Adaptivní tempomat | Automobilová příručka

Adaptivní tempomat je vylepšený systém tempomatu, který nejen automaticky udržuje rychlost vozidla, ale také bezpečnou vzdálenost od vozidla vpředu a přizpůsobuje se tak aktuální dopravní situaci.

1. Konstrukce a funkce adaptivního tempomatu
   • Senzor pro měření vzdálenosti
   • Stabilita směnného kurzu
   • Vstup dat
     • Řízení provozu motoru během tempomatu
     • Zabrzdění
   • Zobrazení
2. Algoritmy tempomatu
   • Moduly tempomatu
     • Tempomat
     • Systém kontroly trakce
     • Ovládání otáčení
   • Detekce objektů a jejich přiřazení k jízdním pruhům
   • Elektronická struktura
   • Nastavení
3. Rozsah použití a perspektivy nového vývoje
   • Auta
   • Nákladní automobily
     • Brzdění
     • Požadavky na design
   • Perspektivy vývoje adaptivních tempomatů (ACC)
     • Adaptivní tempomat „ACC plus“
     • Adaptivní tempomat se sledováním při nízké rychlosti
     • Připojení adaptivního tempomatu (ACC) k navigačnímu systému
     • Kombinace dat vysílače s video daty

Stejně jako základní tempomat, který je již mnoho let dodáván jako standardní funkce, lze adaptivní tempomat (ACC) považovat za systém zvyšující bezpečnost. Regulátor rychlosti vozidla reguluje rychlost vozidla na požadovanou hodnotu nastavenou řidičem pomocí tempomatu. Kromě této funkce adaptivní regulátor rychlosti vozidla analyzuje informace o relativní rychlosti a vzdálenosti od vozidla vpředu, jakož i další jízdní parametry vozidla, které řídíte (např. úhel natočení řízení, rychlost otáčení) a na základě těchto dat reguluje vzdálenost mezi vozidly. Tímto způsobem je regulována rychlost a udržována bezpečná vzdálenost od vozidla vpředu. Adaptivní regulátor rychlosti vozidla je vybaven radarem s dlouhým dosahem, který detekuje vozidla jedoucí vpředu ve stejném jízdním pruhu, a také překážky pohybující se v dosahu senzorů, které vyžadují brzdění vozidla (obr. „Komponenty adaptivního tempomatu (ACC) v osobním automobilu“).

Konstrukce a funkce adaptivního tempomatu

Adaptivní regulátor rychlosti je systém, který řidiče zbavuje rutinních úkonů, ale nikoli odpovědnosti za řízení. Řidič tak může kdykoli převzít kontrolu nad regulační funkcí zásahem do její činnosti nebo jejím deaktivací (například sešlápnutím plynového nebo brzdového pedálu).

Senzor pro měření vzdálenosti

Moderní systémy adaptivního tempomatu (ACC) jsou obvykle vybaveny radarovým senzorem pracujícím ve frekvenčním rozsahu 76–77 GHz (viz část Senzory). Radarové paprsky vysílané radarovým senzorem se odrážejí od vozidel vpředu; analyzují se jejich doba návratu, Dopplerův posun a poměr amplitud. Tyto hodnoty se používají k výpočtu vzdálenosti, rychlosti a úhlové polohy vozidel vpředu. Elektronické součástky pro analýzu a řízení (kontrolní jednotka radaru) jsou namontovány v krytu senzoru. Vyměňují si data prostřednictvím Datová sběrnice CAN s dalšími elektronickými jednotkami, které monitorují otáčky motoru a brzdnou činnost (obr.Schéma zapojení adaptivního tempomatu (ACC)„).

Existují také systémy adaptivního tempomatu (ACC) využívající infračervené laserové paprsky (lidar). Princip fungování je stejný, ale je nutné vzít v úvahu omezenou funkčnost optického snímání za špatného počasí (mlha, déšť, sníh) ve srovnání s radarovým snímáním.

