Умные автомобили
Электронные автомобили (Drive-by-wire)
Коммуникационный протокол FlexRay Communications System
Электронные системы безопасности (Safe-by-wire)
Общее ПО для автомобилей (AUTOSAR)
Автомобильные автопилоты (Autonomous Vehicle)
Средства навигации (GPS/Telematics)
Проекционные устройства (Head-Up Displays)
Повышенное напряжение в бортовой сети (42-Volt Net)
Гибридные автомобили (Hybrid Electric Vehicles)
Эксперты полагают, что в ближайшие годы до 90% автомобильных новинок, непосредственно влияющих на стоимость при смене модельного ряда, будет приходиться на электронные системы.
Сегодня можно с уверенностью говорить, что прогресс в автомобилестроении меняет направление. Если до сих пор он шел в основном по пути модернизации механических или гидравлических систем, то теперь следует ожидать стремительного совершенствования электронной «начинки» автомобиля.
И действительно, от каждой новой модели автомобиля, особенно если ее стоимость в чем-то превышает критическую, покупатель вправе ожидать чего-то особенного. Одни предпочитают роскошное оснащение, другие же делают упор на спортивный характер и мощную динамику. Однако и в том и в другом случае будущее автомобилестроения немыслимо без электронных схем управления и поддержания комфорта в салоне.
К тому же в настоящее время наблюдается некоторое замедление роста потребления на компьютерном рынке, поэтому целый ряд производителей традиционного аппаратного и программного обеспечения для компьютеров акцентировали свое внимание на автомобильных рынках, а это, в свою очередь, ускорит прогресс в автомобильной электронике.
Создание новых технологий, их развитие и воплощение в коммерческих продуктах — процесс непрерывный и закономерный. Без появления новых технологий остановился бы технический прогресс, а рыночную экономику ждал бы неминуемый коллапс. Однако каждая из новых разработок имеет свои особенности и определенный потенциал. Если одни в состоянии лишь незначительно улучшить существующие решения, то другие способны совершить настоящий переворот в той или иной отрасли.
Электронные автомобили (Drive-by-wire)
Современные автомобильные системы управления переходят от механических и гидравлических схем к электрическим и электронным. В настоящее время дорогостоящие схемы управления by-wire являются более надежными, занимают меньше места и характеризуются простотой в использовании.
Коммуникационный протокол FlexRay Communications System
FlexRay — это устойчивый к сбоям коммуникационный протокол, который может лечь в основу будущих электронных автомобильных систем (или, как их называют на Западе, Drive-by-wire). В электронных автомобилях ближайшего будущего механическая связь между водителем, двигателем, колесами и даже колодками тормозов будет заменена на электронную. Поэтому автопроизводители разрабатывают концепцию безопасного обмена данными для систем электронного автомобиля, а также такую его архитектуру, которая могла бы надежно связывать критические компоненты с драйверами программного обеспечения, а те, в свою очередь, — с интерфейсом пользователя (в данном случае водителя автомобиля).
Внедрение нового коммуникационного протокола FlexRay приведет к появлению целого спектра электронных систем by-wire, которые должны будут обладать более высокой надежностью по сравнению с существующими автомобильными системами. Будущие системы управления могут полагаться на надежные каналы связи со скоростью передачи данных до 10 Мбит/с для каждого канала и предсказуемыми длительностями задержек, что является ключевыми требованиями в автомобильной промышленности. Новое поколение автомобильных систем управления с компонентами FlexRay получило название X-by-wire.
Система V2V компании General Motors
предупреждает водителя задолго до опасности
Консорциум FlexRay (http://www.flexray.com/) был образован в 2000 году компаниями Freescale, Philips, BMW и DaimlerChrysler. Позже туда вошли Bosch, General Motors и Volkswagen. О поддержке стандарта объявили и японские производители — Honda, Nissan и Toyota, а недавно идею стандартизации бортовой электроники на базе FlexRay поддержали такие гиганты, как Ford Motor, Texas Instruments и другие компании.
Компании Fujitsu Microelectronics Europe (FME) и Freescale Semiconductor (http://www.freescale.com/) сегодня поставляют поддерживающие протокол FlexRay 2.1 автомобильные контроллеры, которые не только обеспечивают быструю передачу информации, но и имеют широкие возможности обнаружения дефектов, что необходимо для сложных систем управления, включающих множество датчиков, приводов и электронных управляющих блоков.
Таким образом, по мнению специалистов, этот протокол быстро становится стандартом де-факто для высокоскоростных бортовых сетей и должен прийти на смену такому архаичному диагностическому интерфейсу автомобильной электроники, как OBD (On Board Diagnostic), и даже более прогрессивному, но в настоящее время тоже устаревающему интерфейсу сети контроллеров для управления подсистемами автомобилей CAN (Controller-Area Network). Сегодня большинство европейских автомобильных гигантов (например, Audi, BMW, Renault, Saab, Volvo, Volkswagen) используют интерфейс CAN в системах управления двигателем, безопасности и обеспечения комфорта (описание стандарта CAN можно найти на сайте http://www.can-cia.de/), но на контроллеры FlexRay возлагаются более широкие задачи контроля двигателя, трансмиссии, подвески, подсистем торможения, рулевого управления и другой бортовой электроники — областей, где актуально расширение функциональности и наличие развитых средств диагностики.
Отметим, что приборы FlexRay совместимы с основными стандартами современных бортовых сетей (сети контроллеров CAN, сети локальной внутренней связи LIN и сети MOST), так что переход к новым системам может осуществляться поэтапно. Однако FlexRay приблизительно в 10 раз быстрее шины CAN, поэтому постепенная замена сетей CAN на решения X-by-wire ожидается прежде всего в спортивных и дорогих автомобилях нового поколения, а затем, после окончательной доводки и отладки, на новую систему перейдут производители всех автомобилей и их поставщики.
Контроллеры FlexRay построены по двухканальной архитектуре, разработанной специально для электромеханического управления, такого как Steer-by-wire (электронное рулевое управление, или Active Steering) и Brake-by-wire (электронное управление тормозами). Внедрение электромеханических схем — это вопрос времени; не стоит даже сомневаться, что все управление в автомобилях ближайшего будущего будет полностью цифровым.
Технология FlexRay уже дебютировала на рынке в автомобилях 2007 модельного года. Например, FlexRay на специализированном чипе производства компании Freescale реализована уже на BMW X5 второго поколения. Комбинация активного подавления кренов и регулировки жесткости амортизаторов позволяет достичь абсолютно иного уровня характеристик. Технология получила название AdaptiveDrive и стала первой системой, которая для координации своих действий использует инновационную технологию передачи данных FlexRay. Очевидно, что желающим приобрести «умный» X5 придется заплатить несколько больше, чем за предыдущие модели.
Однако у консорциума FlexRay в настоящее время есть серьезный соперник — группа компаний, поддерживающих стандарт TTA (Time-Triggered Architecture): Audi, Volkswagen, PSA Peugeot, Renault, Delphi, NEC, Honeywell и Austriamicrosystems. Группой TTA используется протокол TTP (Time-Triggered Protocol), продвигаемый австрийской компанией TTTech Computertechnik AG (http://ttech.dietersnetwork.com). Его характерной особенностью является то, что электронные схемы всякий раз освобождают шину для экстренных сообщений. Такой метод лучше того, что используется в настоящее время в схеме CAN, где управляющие сообщения инициируются событиями (event-driven). В основе шины также лежит временное разделение сообщений, однако за счет применения архитектуры Byteflight можно совместить новые функции с преимуществами схемы event-driven, что обеспечивает большую гибкость для производителей, поэтому эксперты отдают предпочтение FlexRay.
К слову сказать, именно гибкость FlexRay и ее совместимость с существующими стандартами оказались решающими факторами при выборе коммуникационного стандарта американскими и японскими производителями. Представители двух конкурирующих групп пока не договорились о совместном принятии промышленного стандарта, и обе архитектуры — FlexRay и TTA — продолжают разрабатываться конкурирующими консорциумами, однако после вхождения в январе 2006 года концерна Volkswagen в ключевые члены консорциума FlexRay в доминирующей роли последнего уже никто не сомневается.
Электронные системы безопасности (Safe-by-wire)
Одним из наиболее ярких представителей нового поколения автомобильных систем управления семейства X-by-wire являются электронные системы безопасности Safe-by-wire Plus, в разработке которых активное участие принимают такие компании, как Analog Devices, Inc., Autoliv, Inc., Delphi Corp., Key Safety Systems, Philips, Special Devices, Inc., TRW Automotive, а также Bosch, Siemens VDO Automotive и Continental Temic (BST). Этими компаниями учреждено новое объединение Safe-by-wire Plus consortium, которое вырабатывает единые стандарты коммуникационного взаимодействия систем обеспечения безопасности автомобилистов на основе уже накопленного участниками консорциума опыта и знаний в этой области.
Речь идет прежде всего об объединении лучших черт двух конкурирующих стандартов, один из которых разработан организацией Safe-by-wire consortium, а другой — BST group. Объединение усилий и единый стандарт, несомненно, пойдут на пользу и производителям, и пользователям автомобилей, ведь стандартизация компонентов поможет снизить стоимость разработок и облегчит интеграцию лучших достижений в сфере систем автомобильной безопасности в единую систему.
