Jihočeská univerzita v Českých BudějovicíchZemědělská fakulta

MDP

Semestrální práce

Elektronické systémy řízení podvozku

Zdeněk Doležel

Stránka 1

Rozvoj moderní koncepce automobilů, nákladních automobilů a traktorů je spojen s rostoucím stupněm řídících a regulačních a diagnostických zásahů prováděných elektronikou. Je to podmíněno rostoucími požadavky na ekologické aspekty provozu automobilů a také složitostí řídicích uzlů (spalovací motor, převodovka, atd.), vzájemně propojených prostřednictvím digitální sběrnice CAN-Bus. Zvyšující se elektronizace přináší nové možnosti v podobě např. navýšení výkonu motoru. Elektronika také snižuje riziko poškození nevhodným provozem.

Vzhledem k množství automobilů a řidičů zde každá automatizace může znamenat ohromné úspory práce. Donedávna nebylo možné takovou automatizaci realizovat, protože k tomu neexistovaly vhodné technické prostředky. V současné době již je stavebních prvků dostatek – jak snímačů, tak prostředků výpočetní techniky i akčních členů – a činnost řidiče začíná být velmi rychle automatizována. Automobily se rychle plní elektronikou, která poskytuje zcela nové možnosti a v mnoha směrech zásadně mění celkovou koncepci vozidla. V posledních pěti letech bylo v automobilové technice možná uskutečněno více změn než za minulých padesát let. Tyto změny otevřely nové možnosti v řízení jednotlivých subsystémů automobilu a postupné automatizaci činností, které při řízení automobilu dosud vykonával lidský operátor – řidič.

Trendy podmiňující a podporující automatické řízení automobilu

Zatím byly obecně zmíněny výrazné změny v koncepci automobilu. Při podrobnějším pohledu jde zejména o:

změny v motorové skupině a způsobu pohonu, náhradu mnoha mechanických a hydraulických systémů elektrickými a

elektrohydraulickými systémy, směřování k inteligentnímu automobilu.

Jako řídicí subsystém s největším nárůstem vlastností a funkcí, v poslední době, je nutné uvést řídící jednotku brzd. Ta zajišťuje kromě základních funkcí ABS a ESP rovněž řadu asistenčních funkcí, jako MSR, ASR, EDS, které usnadňují jízdu a ovládání vozu v běžných i nestandardních situacích. Vzhledem k tomu že řídicí jednotka brzd má velmi přesnou informaci o otáčení všech kol, díky indukčnostním nebo tzv. Hallovým snímačům, poskytuje zpracováním těchto informací nejen hodnotu rychlosti vozidla pro ostatní jednotky, zejména pro jednotku přístrojové desky, ale tyto informace se dají využít i např. k indikaci sníženého tlaku v pneumatice (TPM).

Zdeněk Doležel

Stránka 2

Systémy pro sledování a řízení stavu vozidla

V oblasti sledování a řízení stavu vozidla je nejznámějším asistenčním systémem již zmíněný ABS, který zabraňuje smyku kola při brzdění. Tento systém už využívá početná skupina řidičů modernějších vozů. U ABS se při brzdění porovnává postupná rychlost vozu stanovená z údajů akcelerometru měřícího jeho podélné zrychlení (resp. zpomalení), s postupnou rychlostí stanovenou na základě měření úhlové rychlosti otáčení kol. Jestliže obě rychlosti nesouhlasí, dochází k prokluzu kol, a ABS upraví brzdné síly tak, aby k prokluzu nedošlo. Uvedený systém může také fungovat jako elektronická uzávěrka diferenciálu při jízdě na kluzkém povrchu. (systém XDS)

Dále jsou známy systémy automatické stabilizace (Automated Stability Control – ASC, Electronic Stabilisation Systems – ESS), uplatňující se při zatáčení při velkých rychlostech. Tehdy vlivem příčného zrychlení vznikají boční síly, které mohou vést ke smyku (otáčení kolem svislé osy automobilu) či k otáčení okolo podélné osy automobilu (převržení). Takovémuto chování může významně předejít systém aktivní nebo automatické stabilizace. Kombinací selektivního brzdění jednotlivých kol, selektivního hnacího momentu přenášeného na jednotlivá kola a změnou tuhosti pérování jednotlivých kol je možné omezit vliv příčného zrychlení tak, že popisované nežádoucí jevy nemohou nastat. Vhodným řízením tohoto systému lze upravit sklon vozidla k nedotáčivému nebo přetáčivému chování.

Přehled asistenčních systémů, s kterými se dnes běžně setkáváme v automobilech střední, vyšší střední třídy a vyšší třídy (s těmito funkcemi se setkáme např. ve voze Octavia 1Z):

ABS – protiblokovací brzdový systém, EBV – elektronický rozdělovač brzdného účinku mezi nápravy, HBA – hydraulický brzdový asistent, MSR – regulace točivého momentu při brzdění motorem, EDS - elektronická uzávěrka diferenciálu, ASR – protiprokluzové zařízení, ESP – elektronický stabilizující systém, XDS – elektronická uzávěrka diferenciálu,TPM - kontrola tlaku v pneumatikách.

