример: Прогнозиращи системи за аварийно спиране
Те намаляват значително опасността от пътнотранспортни произшествия от сблъсък. Изследвания показват, че при този вид сблъскване една трета от водачите въобще не спират, а половината при дадените обстоятелства не постигат максимално възможното отрицателно ускорение при спиране. С градирани, това означава изграждани една след друга функции, ние подпомагаме водача да може да спре възможно най-бързо. В първия етап системите трябва да предупреждават, след това да подпомагат водача и накрая да спрат автомобила автоматично. От 2005 г. ние доставяме прогнозираща помощ при спиране, която взема под внимание данните от ACC-радарния сензор. Когато водачът спира, спирачното действие настъпва по-бързо и по-енергично. През 2007 г. разширихме още веднъж тази функция. Ако се намали определена дистанция, системата допълнително предупреждава водача активно чрез кратък автоматичен спирачен тласък. Ние го наричаме Predictive Collision Warning, предупреждение за евентуален сблъсък.

В бъдеще радарният сензор ще бъде подпомаган от видеосензор. Чрез сливането, т.е. обединяването на сензорните данни, ситуацията пред превозното средство ще може да се интерпретира още по-бързо и по-сигурно. Това дава възможност за две нови функции:

1. Целево спиране: ако в ситуация, която системата категоризира като много критична, водачът задейства спирачката, спирачното налягане автоматично се повишава дотолкова, че ако е възможно превозното средство спира още преди препятствието. Ако пътнотранспортното произшествие е неизбежно, чрез постигане на максимално отрицателно ускорение, поне се намалява тежестта на пътнотранспортното произшествие.

2. Автоматично аварийно спиране: в критични ситуации системата, изцяло без намесата на водача, предприема частично спиране с около 30 % от максималното отрицателно ускорение. Това удължава времето, през което водачът все още може да реагира. Ако в крайна сметка пътнотранспортното произшествие е неизбежно, системата задейства спиране с максимално отрицателно ускорение. Според нашите изследвания това намалява скоростта при удара при средностатистически водач с 25 до 55 %. При това, намаляването на скоростта наполовина редуцира енергията на удара със 75 %, което понижава значително опасността от нараняване.

Още през 2009 г. двете функции ще бъдат включени серийно в различни модели. Според нашите изчисления автоматичното аварийно спиране може да предотврати три от четири пътнотранспортни произшествия с тежко ранени поради сблъсък.

Тъй като пътнотранспортните произшествия вследствие на сблъсък, особено при автомобили за превоз на хора и товари, са главната причина за тежки на пътнотранспортни произшествия, през пролетта на 2009 г. Европейският парламент прие регламент, според който най-късно от ноември 2015 г. всички автомобили за превоз на хора и товари трябва да се оборудват с прогнозиращи аварийни спирачни системи, както и за предупреждение за неволно пресичане на маркировката на лентата за движение.

ІІ-ри пример: Secondary Collision Mitigation (SCM)
Ако променим гледната точка и разгледаме автомобилите, които поднасят срещу препятствие или са засегнати от друг автомобил. Тези автомобили често пъти неустойчиво политат въртейки се около оста си през местността. В Германия при 29 % от всички пътнотранспортни произшествия завършили със смърт след първия удар следват и други сблъсквания. За такива ситуации ние разработваме Secondary Collision Mitigation. Ако първият удар е толкова силен, така че въздушните възглавници се задействат, функцията спира автоматично автомобила чрез ESP®, намалява опасността от поднасяне и с това и вероятността от втори сблъсък. SCM може да има положителен ефект при най-малко половината от досегашните многократни сблъсъци.

ІІІ-ти пример: Early Pole Crash Detection (EPCD)
Страничният удар е видът пътнотранспортно произшествие с най-голям риск от нараняване за пътниците в автомобила. Особено опасен е страничният удар в дърво или стълб. Функцията Early Pole Crash Detection свързва в мрежа ESP® и управлението на въздушните възглавници. Ако ESP® с помощта на сензорните сигнали съобщава за критично странично движение на автомобила, управлението на въздушните възглавници се подготвя за възможен страничен удар. Ако той се случи, страничните въздушни възглавници и тези за главите могат да се задействат по-рано отколкото досега, тъй като не трябва да се извършва скъпата и отнемаща време проверка на удара посредством други Crash-сигнали.

ІV-ти пример: Системи за нощно виждане.
Данните за пътнотранспортни произшествия доказват, че опасността от пътнотранспортно произшествие завършващо със смърт през нощта е два пъти по-висока отколкото през деня. Ние помагаме на водачите на автомобили с нашата активна система за нощно виждане, която прави видими обектите още от разстояние 150 метра – следователно достига три пъти по-далече от обикновените къси светлини. Така се осигурява полезно ориентиране особено при тежки условия по отношение на осветлението – като при дъжд или заслепяващо насрещно движение. През 2005 г. системата влезе серийно в производството, а началото на 2009 г. я разширихме с аналитична логика. Тя разпознава пешеходците и велосипедистите и ги маркира в индикатора.