Версия 2.0 нового стандарта консорциума Safe-by-wire — Automotive Safety Restraints Bus specification (ASRB 2.0) — создается на основе существующей спецификации Safe-by-wire — ASRB 1.0, дополненной некоторыми положениями из спецификации группы BST group. В новом стандарте предусмотрена совместимость с требованиями к физическому уровню спецификации Safe-by-wire ASRB 1.0, что обеспечит сохранение инвестиций в уже разрабатываемые компоненты.
Driver Alert System компании Volvo в работе
В планы Safe-by-wire Plus consortium входит представление подготовленного стандарта на рассмотрение рабочей группе международной стандартизующей организации (ISO) для принятия его в качестве глобального стандарта систем автомобильной безопасности, которые должны будут прийти на смену существующим системам, в том числе и распространенным сегодня системам динамической стабилизации автомобиля ESP (Electronic Stability Programme). Ведь нынешние системы динамической стабилизации настолько разрозненны, что только для их наименования у разных автопроизводителей существует десяток различных аббревиатур: ESC, VDC, VSC, DSC, DSTC, ATTS и др.
Новое поколение ESP работает совместно с ABS (Anti-lock Braking System — антиблокировочная тормозная система), EBD (Electronic Brake-force Distribution — система электронного распределения тормозного усилия), EBA (Electronic Brake Assist — система усиления экстренного торможения) и системой управления двигателем. Данная система выравнивает траекторию движения автомобиля, но пытается делать это уже в соответствии с желаниями водителя. Особенно эффективна ESP в ситуации заноса или сноса и позволяет даже не слишком опытному водителю с легкостью выходить из любых дорожных затруднений.
Водитель! Пора отдыхать…
Основное предназначение ESP — зафиксировать сцепление колес с дорогой и не допустить его снижения (когда автомобиль начинает скользить). Как только начинается скольжение, через блок АБС осуществляется строго дозированное торможение одного или нескольких колес, а также, при необходимости, снижение оборотов двигателя. Контроль за ситуацией осуществляется, в частности, с помощью датчиков бокового ускорения (акселерометров), и если угол поворота руля не соответствует углу поворота автомобиля, то приводится в действие ESP. Новые системы оснащаются также функцией CBC (Cornering Brake Control), которая позволяет эффективно использовать тормозную систему в случае любого поворота.
Общее ПО для автомобилей (AUTOSAR)
Итак, сегодня в автомобильной промышленности большинство узлов и агрегатов приводятся в действие электронными системами. Для всех автомобилей будущего значение цифровых электронных органов управления будет еще более значимым, а требования к взаимодействию электронных и механических систем только возрастут. Это необходимо для обеспечения хороших ходовых характеристик и высокой надежности вкупе с возможностью интегрирования новейших технологий по мере их появления.
«Союз открытых автомобильных систем» (Automotive Open System Architecture, AUTOSAR) фокусируется на разработке аппаратно-независимого программного обеспечения, то есть обеспечения, не зависящего от особенностей исполнения конкретной модели машины (http://www.autosar.org).
Напомним, что разговоры о необходимости стандартизации электронных решений для автомобильной промышленности ведутся довольно давно. AUTOSAR был основан в июле 2003 года автопроизводителями BMW Group, DaimlerChrysler и Volkswagen вместе с поставщиками автомобильных систем Bosch, Continental и Siemens VDO. Чуть позже к AUTOSAR решила присоединиться и Ford Motor Company.
Цель создания союза — разработка единых стандартов электрических и электронных систем автомобилей. Задачи союза: стандартизация основных функций систем и интерфейсов автомобиля, интеграция и возможность передачи функций систем, улучшение программного обеспечения и возможность его замены на протяжении всего срока жизни автомобиля (например, на сменных носителях Removable Solid State Storage).
Купи себе своего гаишника!
С одной стороны, это необходимо для упрощения поставок электроники для интеграции в различные автомобили, с другой — это должно будет облегчить разработку программного обеспечения, что, в свою очередь, позволит открыть новый рынок для компьютерных специалистов. Первые спецификации программного обеспечения уже готовы, а в серийное производство стандартизованные решения, как ожидается, поступят в 2008 году.
Потенциальные преимущества такой стандартизации принесут выгоду всем — и владельцам автомобилей, которые получат более широкие возможности для диагностики автомобилей и стандартизованные интерфейсы, и самим автопроизводителям, и другим участникам автомобильной производственной цепочки.