ESP

Řídicí jednotka ESP vyhodnocuje všechny relevantní údaje (úhel natočení volantu, natáčení vozu kolem svislé osy, příčné zrychlení, aktuální stav regulace atd.) a dosahuje tak přesné a včasné reakce systému. Pro ještě větší spolehlivost byla do ESP integrována funkce AFM (Adaptives Fahrzeug Modell). AFM vyhodnocuje všechna dostupná data a optimalizuje reakce ESP. Systém ESP se tak může přizpůsobit každému stylu jízdy a aktuálnímu zatížení vozu.Jako mimořádná výbava na přání je pro vozy Škoda Octavia k dispozici také systém TPM (Tyre Pressure Monitoring), sledující tlak vzduchu v jednotlivých pneumatikách. Systém

Zdeněk Doležel

Stránka 3

využívá údajů ze snímačů otáček jednotlivých kol systému ABS (poklesne-li tlak v některé z pneumatik, změní se poloměr, po kterém se dané kolo odvaluje, a tím se změní i jeho otáčky vzhledem k ostatním kolům). V případě, že dojde ke snížení tlaku v některé z pneumatik oproti ostatním pneumatikám, rozsvítí se kontrolka na přístrojovém panelu.

Bezhlučné ABS, a citlivější ESP Premium

Nejnovější generace protiblokovacího systému brzd ABS, která při brzdění na kluzké silnici nevydává obvyklý chraplavý zvuk. Na to, že systém ABS právě zasahuje, bude napříště upozorňovat řidiče jen známé "brnění" pedálu. Bezhlučné ABS je součástí budoucího systému elektronického řízení podvozku ESP Premium, které má korigovat řidičovy chyby tak, že si to při jízdě vůbec neuvědomí. Vždycky záleží na tom, jak si automobilka přeje funkci ESP vyladit, někteří výrobci automobilů dávají přednost citelnému zásahu až v případě, že hrozí nehoda, jiné si přejí neustálou, ale sotva znatelnou korekci. ESP Premium by mělo kritické jízdní situace rozpoznávat mnohem dříve než současné systémy a včasným jemným zásahem usměrňovat stabilitu auta. Také ESP Premium stojí před koncem testovacích zkoušek a čeká na uplatnění v sériové výrobě.

XDS

Automobilka Volkswagen poprvé představila XDS u modelu Golf GTI / GTD. A Škoda – auto používá tento systém u vozů Octavia II RS a Fabia II RS. Systém XDS byl vyvinut s cílem zvýšit trakci výkonného vozidla s předním náhonem při jízdě zatáčkou. XDS je vyspělý systém elektronické uzávěry diferenciálu spolupracující s elektronickým stabilizačním systémem (ESP), je vlastně rozšířením již známého systému EDS.Při rychlém průjezdu zatáčkou systém přibrzďuje vnitřní (odlehčené) kolo, aby zabránil jeho protáčení. Výsledkem tohoto zásahu je lepší trakce při rychlém průjezdu zatáčkou a nižší sklon k nedotáčivosti vozidla. Díky systému XDS může vnější kolo přenést na vozovku větší porci točivého momentu. Díky XDS je řízení živější, přesnější a vozidlo v zatáčkách lépe drží stopu. Řidič tak získává lepší pocit z jízdy.Podobný systém fungující na stejném principu před časem představila i automobilka FIAT u svého sportovního modelu Fiat 500 Abarth.

Zdeněk Doležel

Stránka 4

HHC (Hill hold control)

Asistent pro rozjezd do kopce umožňuje pohodlné rozjetí do kopce bez rizika couvnutí. Pokud řidič po zastavení v kopci uvolní brzdový pedál, systém udrží po dobu až 2 sekund tlak v brzdném systému. Při rozjezdu řídicí jednotka tlak postupně snižuje. Tento prvek komfortní elektroniky můžete najít např. u Škody Octavia.

Active Lane Keeping Assist

V případě, že hrozí překročení čáry vymezující jízdní pruh, zasáhne tento asistent prostřednictvím elektromotoru napojeného na volant. V první fázi začne volant jemně vibrovat, aby upozornil řidiče na potenciálně nebezpečnou situaci. Pokud řidič nereaguje a auto neúmyslně zamíří mimo jízdní pruh, systém začne aktivně usměrňovat ovládání auta. Na rozdíl od dnes běžných řešení nedochází ke korekci zásahem do řízení, ale přibrzděním kol na jedné straně auta pomocí systému ESP. Ke změně směru nedojde při úmyslném vybočení, například při akceleraci před předjížděním nebo při výhybném manévru při brzdění.

Zdeněk Doležel

Stránka 5

Adaptativní tempomat (Adaptive Cruise Control – ACC)

Klasický tempomat pracuje na volné silnici jako prostý regulátor rychlosti a udržuje konstantní rychlost vozidla. Adaptivní tempomat sleduje prostřednictvím čidel situaci před vozidlem, a objeví-li se pohybující se překážka (automobil), dojede k ní na zvolenou vzdálenost, kterou poté udržuje (tj. upraví rychlost „svého„ vozidla na rychlost vpředu jedoucího automobilu). Pokud jde o stojící překážku, adaptivní tempomat zastaví v bezpečné vzdálenosti před překážkou. Adaptivní tempomat může být speciálně navržen pro velmi malé rychlosti v městském provozu a v kongescích na silnici (tzv. stop-and-go ACC).