Stabilita směnného kurzu

Pro zajištění spolehlivého provozu systému ACC za všech podmínek, například v zatáčkách, je důležité, aby vozidla vpředu mohla být přiřazena ke konkrétním jízdním pruhům. K tomu jsou potřeba informace ze senzorů elektronického systémy stabilizace pohybu ESP (rychlost řízení, úhel natočení volantu, otáčky kol a boční zrychlení) se analyzuje ve vztahu ke skutečné jízdní křivce vozidla vybaveného adaptivním tempomatem (ACC).

Zadávání dat

Řidič zadá požadovanou rychlost jízdy a požadovaný časový interval, který lze nastavit v rozsahu 1 až 2 sekund. Časový interval k vozidlu vpředu se vypočítává na základě radarových signálů a porovnává se s časovým intervalem nastaveným řidičem. Pokud je časový interval kratší než nastavený, adaptivní tempomat reaguje podle dopravní situace, nejprve sníží otáčky motoru a poté v případě potřeby automaticky zabrzdí vozidlo. Pokud je nastavený časový interval překročen, vozidlo zrychluje, dokud nedosáhne rychlosti vozidla vpředu nebo rychlosti nastavené řidičem.

Řízení provozu motoru během tempomatu

Řízení rychlosti vyžaduje elektronický systém řízení motoru. Tento systém umožňuje vozidlu zrychlit na požadovanou rychlost nebo v případě překážky jej zabrzdit pomocí automaticky řízeného plynového pedálu (řízení rychlosti a trakce).

Zabrzdění

Pokud brzdění motorem není dostatečné, je nutné brzdit. K tomu musí být osobní vůz vybaven modulem elektronického stabilizačního systému (ESP), který dokáže brzdit. U užitkových vozidel postačí mít elektronický brzdový systém (EBS) Obvykle se ke snížení opotřebení používají i stávající prostředky pro snížení rychlosti nebo brzdění motorem.

Protože je adaptivní tempomat (ACC) konfigurován jako systém zvyšující komfort, je zpomalení řízené regulátorem v současné době omezeno na přibližně 2–3 m/s2. Pokud to vzhledem k aktuální dopravní situaci nestačí (např. vozidla vpředu prudce brzdí), řidič obdrží vizuální a akustický signál, že musí převzít řízení. Řidič poté brzdí normálně. Adaptivní tempomat neobsahuje funkce pro bezpečnost silničního provozu, jako je nouzové brzdění.

V případě potřeby, když je aktivován adaptivní tempomat, fungují systémy ABS nebo ESP v nestandardním režimu. V závislosti na nastavení adaptivního tempomatu může zásah systémů ABS, TCS nebo ESP vést k deaktivaci adaptivního tempomatu.

Zobrazit

Řidič musí obdržet minimálně následující informace:

• Indikace nastavené rychlosti;
• Indikace stavu systému;
• Indikace požadovaného časového intervalu pohybu zvoleného řidičem;
• Indikátor režimu stíhání informuje řidiče, zda systém skutečně sleduje vzdálenost k detekovanému objektu.

Tyto informace lze zobrazit například na přístrojové desce nebo na čelním skle (obr.Informace zobrazené na čelním skle» ) (viz část «Indikátor čelního skla„).

Algoritmy tempomatu

Moduly tempomatu

Řídicí systém pro osobní i nákladní automobily se obecně skládá ze tří řídicích modulů.

Tempomat

Pokud radarový senzor nezaznamená žádná vozidla vpředu, systém udržuje rychlost vozidla nastavenou řidičem.

Systém kontroly trakce

Radarový senzor detekoval vozidla vpředu. Systém udržuje konstantní časový interval k nejbližšímu vozidlu na konstantní hodnotě.

Ovládání otáčení

V ostrých zatáčkách může radarový senzor kvůli omezenému zornému poli „ztratit“ vozidlo před vámi. Dokud se toto vozidlo znovu neobjeví v zorném poli radaru nebo dokud se systém nepřepne do normálního režimu tempomatu, systém podnikne zvláštní opatření. V závislosti na značce vozidla může být rychlost udržována konstantní, může být upraveno boční zrychlení nebo může být adaptivní tempomat deaktivován.

