Inne

Zapraszamy do lektury referatów wygłoszonych podczas 61. Międzynarodowej Konferencji Motoryzacyjnej Bosch (Boxberg, czerwiec 2013). Oddajemy głos Bernhardowi Bihrowi, prezesowi spółki Bosch Engineering GmbH, oraz Hans-Peterowi Hübnerowi, dyrektorowi działu produktowego elektroniki nadwozia w spółce Automotive Electronics Robert Bosch GmbH.

Szanowni Państwo!

Bosch łączy pojazdy, aby poszerzyć paletę usług i zwiększyć bezpieczeństwo jazdy. Warunkiem zewnętrznej integracji pojazdów oraz stworzenia odpowiedniej infrastruktury jest kompleksowa wiedza na temat złożonego systemu, jakim jest samochód. Taką wiedzą, dostępną dla nielicznych graczy na rynku, dysponuje właśnie firma Bosch. Także w samochodach łączymy komponenty i układy pomiędzy sobą oraz z innymi źródłami informacji. Rozwijamy na tej podstawie nowe funkcje, dzięki którym możemy obniżyć zużycie energii, podnieść komfort, skrócić czas potrzebny na wdrożenie nowego produktu lub zindywidualizować parametry jazdy.
Warunkiem integracji techniki motoryzacyjnej są wydajne systemy komunikacyjne. CAN FD – nowa magistrala CAN z elastyczną prędkością transmisji danych – to ważny wkład firmy Bosch w pracę nad przyszłymi rozwiązaniami.

Funkcja sterowania dynamiką pojazdu – integracja układów regulacji dynamiki jazdy
Podczas prac nad rozwojem pojazdów elementy takie, jak napęd i układ jezdny, są tradycyjnie postrzegane jako odrębne dziedziny. Przykładem poprawy dynamiki i komfortu jazdy na drodze integracji systemów jest układ regulacji dynamiki jazdy. Funkcja ta wykorzystuje obecne w pojeździe komponenty regulujące dynamikę, np. hamulce, układ kierowania tylną osią, aktywne stabilizatory i mechanizmy różnicowe. W przypadku pojazdów hybrydowych i elektrycznych stosujemy – w zależności od koncepcji – silniki elektryczne indywidualne dla każdego koła. Układ regulacji dynamiki jazdy steruje dostępną aparaturą w innowacyjny sposób. Rezultat to naturalna i płynna jazda, bez wrażenia sztuczności. Dzięki koncepcji integracji kierowca może doświadczyć bardziej dynamicznej, a jednocześnie komfortowej jazdy bez konieczności dokonywania modyfikacji sprzętowej ze strony producenta pojazdu. Programowalne ustawienia funkcji oraz możliwość dowolnej konfiguracji trybu umożliwiają kierowcy skonfigurowanie swoich preferencji odnośnie dynamiki i komfortu. Zintegrowany układ regulacji dynamiki jazdy może być stosowany dla kombinacji różnych urządzeń wykonawczych– w zależności od tego, które z nich występują w pojeździe. Pomaga to skrócić czas prac badawczo-rozwojowych i obniżyć ich koszty. Pierwszym seryjnie produkowanym autem z tą funkcją jest SLS AMG Electric Drive. Także w modelu koncepcyjnym, w którym za pośrednictwem elektronicznego układu stabilizacji toru jazdy ESP® zintegrowaliśmy hamulce z układem kierowania tylną osią, funkcja ta stała się już rzeczywistością. Ten pojazd będą Państwo mogli zobaczyć na naszym torze testowym.