V systémech adaptivních tempomatů (systém ACC) různých verzí (od prostého tempomatu po antikolizní systémy) se používá množství snímačů. Jejich dosahy a vyzařovací diagramy jsou schematicky znázorněny na obrázku. Největší dosah má mikrovlnný radar pracující na frekvenci 77 GHz, jenž je schopen detekovat překážku ve vzdálenosti asi 120 m před vozidlem. Dalším snímačem je infračervená kamera, jejíž dosah je srovnatelný. Následuje videokamera pracující ve viditelné části spektra s užitečným dosahem asi 40 m. Blízké okolí vozidla je sledováno několika mikrovlnnými radary pracujícími na frekvenci 24 GHz. Ty mají dosah menší než 15 m a jsou určeny zejména pro antikolizní systémy. Pro kritický případ kolize jsou vpředu a vzadu ultrazvukové (sonarové) snímače, jejichž dosah je jen okolo 1 m a využívají se k aktivaci ochranných zařízení (dotažení pásů, aktivace airbagů), jestliže se již nelze vyhnout kolizi.

Dosah a vyzařovací diagramy jednotlivých snímačů

Pro činnost samotného systému ACC je nejdůležitějším snímačem radar pracující na frekvenci 77 GHz s poměrně úzkým vyzařovacím diagramem. Tento radar v dosti velké vzdálenosti zaznamená překážku a umožní určit její rychlost. Radar by jako snímač postačoval pro jízdu na přímé silnici.

Pro jízdu v zatáčkách a v hustém provozu musí být doplněn infračervenou kamerou, popř. videokamerou pracující ve viditelné oblasti, které spolu s počítačem pro zpracování obrazu s příslušným programovým vybavením dovolují průběžně analyzovat situaci před vozidlem. Radar i kamery zachytí větší počet vozidel před sebou a na základě údajů o vozidlech je nutné vybrat nejbližší vozidlo ve stejném pruhu. Další již uvedené snímače, radary orientované svým vyzařovacím diagramem do stran a dozadu a sonar s krátkým dosahem, slouží k varování před kolizí a popř. jako součást protikolizních systémů.

Snímače s příslušným počítačovým vybavením pro analýzu situace jsou základem řídicí jednotky systému ACC. Tato řídicí jednotka pracuje ve dvou režimech. Na volné silnici, kde není v dohledu žádné jiné vozidlo, udržuje konstantní rychlost. To znamená, že pokud má automobil automatickou převodovku, zadává řídicí jednotce motoru žádanou hodnotu otáček motoru. Jestliže se vpředu objeví pohybující se překážka, kterou snímače zaregistrují

Zdeněk Doležel

Stránka 6

a která je rozpoznána jako automobil jedoucí menší rychlostí v tomtéž pruhu, systém ACC „dojede„ na předvolenou vzdálenost, přizpůsobí rychlost automobilu jedoucímu vpředu a sleduje jej. Jde-li o nepohybující se (pevnou) překážku, snaží se optimálně brzdit, aby před ní zastavil. Když se překážka objeví příliš pozdě, než aby bylo možné zastavit, maximálně zmenší rychlost a aktivuje protikolizní systémy. Při zmenšování rychlosti musí řídicí jednotka systému ACC spolupracovat s řídicími jednotkami motoru a s řídicí jednotkou brzd. Celkové uspořádání je znázorněno na obrázku.

Uspořádání řídicích systémů pro adaptivní tempomat (BS1 – ovládání brzd, BS2 – ovládání plynu, HO – hydraulické ovládání)

Řídicí jednotka motoru řídí okamžik a dobu trvání vstřiku paliva do válce, množství nasávaného vzduchu a optimální okamžik zážehu směsi. Řídí tedy otáčky a výkon motoru a musí nastavovat odlišné podmínky pro dojíždění a pro brzdění motorem při malém rozdílu rychlostí. Při větším rozdílu rychlostí za sebou jedoucích vozidel se aktivuje řídicí jednotka brzd. Ta je řešena jako ABS, tedy zaručuje maximální zpomalení, při kterém ještě nedochází k prokluzu kol (smyku). Řídicí jednotka motoru a řídicí jednotka brzd jsou původně nezávislé systémy, které se v rámci činnosti systému ACC chovají jako spolupracující vestavěné (embedded) systémy. Spolupráci umožňuje sběrnice CAN, ke které jsou všechny tyto jednotky spolu s jednotkou ovládacích a indikačních prvků na přístrojové desce připojeny.

Pokud je tedy systém ACC v činnosti, udržuje podle druhu režimu vhodnou rychlost. Při jakémkoliv zásahu obsluhy (přibrzdění, přidání plynu) se automaticky odpojuje a předává řízení lidskému operátorovi.