Detekce objektů a jejich přiřazení k jízdním pruhům

Hlavním úkolem radarového senzoru a jeho elektronických systémů je detekovat objekty a přiřadit je do příslušných jízdních pruhů: stejných jako vlastní vozidlo nebo do jiných. Takové přiřazení objektů do jejich jízdních pruhů vyžaduje přesnou detekci vozidel vpředu (s vysokým rozlišením) a také přesnou znalost parametrů pohybu vlastního vozidla. Rozhodnutí o tom, který z detekovaných objektů použije adaptivní tempomat jako referenci, je založeno především na porovnání polohy a parametrů pohybu detekovaných objektů s pohybem vlastního vozidla. V tomto případě, zejména u užitkových vozidel, není nutné vybírat nejbližší vozidlo vpředu jako referenční objekt. Za určitých podmínek může být rozumnější zvolit druhé vozidlo než nejbližší, například pokud osobní automobil vjede ze sousedního pruhu a pokračuje v akceleraci, aby se mohl vrátit do jiného pruhu.

Elektronická struktura

Kromě dat přijatých ze senzorů (obr. „Schéma zapojení adaptivního tempomatu (ACC) » ), adaptivní tempomat (ACC) vyžaduje další data o provozu motoru, brzdového systému (u užitkových vozidel), řídicích jednotek převodovky a ESP; tato data jsou přenášena přes datovou sběrnici CAN. Tyto řídicí jednotky naopak převádějí zrychlení zadaná adaptivním tempomatem na signály pro motor a brzdy. Koordinace řídicích signálů (např. vztah mezi požadovaným brzděním a schopnostmi brzdového systému) může probíhat buď v jednotce ESP, nebo v řídicí jednotce, nebo v samotném adaptivním tempomatu (ACC).

Nastavení

Radarový senzor je instalován v přední části vozu. Směr radarového skenování je orientován podél podélné osy vozu. Tento směr se nastavuje šrouby umístěnými v místě montáže senzoru. Pokud se směr změní v důsledku fyzikálních faktorů, například v důsledku deformace místa instalace nebo z jiného důvodu, je nutné nové nastavení. Úprava drobných odchylek se provádí automaticky pomocí algoritmů naprogramovaných v softwaru. Pokud je nutné ruční nastavení, je řidiči odeslána zpráva.

Rozsah použití a perspektivy nového vývoje

Osobní automobily

Používání adaptivního tempomatu (ACC) je spojeno s přítomností elektronického stabilizačního programu (ESP). To je předpoklad pro použití aktivního brzdění bez zásahu řidiče.

Nákladní automobily

Brzdění

Standardní brzdový systém zasahuje pouze tehdy, když dostupné prostředky pro zpomalení (nebo brzdění motorem) již nestačí ke zpomalení vozidla na úroveň předepsanou adaptivním tempomatem. Opotřebení brzd způsobené adaptivním tempomatem je proto na stejné úrovni jako u řidiče s plynulým stylem jízdy.

Spolu s popsanými systémy adaptivního tempomatu existují i systémy ACC, které řídí pouze otáčky motoru nebo zrychlení a brzdění motorem. U těchto systémů je rozsah použití omezen na výrazně nižší možné zpomalení, tj. řidič je nucen častěji zasahovat do regulace.

Požadavky na design

Obecně platí, že stejný systém adaptivního tempomatu (ACC) je vhodný pro autobusy, nákladní automobily a traktory. Takový systém pokrývá všechny požadavky týkající se motorů a brzdových systémů, manuálních, poloautomatických a automatických převodovek. Jediný významný rozdíl v konfiguraci je u autobusů, zejména z hlediska požadavků na komfort.