Modułowa platforma hybrydowa – integracja w obrębie układu przeniesienia napędu
Także w dziedzinie napędów, dzięki integracji silnika spalinowego i silników elektrycznych powstają nowe platformy Bosch już dziś oferuje wszystkie komponenty dla napędów zelektryfikowanych. Ponadto należąca do Grupy Bosch spółka Bosch Engineering dysponuje specjalistycznym, systemowym know-how umożliwiającym projektowanie napędów hybrydowych i elektrycznych do produkcji niskoseryjnej, pojazdów specjalnego przeznaczenia oraz prototypów. Głównym obszarem tych kompetencji jest rozwój układów, funkcji i oprogramowania dla różnych platform oraz ich integracja elektryczna i elektroniczna. Na życzenie, każdy klient otrzymuje system indywidualnie zaprojektowany pod kątem konkretnego układu przeniesienia napędu – usługa ta jest szczególnie interesująca dla producentów wytwarzających pojazdy w krótkich seriach. Aby w przyszłości efektywniej promować rozwój napędów hybrydowych i elektrycznych, Bosch pracuje nad modułową platformą hybrydową. To nowe oprogramowanie pomoże nam rozwinąć strategie działania dla szeregu platform napędowych. W tym celu oprogramowanie w sposób elastyczny integruje silniki elektryczne oraz interfejsy licznych sterowników. Skraca to czas poświęcony na badania i rozwój oraz obniża ich koszty.

Bosch: partner serwisowy elektromobilności
Oprócz rozwijania napędów hybrydowych i elektrycznych, elektryfikacja napędów prowadzi do powstania nowych obszarów działalności. Już od roku 2009 Bosch wspiera warsztaty samochodowe serwisujące pojazdy hybrydowe i elektryczne. W tym celu dział branżowy Automotive Aftermarket szkoli doświadczonych specjalistów w dziedzinie elektroniki i diagnozy w warsztatach Bosch Service we wszystkich aspektach systemów wysokonapięciowych, oferując dostęp do fachowej wiedzy z zakresu obsługi nowych napędów. Ponadto Bosch oferuje wsparcie techniczne w postaci najnowocześniejszych urządzeń testowych i diagnostycznych, dzięki którym mechanicy mogą szybko i sprawnie wykonać wszystkie czynności serwisowe i naprawy popularnych na rynku pojazdów hybrydowych i elektrycznych. Kursy, szkolenia oraz infolinia techniczna dopełniają oferty Bosch. Już dziś Bosch Service z rozbudowaną siecią warsztatów jest godnym zaufania partnerem klientów flotowych. W regionach pilotażowych Bosch wspiera także projekty związane z elektromobilnością – od skuterów elektrycznych po samochody elektryczne.

Następny krok: integracja ponadsystemowa
Szanowni Państwo! Od tematyki serwisowej powróćmy teraz do idei integracji w fazie rozwoju komponentów i układów. Dzięki elektromobilności działy stanowiące dotychczas odrębne dziedziny, czyli napęd i układ jezdny, coraz bardziej się integrują. Elektryfikacja stwarza nowe możliwości nie tylko w obrębie układu przeniesienia napędu, lecz także pod względem dynamiki jazdy. W samochodach sportowych można w zależności od koncepcji znacząco poprawić dynamikę poprzeczną. Jeżeli zainstaluje się przykładowo dwa silniki elektryczne po lewej i po prawej stronie osi, która do tej pory nie była osią napędową, będą one oferować w trybie asymetrycznym dodatkowy moment obrotowy. W ten sposób z samochodu sportowego z napędem na tylne koła można zrobić samochód z napędem na cztery koła i funkcją sterowania momentem obrotowym (Torque Vectoring). Wzrost dynamiki jazdy to element, który dodatkowo zwiększa atrakcyjność samochodów hybrydowych i elektrycznych.

Czujnik świata zewnętrznego: integracja z horyzontem elektronicznym
Bosch integruje układy samochodowe także z danymi horyzontu elektronicznego, który – jako czujnik świata zewnętrznego – dostarcza szczegółowych danych na temat otoczenia pojazdu i trasy, którą porusza się samochód. W tym celu, za pomocą nowego, znormalizowanego protokołu połączeń bezpośrednio z układami w pojeździe, dostarczamy informacji takich jak: promienie skrętu, wzniesienia i prędkości maksymalne. Zintegrowanie tych danych z układem adaptacyjnej kontroli prędkości i odległości ACC oraz układem przeniesienia napędu pozwala obniżyć zużycie paliwa i podnieść komfort jazdy.

Oto przykład: już dziś możemy informować kierowcę o czekającym go zakręcie lub ograniczeniu prędkości. Możemy mu wskazać optymalną prędkość przejazdu danego odcinka, bieg zalecany dla uzyskania możliwie najniższego zużycia paliwa, a także punkty, w których kierowca powinien zahamować i przyspieszyć. W kolejnym etapie zintegrujemy te dane ze sterownikiem układu ACC. Przy pomocy danych horyzontu elektronicznego obliczymy przewidywaną krzywą prędkości jazdy. Uwzględnimy przy tym nie tylko informacje dotyczące następnego skrętu, ale także liczne dodatkowe informacje dotyczące profilu trasy. W ten sposób powstanie „perspektywiczny” układ Adaptive Cruise Control: układ ACC, automatycznie sterujący prędkością jazdy, będzie w stanie hamować przed zakrętami, ograniczeniami prędkości i znakiem symbolizującym teren zabudowany, podobnie jak przed przeszkodami na drodze oraz pojazdami jadącymi z przodu. Funkcja ta oznacza dla kierowcy dodatkowy komfort i bezpieczeństwo. Dalszym krokiem będzie integracja danych horyzontu elektronicznego ze strategią jazdy i układem zarządzania energią w pojazdach z silnikami spalinowymi, hybrydowymi lub elektrycznymi. Na podstawie szczegółowej prognozy trasy obliczymy potrzebną energię napędową i będziemy odpowiednio sterować silnikiem spalinowym oraz – w zależności od koncepcji – silnikami elektrycznymi. W przypadku wykrycia odcinka, podczas którego pojazdy hybrydowe będą mogły odzyskać więcej energii, możliwe będzie wcześniejsze wyładowanie akumulatora poprzez intensywniejsze wykorzystanie napędu elektrycznego. W zależności od odcinka i typu pojazdu można dzięki takiemu rozwiązaniu zaoszczędzić do 2 gramów CO2 na kilometr. Taką oszczędność producenci pojazdów mogą uwzględnić u siebie jako eko-innowację UE i element obniżenia emisji CO2 floty. Ponadto, adaptacja strategii jazdy w zależności od zużycia oferuje potencjał obniżenia zużycia paliwa o 10 i więcej procent w zależności od koncepcji. Przedstawioną tutaj zintegrowaną koncepcję sterowania układami pojazdu mogą Państwo obejrzeć na żywo w jednym z naszych modeli koncepcyjnych.

Trend przyszłości: indywidualizacja funkcji kontroli jazdy
Szanowni Państwo! Funkcje, które przedstawiłem w zarysie, oferujemy nie tylko w dziś przedstawionej formie. Według naszej oceny, w przyszłości funkcje wraz z różnymi trybami stosowania będą z jednej strony spełniać potrzebę kierowców indywidualizacji pojazdu, a z drugiej, potrzebę producentów zróżnicowania cech poszczególnych marek pojazdów. Dlatego opracowujemy dla naszych klientów funkcje w wielu różnych formach. Tryb Eco umożliwia konfigurację nastawioną na oszczędność paliwa, z kolei tryb Sport umożliwia znaczne zwiększenie dynamiki jazdy. Dla wymienionego na początku zintegrowanego układu regulacji dynamiki jazdy opracowaliśmy w sumie cztery różne wersje: tryb Safe, tryb Sport i tryb Drift oraz wersję z możliwością indywidualnej konfiguracji, którą każdy kierowca może odpowiednio dopasować do preferowanego przez siebie stylu jazdy, zapisać tę konfigurację i w dowolnej chwili ją aktywować.

Kompetencje w dziedzinie badań i rozwoju: projektowanie sieci pokładowych
W wyniku integracji poszczególnych komponentów i układów w pojeździe, a także integracji zewnętrznej z Internetem, wzrasta stopień złożoności elektrycznych i elektronicznych układów oraz funkcji. Aby nad tym zapanować, ważną umiejętnością na etapie prac rozwojowych jest optymalny projekt i zarządzanie złożonymi sieciami zasilania w pojeździe. Pokładowa sieć zasilania łączy wszystkie elektryczne i elektroniczne komponenty w pojeździe i zapewnia dystrybucję energii oraz informacji. Nasz know-how w dziedzinie napędów i efektywnych agregatów dodatkowych, układów bezpieczeństwa, wspomagania i systemów obsługi oraz ich współdziałania stanowi bazę dla kolejnej ważnej oferty: Bosch wspiera swoich klientów także przy projektowaniu sieci pokładowych oraz efektywnym zarządzaniu energią. Rozwijamy i optymalizujemy architektury systemowe nowoczesnych sieci pokładowych oraz integrujemy odpowiednie komponenty w jeden, wydajny i bezawaryjny system.

Przyszłościowa magistrala komunikacyjna: CAN FD
Warunkiem udanej integracji komponentów i układów w pojeździe jest nie tylko pokładowa sieć energetyczna, lecz także systemy komunikacji. Magistrala CAN nadal pozostaje synonimem bezpiecznej i niedrogiej wymiany danych w pojeździe – obok wysoce wydajnych rozwiązań, takich jak FlexRay czy coraz bardziej popularny Ethernet. Bosch rozpoczął prace rozwojowe nad magistralą CAN, jako systemem komunikacji w pojazdach, już w 1984 roku. Po pierwszych aplikacjach przemysłowych, magistrala CAN firmy Bosch została po raz pierwszy zastosowana w seryjnie produkowanym samochodzie, w 1991 roku. Rozwiązanie, które przed 25 laty wyglądało prawie na utopię – prędkość transmisji 1 Mbit/s i 8 bajtów danych w komunikacie – dziś już w większości przypadków nie wystarcza. Dlatego przy coraz większej objętości przetwarzanych danych wiele systemów CAN dochodzi dziś do granic swoich możliwości. Na początku 2012 roku Bosch zaprezentował wariant CAN FD – magistralę CAN z elastyczną prędkością transmisji danych – rozwiązanie, które umożliwia zwiększenie przepływu danych w obecnie stosowanych systemach CAN.
CAN FD rozszerza obecnie stosowany protokół CAN w dwóch punktach:
- po pierwsze, prędkość transmisji w fazie danych może zostać zwiększona do ponad 1 Mbit/s.;
- po drugie w jednym komunikacie zostaje zwiększona liczba danych do 64 bajtów.

W zależności od systemu, umożliwia to zwiększenie przepływu danych i można osiągnąć np. krótszy czas ładowania oprogramowania lub znacząco przyspieszyć komunikację w przypadku dłuższych przewodów.

Standaryzacja CAN FD jako rozszerzenia normy ISO11898-1 jest już w toku. Ponadto CAN FD jest w pełnym zakresie obsługiwany przez kontroler IP protokołu CAN firmy Bosch i został już dostarczony kilku producentom chipów. Pierwsze mikrokontrolery obsługujące CAN FD będą dostępne na rynku prawdopodobnie pod koniec 2013 roku. Narzędzia testowe i analityczne magistrali CAN z obsługą CAN FD są już w ofercie producentów narzędzi oraz naszej spółki ETAS GmbH. Dzięki temu CAN FD spełnia wymagania nowoczesnych zastosowań motoryzacyjnych i przemysłowych.

Szanowni Państwo!
Integracja to dla nas więcej niż tylko efekt synergii. Integrujemy technikę motoryzacyjną z siecią w jej tradycyjnych domenach oraz poza ich granicami. Pracujemy nad przyszłościowymi systemami komunikacyjnymi, które będą warunkiem integracji i rozwijamy zindywidualizowane rozwiązania dla naszych klientów oraz dla przyszłego wizerunku mobilności.

Dziękuję Państwu za uwagę.

Źródło: www.bosch-prasa.pl
Fot. Bosch