Uvedené platí, jen není-li systém ACC kombinován s protikolizními systémy. Radarové snímače, popř. kamery orientované dozadu a vykrývající slepé úhly, tvoří tzv. elektronické zpětné zrcátko, které může být využito především k varování řidiče před možnou kolizí (přehlédnutí již předjíždějícího vozidla při zahajování předjížděcího manévru, kolize vlivem špatné viditelnosti atd.). Varování je účinné, pokud má řidič dostatek času na rozhodování a zásah. Není-li dostatek času, automaticky zasáhne protikolizní zařízení. Zde se kombinují prvky aktivní bezpečnosti s prvky pasivní bezpečnosti. Systém ACC se snaží nejprve aktivně (brzděním) vyhnout kolizi či zmenšit energii při nárazu. Jestliže se kolizi nelze vyhnout, aktivuje systém ACC prvky pasivní bezpečnosti s cílem minimalizovat následky kolize. K tomu využívá sonarové (ultrazvukové) snímače, indikující na vzdálenost jednotek metrů vozidlo, s nímž téměř jistě dojde ke kolizi. Dobu do kolize, řádově desítky milisekund, lze využít k aktivaci prvků pasivní bezpečnosti (dotažení bezpečnostních pásů, aktivace příslušných airbagů apod.). Protikolizní zařízení může fungovat také jako černá skříňka (zaznamenává důležité veličiny před nárazem) a (pokud funguje po nárazu) lokalizovat místo nehody i

Zdeněk Doležel

Stránka 7

automaticky přivolat pomoc. Zkušenosti s tímto přístupem jsou zatím překvapující. U mnoha nehod automobilů vybavených těmito systémy, kdy posádka přežila, se ukazuje, že bez predikce nárazu a včasné aktivace bezpečnostních prvků by to byly nehody fatální. Zatím ale není dost případů pro seriózní statistiky. V USA je v současné době vybaveno systémy ACC asi 50 000 nákladních automobilů. Velcí dopravci udávají, že počet nehod u takto vybavených kamionů poklesl téměř na polovinu.

Propojení systému ACC s ostatními řídicími jednotkami v automobilu

Velmi užitečný je systém ACC, pokud je schopen pracovat při velmi malých rychlostech, při pojíždění v dopravních kongescích a v městském provozu. To je tzv. režim stop and go. V tomto režimu dochází k drobným nehodám velmi často, protože řidič neudrží po dlouhou dobu zvýšenou pozornost. Systém ACC umožní jízdu v koloně rychlostí řádově kilometry za hodinu, vždy s přesným zastavení ve vzdálenosti řádově metrů od

automobilu jedoucího vpředu, jenž právě zastavil.

Zpočátku byly těmito zařízeními vybavovány luxusní a drahé vozy např. značky Jaguar apod. Přede dvěma lety se cena systému ACC pohybovala mezi 1 500 až 2 000 dolary, v závislosti zejména na počtu snímačů. S rostoucím počtem instalovaných asistenčních systémů jejich cena velmi rychle klesá, takže dnes je jimi již vybaveno množství automobilů střední třídy.

Vozidla vybavená sběrnicí CAN mají okolo dvou desítek procesorů. S přidání základních asistenčních systémů a zavedením řešení x-by wire vzroste tento počet až o dvojnásobek. Velmi rychle se tak blíží stav známý z letecké techniky, tj. že regulační systémy budou tvořit přibližně třetinu ceny automobilu. S těmito automobily již bude jezdit generace řidičů, kteří se učili řídit automobily s pouhými třemi primitivními regulačními systémy (vibračním regulátorem napětí, plovákovým regulátorem hladiny v karburátoru a odstředivým regulátorem předstihu zapalování).

Zdeněk Doležel

Stránka 8

Aktivní podvozek (ADS)

Adaptabilní systém odpružení vozu, který se přizpůsobuje zatížení vozu a zajišťuje ideální jízdní podmínky i při plném zatížení vozu. Za aktivní podvozek je považován ten podvozek automobilu, který má elektronicky řízené systémy odpružení náprav a tlumení jejích kmitů. V principu je to regulace charakteristik odpružení a tlumení u jednotlivých náprav pomocí řídicího systému na optimální podmínky pro daný jízdní stav. S aktivním podvozkem tak lze dosáhnout vyšší bezpečnosti jízdy, vysokého cestovního komfortu, menšího provozního namáhání součástí podvozku a tudíž i celého vozu, což znamená i dosažení delší životnosti vozu a jeho komponentů.Je-li, ve voze použito jednoduchých systémů odpružení lze měnit pouze charakteristiku tlumení a to navíc za předpokladu, že je vůz vybaven plyno-kapalinovými tlumiči pérování a mechanickým odpružením (klasické pružiny). U těchto zařízení lze regulovat převážně světlou výšku vozu. Větší možnosti řízení charakteristik podvozku jsou u vozidel vybavených kapalinovým, vzduchovým nebo kombinovaným vzducho-kapalinovým odpružením. U těchto systémů odpružení lze výrazněji měnit podvozkové charakteristiky a tím lépe přizpůsobovat podvozek danému jízdnímu stavu. Kapalinové systémy odpružení používají snímače zatížení kola, polohy kola a zrychlení jeho pohybu v kolmém směru. Údaje ze snímačů vyhodnocuje řídicí jednotka a vydává pokyn k regulaci tlaku v pružícím systému. Kapalinový systém udržuje stálou výšku vozu při malých změnách zatížení kol. Pro užitkové a nákladní vozy je charakteristické použití vzduchového odpružení, které umožňuje snadnou změnu výšky podvozku. Řídicí jednotka reguluje svými signály tlak vzduchu v pružících elementech, kterými jsou vak nebo vlnovec. Charakteristiku odpružení nelze ovlivnit ve větším rozsahu. Systém je tak schopen regulovat pouze kmity nízkých frekvencí, které vyvolávaní menší nerovnosti vozovky a dynamické účinky při změně směru jízdy. Vyšší frekvence nemůže tento systém regulovat již ze svého principu. Výhody obou systémů spojuje kombinovaný systém. U tohoto systému je zpravidla regulován tlak v kapalné části a vzduchová pružina pak působí jako akumulátor mechanické energie. Nejvíce používaným řešením je jistý kompromis, kdy je použito základního mechanického odpružení s přídavnými vzduchovými pružinami a regulovatelné kapalinové tlumiče pérování. Elektronická řídící jednotka vyhodnocuje údaje ze snímačů polohy kol vůči rámu podvozku (karosérii), rychlosti vozidla, příčného a podélné zrychlení. Na základě zjištěných údajů, které jsou počítačem porovnávány s údaji v paměti, je vydán digitalizovaný příkaz (v digitalizované formě jsou i údaje ze snímačů) k zachování či změně objemu vzduchových pružin a průtokových poměrů tlumičů. Akčními členy jsou u těchto systémů obvykle dvojcestné a trojcestné ventily s elektromagnetickým ovládáním v kapalinovém i vzduchovém okruhu odpružení a tlumení. Podle volby řidiče lze zpravidla nastavit základní, tvrdou (sportovní) a měkkou (komfortní) charakteristiku odpružení a tlumení. Některé systémy mají regulovány pouze tlumiče a nemají přídavné vzduchové pružiny.

Zdeněk Doležel

Stránka 9

DCC (Dynamic Chassis Control)

Adaptivní podvozek DCC umožňuje nastavení charakteristiky pérování podvozku v závislosti na kvalitě vozovky nebo požadavku řidiče. Řídící elektronika neustále sleduje natočení kol a náklon karoserie, podle naměřených hodnot systém DCC automaticky upravuje charakteristiku podvozku (velikost útlumu). Takový systém používá například Volkswagen a

Audi. Pokud řidič chce zvolit např. sportovní nastavení, jednoduše stiskne tlačítko SPORT na přístrojové desce a dál se o nic nestará. Automobil sám provede potřebné změny nastavení. Obvykle jsou dostupné ještě další volby: NORMAL a COMFORT. Každá z těchto možností specifickým způsobem ovlivňuje charakteristiku tlumičů, odezvu posilovače a reakci na plyn.

ABC (Active body Control)

Zkratka ABC z anglického Active Body Control označuje aktivně regulovaný podvozek. Tuto zkratku používá především automobilka Mercedes-Benz. Aktivní podvozek má přinést komfortnější a bezpečnější jízdu. Vývoj tohoto systému trval 20 let a poprvé byl aplikován ve voze Mercedes–Coupé CL, jehož sériová výroba se rozběhla koncem roku 1999. Uvedení tohoto systému do sériové výroby pokládají odborníci

za významný milník v podvozkové technice. Díky systému ABC lze řešit protichůdné požadavky komfortní jízdy a bezpečné jízdy. Aktivní podvozek velmi rychle přizpůsobuje odpružení karoserie aktuální jízdní situaci prostřednictvím vysokotlakového kapalinového systému, náročné sensoriky a výkonných

Zdeněk Doležel

Stránka 10

procesorů. Systém Active Body Control tak snižuje pohyby karoserie při rozjezdu, jízdě v zatáčce a během brzdění až o 68%. Během slalomového testu se jasně prokázalo, že nový Mercedes-Benz CL projíždí zatáčky s mnohem menším dynamickým náklonem, podle jízdní situace až o 50% nižším. Kupé zároveň dosahuje přibližně stejného komfortu jako vozy třídy S, sériově vybavené vzduchovým odpružením Airmatic. Řidič si může vybrat ze dvou programů, které jednoduše mění pomocí tlačítka na přístrojové desce. Program „Komfort“ dává vozu kupé jízdní komfort limuzíny. Naopak volič v poloze „Sport“ naladí podvozek na vlastnosti sportovnímu vozu.Systém ABC neustále kontroluje a upravuje polohu karoserie za spolupráce elektronických,

hydraulických a mechanických prvků. Vyspělá senzorika systému Active Body Control rozezná pohyby karoserie již v počátcích a může je během zlomku sekundy reagovat na novou situaci.Každé kolo má vlastní elektronicky řízený hydraulický válec umístěný přímo v tlumící a pružící jednotce. Tento hydraulický válec generuje přídavnou sílu a tím koriguje celkovou sílu ve vinuté pružině. Na základě příkazů z řídící jednotky a podle aktuálních požadavků tak hydraulické válce ovlivňující účinek vinuté pružiny. Řídící jednotka provádí tuto regulaci každých 10 ms.Regulace systému Active Body Control je frekvenčně filtrována na svislé pohyby

karoserie do nejvýše 6 Hz. To jsou kmity, které ovlivňují komfort jízdy a běžně se vyskytují např. při přejezdu nerovností, při brzdění nebo během jízdy v zatáčce. Pro vyšší frekvence kmitání kol Mercedes-Benz používá stejně jako dříve pasivní plynokapalinové tlumiče pérování a vinuté pružiny. Díky systému ABC však mohou být tyto komponenty nastaveny a odladěny na vyšší bezpečnost aniž by toto nastavení ubralo z celkového cestovního komfortu.Aktuálně používá Mercedes nejnovější verzi se stabilizací při nárazu bočního větru. Ta využívá senzorů ESP, její elektronika rovněž snímá úhel natočení volantu, stupeň vychýlení a hodnotu příčného zrychlení. Pokud při jízdě zafouká silný boční vítr, je schopna vůz udržet v přímém směru. Aktivuje se při rychlosti 80