Některé z klíčových požadavků na adaptivní tempomaty pro užitková vozidla se výrazně liší od požadavků pro osobní automobily:

• Požadavky na parametry zrychlení a brzdění musí zohledňovat významné rozdíly v hmotnosti vozidla a výkonu motoru.
• Předjíždění a změny jízdního pruhu jsou u nákladních vozidel mnohem pomalejší než u osobních automobilů, což má za následek odlišné požadavky na ovladatelnost a nastavení.
• Dynamika jízdy musí být přizpůsobena situaci, kdy v koloně jede několik vozidel vybavených adaptivním tempomatem.
• Úkol je poněkud zjednodušen skutečností, že nákladní automobily mají menší rozsah rychlosti než osobní automobily.
• Komerční využití nákladních vozidel znamená, že hlavní zaměření konfigurace jejich systémů je spíše na úspornost než na sportovní vlastnosti nebo pohodlí. Spotřeba paliva a opotřebení u adaptivních tempomatů musí být přinejmenším stejně dobré jako u průměrného řidiče.

Perspektivy vývoje adaptivních tempomatů (ACC)

Adaptivní tempomat „ACC plus“

Předchozí adaptivní tempomaty měly funkční omezení kvůli omezeným možnostem senzorů a ovladačů. Omezený dosah a horizontální rozlišení znamenaly, že systémy byly použitelné pouze při rychlostech nad 30 km/h. Proto dříve adaptivní tempomaty nebylo možné používat při nižších rychlostech a při parkování. Adaptivní tempomat „ACC plus“ (v sériové výrobě od roku 2009) je vybaven radarovým senzorem s širším úhlovým pokrytím (±15°) a vylepšenými schopnostmi detekce objektů, takže funguje i při brzdění do klidu a rozjezdu pod kontrolou řidiče. Pro opětovnou aktivaci tohoto systému stačí sešlápnout plynový pedál po stanovenou dobu.

Díky větší flexibilitě a dobré schopnosti detekovat objekty v blízké vzdálenosti lze tento adaptivní tempomat použít i v dopravních zácpách.

Adaptivní tempomat se sledováním při nízkých rychlostech

Adaptivní tempomat ACC LSF (LSF: Low Speed Support) je založen na adaptivním tempomatu ACC plus. Data z radarového senzoru s dlouhým dosahem v kombinaci s daty ze senzorů se středním a krátkým dosahem (radarové senzory s krátkým dosahem a ultrazvukové senzory) se používají k zajištění větší spolehlivosti při detekci objektů před vozidlem po celé jeho šířce. Adaptivní tempomat ACC LSF pracuje v rozsahu rychlostí 0–200 km/h, dokáže vozidlo zabrzdit až do úplného zastavení a po uplynutí stanovené doby se automaticky znovu zapne.

Připojení adaptivního tempomatu (ACC) k navigačnímu systému

Na základě digitálních map je možné předvídat odbočky na silnicích. V tomto případě je možné například definovat úlohu „odbočit za 50 m“ pomocí interpolačních procesů na základě existujících datových bodů. Tento princip může obsahovat problémy způsobené nepřesností samotných digitálních map nebo pokud mapa neodpovídá skutečné poloze na silnici. Kvalita digitalizace map se však neustále zlepšuje. V budoucnu budou možné další funkce s přidáním dalších informací (jako je počet jízdních pruhů nebo typ silnice).

Kombinace dat vysílače s video daty

Kombinace dat ze senzorů s daty z kamer pomáhá detekovat a klasifikovat objekty, což umožňuje ovládat vozidlo i pomocí stacionárních objektů.

Kombinací schopností adaptivního tempomatu ACC LSF s videotechnologií bude v budoucnu možné zajistit plně lineární trasu ve všech rychlostních rozsazích, a to i v městských podmínkách (FSR: full speed range: plný rychlostní rozsah).

Adaptivní tempomat (ACC) může být také základem pro vývoj asistenčních systémů, které automaticky zasahují v nebezpečných situacích, aby se zabránilo nehodám nebo minimalizovaly jejich následky (viz níže uvedená část o prediktivních systémech nouzového brzdění). Slibný vývoj se týká automatického manévrování s využitím řízení k prevenci nehod.

DOPORUČUJI PŘEČTIT TAKÉ: