Sukces technologii bezpieczeństwa biernego - nowe funkcje na bazie CAPS

Przemysł motoryzacyjny intensywnie pracuje nad realizacją wizji bezwypadkowej jazdy. Oczywiście, firma Bosch wnosi swój wkład w te wysiłki. Ale nasi inżynierowie opracowują również technologie samochodowe, które pomagają zminimalizować ryzyko obrażeń u osób biorących udział w wypadkach, których nie da się uniknąć. W 2006 roku pasażerowie pojazdów obarczeni byli dziesięciokrotnie mniejszym ryzykiem obrażeń prowadzących do śmierci niż w roku 1970. Dużą część tego postępu przypisać można innowacjom w dziedzinie systemów bezpieczeństwa biernego, które dostosowane są do potrzeb pasażerów pojazdu i pozostałych użytkowników dróg.

Bierne bezpieczeństwo pojazdu opierało się dotychczas na trzech głównych obszarach – struktury nadwozia, układy bezpieczeństwa chroniące od skutków przyspieszenia ujemnego oraz systemy ochrony pasażerów. W czasie wypadku nadwozie współczesnych pojazdów chroni pasażerów, absorbując ogromne siły poprzez zaprojektowane strefy zgniotu. Układy bezpieczeństwa, takie jak pasy i poduszki powietrzne, kontrolują pozostałą siłę w taki sposób, by zminimalizować ryzyko obrażeń u pasażerów. Dlatego też układy te w znaczący sposób zwiększają szanse pasażerów pojazdu na przeżycie wypadku samochodowego i wyjście z niego bez obrażeń lub z niewielkimi tylko obrażeniami. Prace konstruktorskie nad technologią bezpieczeństwa biernego w firmie Bosch skupiają się na kontroli układów bezpieczeństwa. Bosch jest jednak również wiodącym producentem systemów bezpieczeństwa czynnego, szczególnie w dziedzinie technologii hamulcowej. Firma wykorzystuje swoje bogate doświadczenia do opracowywania zupełnie nowych funkcji bezpieczeństwa. Oznacza to łączenie ze sobą systemów bezpieczeństwa biernego i czynnego. Ostatecznym celem tych prac projektowych jest koncepcja połączonych systemów bezpieczeństwa biernego i czynnego Combined Active and Passive Safety, w skrócie CAPS.

Badania nad wypadkami i symulacje komputerowe są koniecznością dla rozwoju najbardziej zaawansowanych systemów bezpieczeństwa Duża ilość danych zebranych z rzeczywistych wypadków stanowi podstawę do dopracowywania systemów bezpieczeństwa biernego. Dane te są gromadzone od wielu lat w bazach dla każdego kraju. Następnie dokonywana jest analiza tych informacji, wprowadzane są do symulacji komputerowych, co pomaga optymalizować istniejące funkcje i stworzyć nowe. Prace te doprowadziły do powstania rozwiązań, takich jak najnowsza generacja układów sterujących poduszkami powietrznymi, które są już gotowe do produkcji seryjnej. Działają one na zasadzie central załączających cały system ochrony pasażera. W ciągu kilku milisekund oceniają jak poważny jest wypadek, analizują sygnały z czujników zderzeniowych i identyfikują aktualną pozycję pasażera wymagającego ochrony, sprawdzając nawet to, czy na fotelu obok kierowcy siedzi dziecko, które wymaga szczególnej ochrony. Jednostka sterująca ocenia jaki sposób ochrony jest optymalny dla zabezpieczenia pasażerów. Maksymalnie 12 czujników, rozmieszczonych w pojeździe, rejestruje dane o wypadku, a zaledwie kilka milisekund później jednostka sterująca uruchamia odpowiednie układy zabezpieczające, do których – w zależności od tego jak poważny jest wypadek – mogą należeć: napinacze pasów, przednie poduszki powietrzne, poduszki chroniące głowę, kurtyny boczne, poduszki chroniące kolana oraz – w przypadku kabrioletów – systemy zabezpieczenia przed dachowaniem. Szybkość i precyzja jednostki sterującej zależy w dużym stopniu od czujników i mikroprocesorów, które produkuje własna fabryka półprzewodników Boscha w Reutlingen – w ten sposób realizowana jest zasada: know-how z jednego źródła.

Oprócz bardzo zaawansowanych sterowników poduszek powietrznych Bosch oferuje także równie konkurencyjne cenowo, lecz mniej skomplikowane wersje dla tańszych pojazdów. Ale także przy projektowaniu tych jednostek Bosch wykorzystuje całą swoją wiedzę i doświadczenie wiodącego na świecie producenta techniki motoryzacyjnej.

Dalsza poprawa bezpieczeństwa pasażerów poprzez łączenie elementów bezpieczeństwa czynnego i biernego. Wysoki standard bezpieczeństwa jaki oferują boschowskie jednostki sterujące poduszkami powietrznymi, można dodatkowo podwyższyć poprzez połączenie ich z technologią bezpieczeństwa czynnego w pojeździe. Szczególnie korzystna jest integracja z systemem ESP. Czujniki ESP szybko wykrywają sytuację, w której pojazd osiąga wartości graniczne dla przyczepności, co pozwala systemowi interweniować w celu stabilizacji ruchu pojazdu. Jeśli jednak wartości graniczne zostaną przekroczone i pojazd wpadnie w poślizg boczny, system ESP nadal będzie mógł pomóc, choć w sposób pośredni. Bosch pracuje obecnie nad połączeniem ESP ze sterownikiem poduszek powietrznych. ESP wysyła informacje o poślizgu do jednostki sterującej poduszkami, ostrzegając, że za chwilę może dojść do wypadku. Jednostka sterująca przygotowuje się na uderzenie, przeprowadzając skróconą analizę prawdopodobnych skutków wypadku w celu uruchomienia systemów ochrony pasażerów. Skrócenie czasu reakcji zaledwie o kilka milisekund oznacza, że układy zabezpieczające są znacznie lepiej przygotowane do ochrony pasażerów pojazdu przed dużymi siłami powstającymi w czasie wypadku.

Nazywamy tę funkcję Early Pole Crash Detection, w skrócie EPCD. Oferuje ona dodatkowe zabezpieczenie w czasie uderzenia następującego po poślizgu, który jest najczęstszą przyczyną wypadków ze skutkiem śmiertelnym w Niemczech. Weźmy dla przykładu kraksę, w której auto, po wpadnięciu w poślizg boczny, uderza bokiem w drzewo. Z powodu takiej a nie innej konstrukcji nadwozie oferuje jedynie ograniczoną ochronę w tym miejscu. Dlatego szczególnie ważne jest, by poduszki powietrzne i napinacze pasów zadziałały odpowiednio szybko. System EPCD będzie gotowy do produkcji seryjnej prawdopodobnie pod koniec 2008 roku. Jednak interakcja między biernym układem sterowania poduszkami i czynnym systemem ESP nie ma charakteru jednokierunkowego. Najnowsza funkcja, która jest opracowywana obecnie w firmie Bosch, nazywa się Secondary Collision Mitigation, w skrócie SCM. Wykorzystuje ona sygnały płynące ze sterownika poduszek i czujników po to, aby sterować systemem ESP. Celem jest uniknięcie kolizji wtórnej, która często jest następstwem pierwszego uderzenia w przeszkodę. Jedna czwarta wszystkich kolizji na drogach niemieckich składa się z więcej niż jednego uderzenia. Typowym przykładem takiego zdarzenia jest wypadek, w którym samochód jadący z dużą prędkością uderza w ostatni samochód stojący w korku. Siła uderzenia jest tak duża, że uderzający samochód odbija w bok i uderza w barierkę z dużą siłą, co jest często spotykanym scenariuszem kolizji. Jeśli uderzający samochód wyposażony jest w system SCM, czujniki sterownika poduszek zidentyfikują pierwsze uderzenie. Układy zabezpieczające zostaną uruchomione, a jednostka sterująca automatycznie prześle do ESP sygnał mówiący o tym, że zidentyfikowała zderzenie. Jednostka sterująca systemu ESP reaguje, uruchamiając automatycznie hamulec awaryjny i korzystając w pełni z funkcji ABS. Oznacza to, że pojazd jest całkowicie zatrzymywany w możliwie najszybszy sposób, zachowując maksymalną stabilność, przy czym kierowca nie musi wykonywać żadnych dodatkowych działań. W ten sposób zapobiega się lub minimalizuje skutki wtórnego uderzenia. Koniecznie należy przy tym nadmienić, że kierowca może świadomie wyłączyć układy hamowania automatycznego w dowolnym momencie i samemu prowadzić samochód. Bosch planuje zaoferowanie tej funkcji producentom pojazdów w 2009 roku.

Referat został wygłoszony podczas 58. Międzynarodowej Konferencji dla Prasy Motoryzacyjnej, Boxberg - Niemcy, czerwiec 2007 r.

Michael Strugala, kierownik ds. rozwoju produktów bezpieczeństwa pasażerów dział Automotive Electronics (Elektroniki pojazdowej) Robert Bosch GmbH