Zdeněk Doležel

Stránka 11

km/h po rovné silnici (tedy například na dálnici), pokud se ale řidič rozhodne zvládnout potřebný manévr sám, vypne se a do ničeho mu nemluví.Systém je zajímavý také tím, že automobil s ABC nepotřebuje příčné stabilizátory.A budoucnost? Během dvou až tří let by se měla do sériové výroby dostat nová verze systému ABC. Kamera MBC (Magic Body Control) bude umístěna za čelním sklem a bude skenovat povrch asfaltu ve vzdálenosti 15 metrů od vozidla. Odpružení se tak správně nastaví automaticky ještě dříve, než automobil vjede na jakoukoli nerovnost.

Dynamic Drive - BMW

Dynamic Drive lze považovat za systém aktivní bezpečnosti, ale především je to systém, který zlepšuje ovládání vozidla i komfort cestování celé posádky. Dynamic Drive využívá aktivní stabilizátory na obou nápravách k eliminaci nežádoucích náklonů karoserie při průjezdu zatáčkou. Řídící jednotka optimalizuje náklon karoserie na základě údajů získaných od výškových a akceleračních senzorů. Dynamic Drive se pomocí hydraulicky ovládaných stabilizátorů snaží tento náklon minimalizovat.

Adaptive drive - BMW

Systém Adaptive Drive aktivně omezuje především nežádoucí náklony karoserie. Během jízdy snímá elektronika řadu parametrů jako např.: rychlost jízdy, úhel natočení volantu a kol,

podélné a příčné zrychlení, světlou výšku vozu atd. Na základě naměřených hodnot pak řídicí jednotka upravuje nastavení podvozku. Pomocí servomotorů lze např. měnit nastavení torzních stabilizátorů, elektronika také ovládá aktivní tlumiče EDC. Výsledkem zásahů systému Adaptive Drive je nižší naklápění karoserie při jízdě v zatáčkách. Řidič může stisknutím tlačítka upravit nastavení podvozku podle aktuálních požadavků. Po stisku tlačítka

Zdeněk Doležel

Stránka 12

na přístrojové desce a volbě režimu Sport dojde ke změně nejen u posilovače řízení Sevotronic a nastavení tlumičů, ale zvýší se také tuhost nastavitelných stabilizátorů. Pro přenos tak velkého množství dat používá BMW Adaptive Drive vysokorychlostní datovou sběrnici FlexRay. Tu pro použití v sériových automobilech vyvinulo konsorcium firem v čele s BMW a vyznačuje se schopností přenést větší množství dat, než bylo možné kdykoliv předtím. BMW je prvním automobilovým výrobcem, který technologii FlexRay použil v sériovém voze.

DSC (Dynamic Stability Control) - BMW

Veškeré elektronické stabilizační systémy fungují na velice podobných principech. Zjednodušeně řečeno tyto systémy mohou pomocí cílených brzdných zásahů korigovat vznikající smyk vytvořením opačného stáčivého momentu. Řídicí jednotka neustále vyhodnocuje a porovnává informace o požadovaném směru jízdy z natočení volantu a skutečném pohybu vozidla z otáček jednotlivých kol a hodnot příčného zrychlení. V případě potřeby pak řídící jednotka systému DSC zasáhne do řízení tím, že pomocí brzdných účinků na jednotlivá kola koriguje směr pohybu vozidla.

ICM (Integrated chassis management) - BMW

Systém integrovaného řízení podvozku ICM (Integrated Chassis Management) zajišťuje dokonalou spolupráci ústrojí pohonu a podvozku, která vyúsťuje v maximální stabilitu a nejvyšší možnou dynamiku v každé situaci. Tedy i v náhlých změnách jízdních podmínek. ICM zajišťuje spolupráci pohonu všech kol xDrive, stabilizačního systému DSC, aktivního diferenciálu Dynamic Performance Control, stejně tak jako aktivního řízení). ICM je hlavní řídicí jednotkou, která bdí nad dynamikou. Kromě aktivního rozdělování síly motoru mezi nápravy má díky systému Dynamic Performance Control (DPC) ještě další možnosti v podobě cílené distribuce točivého momentu motoru mezi pravé a levé zadní kolo. Tato unikátní technologie pohonu všech kol zajišťuje nejúčinnější využití nabízené trakce. Právě to logicky zvyšuje dynamiku i potěšení z jízdy. Zásahy stabilizačního systému DSC (Dynamic Stability Control) jsou díky tomuto pohonu všech kol s inteligentním řízením méně časté a dovolují řidiči snáze se přiblížit skutečným limitům vozu. Vynikající jízdní vlastnosti jsou dány nejen vyspělou řídicí elektronikou podvozku, ale také pokrokovým podvozkem. Přední náprava má pro každé kolo dvojitá příčná ramena, vzadu je patentovaná víceprvková náprava BMW Integral IV. Uložení náprav bylo optimalizováno tak, aby se minimalizoval přenos hnacích sil do podvozku a zároveň bylo dosaženo precizního ovládání za všech situací.