V-ти пример: Предупреждение за неволно пресичане на маркировката на лентата за движение.
Заспиването за секунди, но също и само повдигането на падналите слънчеви очила по време на движение, често пъти е причината за отклонение от лентата на пътното платно, в което се движите. Ако има насрещно движение или друг автомобил се намира в същата посока на същата височина, може бързо да се стигне до удар. Видеокамери, които добре като човешкото око регистрират контрастни информации, могат да разпознават маркировката на лентата на пътното платно и помагат на водача да се движи в собствената лента. Това се извършва чрез звуков или вибрационен предупредителен сигнал или в една от следващите степени на разширяване на системата – чрез автоматично насрещно управление във връзка с електрически подпомогнато кормилно управление. Както при всички системи за подпомагане разбира се водачът може по всяко време да поеме функцията.

Освен разпознаване на лентата на пътното платно през следващите години видеосигналите ще се използват все повече за системи за подпомагане на водача и за безопасност. Предизвикателството за разработващите е в бъдеще картините не само да се изобразяват, но и да се анализират. За целта ние използваме стереоизмерването с две камери, а след това и изчисляването на така наречения оптичен поток. Това означава, че проследяваме движенията на отделни пиксели от картина в картина. Работим много интензивно за разпознаване на обекти, групирането им в класове като например „автомобил“ или „пешеходец“ и като последен етап – интерпретиране на сцената. На базата на това интерпретиране на сцените накрая се дефинират препоръките за действие и предприемането на подходящи мерки. Колкото по-рано можем да интерпретираме ситуацията, толкова по-рано могат да се предприемат други предпазни мерки.

Сега напускам сферата на безопасността на автомобила и с последния си пример ще се спра на темата динамика на движението/пъргавина.

VІ-ти пример: Регулиране на двигателния момент
Шофьори и производители обръщат все по-голямо внимание на пъргаво, спортно поведение при движение. Наред с основните промени по ходовата част или гумите динамиката при движение в завой може да се подобри, ако двигателният момент на задвижващия мост се премести върху външното за завоя колело. През 2007 г. въведохме серийно функцията Dynamic Wheel Torque Control by Brake, която в завои спира вътрешното за завоя колело и едновременно повишава двигателния момент. По този начин се увеличава въртящия момент на външното за завоя колело и вследствие на това управлението на водача се улеснява и завоите може да се преминават по-бързо и по-безопасно. По-нататъшно подобряване на тази функция може да се постигне само със специален разпределителен редуктор – разбира се при значително по-високи разходи и по-голямо тегло.

Наред с безопасността и динамиката на движение комфортът е третата област на свързаните в мрежа функции за подпомагане на водача. С радарните и видеофункциите и тук могат да се реализират нови функции или да се разширяват съществуващите. Голям интерес има към разширението Stop&Go за адаптивното регулиране на скоростта. Също така и към устройството за подпомагане при потегляне по нанагорнище, което значително опростява потеглянето. Всички тези функции за комфорт имат голямото предимство, че ежедневно представят осезаемите ползи за клиента при използване. Това води дотам, че средностатистически такива опции се избират често, което е от полза за безопасността на движение, защото функциите за комфорт и безопасност най-често използват един и същ хардуер и затова се предлагат във функционални пакети.

Техника за безопасност във всички класове автомобили.
За да се намали значително броят на пътнотранспортните произшествия системите за безопасност трябва да се въведат и в класовете с голяма кубатура. Според нашия ръководен принцип „Безопасност за всеки“ ние от Bosch подпомагаме разширяването на новите системи, като непрекъснато усъвършенстваме техниката, т.е. непрекъснато оптимизираме обема на функциите и конструкцията по отношение на тегло, размер и разходи. Постигнатият напредък вече е забележителен. По този начин успяхме да намалим с три четвърти разходите за нашите ESP®-системи изхождайки от първото поколение през 1995 г. Също така през 2009 г. стартира ІІІ-то поколение на нашия Long-Range-радарен сензор за ACC-системи, който също така предлага значителен напредък по отношение на функциите и финансовите разходи спрямо І-то поколение.

Представените тук примерни функции могат съществено да повишат безопасността в движението по пътищата. Базирайки се на тях могат да се реализират и функции, които повишават динамиката на движение и комфорта на автомобила.

През следващите години ще се открият нови възможности чрез интегриране на навигацията, която например ще предоставя данни за завоите и топографията. Господин Хоайзел ще навлезе в подробности по тази тема в следващия доклад. Други импулси могат да се очакват от комуникацията на автомобила с другите автомобили или инфраструктурата.

През следващите години Bosch с максимални сили ще продължи да подпомага този стремеж и ще се прояви иновационно в две насоки: съгласно нашия слоган „Техника за живота“ ние и за в бъдеще ще разработваме нови полезни функции и заедно с производителите на автомобили ще ги въвеждаме серийно. Със същата сила ще продължим да работим за подобряване на съотношението разходи-ползи на съществуващите системи – за да предложим на всички водачи на автомобили по-голяма безопасност, както и независимост и комфорт при шофиране.