Zdeněk Doležel

Stránka 13

KDSS (Kinetic Dynamic Suspension System) - Toyota

Toyota Land Cruiser je vybavena odpojitelnými torzními stabilizátory, které jsou řízeny systémem KDSS (Kinetic Dynamic Suspension System). Kineticko-dynamický systém zavěšení je založen na elektronicky ovládaném hydraulickém zavěšení. Řídící jednotka samočinně nastavuje charakteristiky předního a zadního stabilizátoru prostřednictvím hydraulických

válců. Tím upravuje jízdní komfort v závislosti na kvalitě povrchu cesty, po které vůz právě jede. Pokud se vozidlo dostane do náročného terénu, systém KDSS je schopen oba stabilizátory úplně vypojit, a tím zlepšit kontakt kol s terénem.Přední a zadní stabilizátor je ovládán hydraulickým válcem. Oba tyto válce (přední a zadní) jsou navzájem propojeny obousměrným potrubím. Pokud dojde k naklánění karoserie při zatáčení na rovném povrchu, oba válce ovládající přední a zadní stabilizátor vytvoří téměř

stejný hydraulický tlak. Vzhledem k vzájemnému propojení obou hydraulických válců a rovnosti tlaků se oba stabilizátory chovají standardně a díky hydraulickým akumulátorům zabraňují naklápění kabiny při jízdě zatáčkou.Jakmile jsou přední a zadní kola na každé straně vozu zatížena jinou silou, což je typické při jízdě po nerovném terénu, kapalina systémem proudí volně. Hydraulický systém spojující oba stabilizátory nyní napomáhá křížení přední a zadní nápravy a tím zlepšuje kontakt všech kol s vozovkou.

IDSPlus – Opel

Tento systém byl prvně použit u nového modelu Opel Astra třetí generac, který je vybavený podvozkem s řízeně proměnnými charakteristikami. Podvozek IDSPlus propojuje sítí datových sběrnic důležité systémy, které ovlivňují chování a vlastnosti vozu. Mezi ty nejdůležitější patří protiblokovací systém brzd ABS, elektronický stabilizační systém

Zdeněk Doležel

Stránka 14

ESP a systém elektronické regulace charakteristik tlumičů CDC (Continuous Damping Control).Pokud je vůz vybaven adaptivním zavěšením IDSPlus, může řidič pouhým zmáčknutím tlačítka výrazně změnit charakteristiku podvozku směrem ke sportovním vlastnostem. Po zmáčknutí tlačítka se patřičně mění nejenom vlastnosti tlumičů, ale také charakteristika posilového účinku elektro-hydraulického posilovače řízení a citlivost elektronického pedálu plynu.U modelů, které jsou vybaveny automatickou převodovkou nebo automatizovanou manuální převodovkou Easytronic, se při volbě sportovního modu motor před přeřazením na vyšší rychlostní stupeň vytáčí do vyšších otáček.V zájmu dosažení co nejlepších jízdních vlastností i vysokého cestovního komfortu se montují vinuté pružiny, jejichž tuhost je odstupňována podle zatížení nápravy toho kterého provedení vozu po 30 kg. Toto odstupňování přináší téměř identickou frekvenci kmitání přední nápravy pro všechny modelové verze – od vozů poháněných zážehovým čtyřválcem 1.4 TWINPORT až po modely s dvoulitrovým přeplňovaným zážehovým motorem 2.0 TURBO nebo turbodieselem 1.9 CDTI, byť se jejich zatížení přední nápravy liší o zhruba 200 kg.Opel nabízí do modelů Astra třetí generace řídicí páky dvou různých délek, takže do modelů se sportovním podvozkem a světlou výškou sníženou o 15 mm se montuje řízení se strmějším převodem 14:1, zatímco běžné verze jsou vybaveny řízením s převodem 15:1.Řídicí jednotka elektro-hydraulického posilovače řízení (EHPS) mění posilový účinek na základě vyhodnocení řady aktuálních parametrů, přičemž těmi základními jsou rychlost jízdy a síla a rychlost otáčení volantem. Průběžné modulování posilového účinku podle těchto veličin zaručuje optimální posilový účinek v každé jízdní situaci. Po aktivací sportovního režimu podvozku IDSPlus tlačítkem „Sport“ se adekvátně mění i charakteristika posilového účinku řízení.Výraznou odlišností zadní nápravy nové Astry od konvenčních náprav s torzní příčkou je způsob její výroby, při které se využívá patentově chráněné technologie svařování magnetickým obloukem, která se používá pro dokonalé spojení torzní příčky s vlečenými rameny. Tato technologie umožňuje vytvoření torzní příčky se stěnou proměnné tloušťky (která funguje i jako zkrutný stabilizátor) i přesné nastavení úhlů mezi příčkou a vlečenými rameny, takže je možné optimálně využít samoříditelný efekt zavěšení. Výhodou je možnost naprosto přesného nastavení kinematiky zadního zavěšení podle motoru, hmotnosti vozu a jeho karoserie, tak, aby se vůz v zatáčkách příliš nenakláněl a zároveň dokonale držel zvolenou stopu. S individuálně nastaveným zadním zavěšením je sladěna i činnost elektronických systémů podvozku, jako je např. stabilizační systém ESP.Další výhodou využití kompaktní zadní nápravy s torzní příčkou a zvětšeného rozchodu kol (o 32 mm v porovnání se starším modelem Astra) je více prostoru v interiéru. Velká pouzdra o průměru 70 mm, jejichž prostřednictvím je ukotveno zavěšení kol do karoserie, snižují přenos vibrací a hluku do karoserie. Pečlivé ladění kinematiky závěsů kol se odrazilo i v lepší stabilitě jízdy a dokonalejším vedením stopy. Prostorově úsporná konstrukce zadní nápravy pomohla i ke snížení těžiště, což se pozitivně projevilo ve vyšší agilitě vozu. Kompaktní koncepce zadní nápravy umožnila vestavění palivové nádrže mezi kola pod úroveň sedadel.Řídicí jednotka systému CDC reguluje prostřednictvím třech okruhů vysokorychlostních datových sběrnic CANBUS činnost tlumičů podle okamžitých jízdních podmínek. Tlumení se tak dokáže bleskově přizpůsobit osobitému jízdnímu stylu každého řidiče nebo změně

Zdeněk Doležel

Stránka 15

povrchu silnice, což mj. znamená kratší brzdnou dráhu na silnicích se špatným povrchem. Rychlost přenosu dat sběrnicemi CANBUS, které propojují nejdůležitější systémy podvozku, činí 500 kbit/sec, což je osmkrát více než rychlost datových linek ISDN 64 kbit/sec.Bezpečnost jízdy kromě systému CDC výrazně zvyšuje také elektronický stabilizační systém ESP. V rychle projížděných zatáčkách zlepšuje ESP stabilitu jízdy ve dvou stupních: Pokud se jízda blíží k limitu, kdy ESP bude muset zasáhnout do činnosti brzd, upraví se separátně tlak v tlumičích pérování každého kola. Až ve druhé fázi, kdy se aktivuje ESP, dochází k cílenému přibrždění některých kol a takto vyvolaný stáčivý moment stabilizuje jízdu.Do systému CDC jsou začleněny všechny čtyři hydraulické tlumiče pérování jednotlivých kol, které se dokážou neustále přizpůsobovat jízdním podmínkám – stylu jízdy i povrchu vozovky. Cílem systému CDC je minimalizovat naklánění, stáčení nebo kolébání karoserie. Požadované informace předává do řídicí jednotky systému celá řada citlivých senzorů – čidlo příčného zrychlení, tři čidla naklánění karoserie a dva senzory zrychlení namontované přímo u kol. Systém bere v úvahu i činnost brzd nebo aktivaci směrových světel při odbočování. Výkonný řídicí procesor potom podle víceparametrických algoritmů bleskově vypočítá optimální charakteristiku toho kterého tlumiče pérování a vydá signál jejím proporcionálním solenoidovým ventilům, které regulují průtok oleje v tlumičích a tím i jejich tuhost. Nastavení optimální útlumu jednotlivých tlumičů je otázkou milisekund, takže vůz se vždy chová předpisově neutrálně a podvozek nabízí mimořádnou míru aktivní bezpečnosti.Inženýři zlepšili bezpečnost elektronickým propojením systémů CDC, ABS a ESPPlus. Při jízdě zatáčkami vysokou rychlostí stabilizuje systém ESPPlus jízdu ve dvou stupních: Pokud se jízda blíží k hranici, kdy se automaticky aktivuje činnost stabilizačního systému ESPPlus, dojde k individuálnímu nastavení tuhosti tlumičů u všech kol. Pokud potom dojde k zásahu systému ESP, aktivují se brzdy jednoho nebo více kol, tak, aby řidič dostal vůz opět pod kontrolu. Výsledkem je pozdější a citlivější zásah stabilizačního systému ESP.Při brždění upraví tlumiče svoji tuhost v závislosti na povrchu vozovky, tak, aby protiblokovací systém brzd ABS mohl co nejúčinněji pracovat. Dochází tedy k zřetelnému zkrácení brzdné dráhy, a to zejména na silnicích s nerovným a rozbitým povrchem. Bleskové zvýšení tuhosti tlumičů předních kol eliminuje také nežádoucí „ponořování“ přídě vozu při prudkém brždění.

Zdeněk Doležel

Stránka 16

Budoucnost

Braking Bag

Braking Bag je nový prvek aktivní bezpečnosti, který má přispívat ke kratší brzdné dráze a stabilizaci automobilu. Braking Bag je vlastně jakýsi brzdný vak, který díky svému odolnému povrchu a vysokému indexu tření pomáhá při deceleraci. Pokud senzory ovládající Braking Bag vyhodnotí neodvratitelný náraz, nafoukne se pod přední nápravou vak, který pomůže svým třením ke zkrácení brzdné dráhy. Zároveň

zamezí ponoření přídě vozu, která jinak vede vlivem odlehčení zadních kol k nestabilitě. Technici automobilky Mercedes-Benz vypočítali, že při rychlosti 50 km/h je efekt použití Braking Bagu stejný, jako by měl vůz o 180 mm delší deformační zónu. Navíc vak samotný dokáže pohltit část energie nárazu.

Zdeněk Doležel

Stránka 17