С точки зрения производителей автомобилей, увеличение количества унифицированных программных модулей позволит высвободить ресурсы, необходимые для разработки новых функций электронных систем. За счет повторного использования программных модулей на всех выпускаемых автомобилях автопроизводители смогут снизить затраты на разработку и связанные с этим риски, а также минимизировать разрастание продуктов. Переход от оригинальных интерфейсов к унифицированным и последующая большая степень прозрачности электронных систем будут выгодны и для традиционных поставщиков программного обеспечения, и для новичков этого рынка. Стандарт AUTOSAR распространяется на электронику кузова, силового агрегата, шасси и системы безопасности, а также на мультимедийные системы, телематику и интерфейс взаимодействия водителя с автомобилем. Очевидно, что новое автомобильное ПО будет работать в единой локальной сети Local Interconnect Network, которая будет связывать автомобильные компоненты на высоком уровне.
Естественно, из коммуникационной цепочки пока невозможно исключить водителя. Поэтому автомобиль прежде всего должен научиться более адекватно общаться со своим хозяином. Сейчас в салоне предусматривается большое количество кнопок, которые проектировщики пытаются расположить максимально удобно по отношению к водительскому сиденью. Только кнопок и регулировок становится больше (и даже расположение кнопок на руле не спасает), а от предупреждающих и информирующих индикаторов у кого-то уже, наверное, рябит в глазах. До голосового общения с авто, судя по всему, дойдет еще не скоро, а вот единый сенсорный дисплей с возможностью настройки и регулировки, на котором будет отображаться вся необходимая информация, уже применяется в целом ряде современных автомобилей.
Сенсорные органы управления, продвинутые интерфейсы и другие средства общения между человеком и машиной уже сегодня есть во многих последних моделях автомобилей.
В некоторых современных машинах предусмотрена возможность беспроводной связи Bluetooth и Wi-Fi (802.11b/g), а также другие компьютерные интерфейсы: USB-порты и даже возможность подключения Apple iPod. А на базе беспроводной связи осуществляется выход в Интернет и доступ к другим глобальным коммуникациям. В конечном счете все это перестанет быть локальным развлечением и будет применяться для организации и удаленной диагностики неисправностей автомобиля (Remote Diagnostics), помощи в экстренных ситуациях и ориентирования в сложной дорожной ситуации.
Умные ткани (Fabric Sensors)
Многие чудо-волокна и ткани начинают свою жизнь в сферах, недоступных простому смертному, и только спустя пять-десять лет доходят до рядового покупателя. Такой, к примеру, была cудьба кевлара — сверхпрочного волокна из класса арамидов, который использовался поначалу только в космической индустрии, потом в автомобильных покрышках, затем настала очередь полицейских бронежилетов, и, наконец, в последние пять-семь лет кевлар полюбился мотоциклистам: слои этой ткани на бедрах, коленях и плечах предохраняют байкеров при падении. Из карбонового волокна и кевлара изготавливают также аэродинамичные и легкие кузова дорогих спортивных автомобилей.
Кевлар был разработан в лабораториях компании Dupont — крупнейшего в мире производителя синтетических материалов. Сегодняшние разработки этой компании со временем позволят одежде, сшитой из новых тканей, передавать сигналы о местонахождении и самочувствии водителя, а в случае перелома формировать на руке или ноге подобие гипсовой повязки.
У современного автомобиля все функции
управления выводятся на дисплей
Путь новых исследований определяют не только теоретические возможности новых веществ, но и требования жизни. Например, новые законы в американском автомобилестроении заставили ученых искать ткани, которые за счет изменений в давлении могли бы сообщать автомобильному компьютеру, кто сидит на сиденьи — ребенок или взрослый (это важно при срабатывании систем активной безопасности типа надувных подушек и шторок).
А следующим шагом станет измерение сиденьем биофизических параметров водителя. Это позволит отслеживать его самочувствие и не допустит, например, управления автомобилем при повышенном утомлении, сонливости или в нетрезвом состоянии.
В общем, нынешней синтетикой можно гордиться. На новых куртках рядом с ценниками — увесистые руководства, рассказывающие, из чего сделано их покрытие. Непромокаемое и одновременно «дышащее», легкое и прочное, тонкое, но сберегающее тепло. На квадратном сантиметре ткани GoreTex умещается полтора миллиарда пор — они позволяют телу дышать, но не пропускают куда более крупные капли дождя. А «умные» ткани Polartec в два раза теплее, чем шерсть, но в них никогда не потеешь. Специалисты называют такие материалы «тканями переменной фазы». Так что любимые многими салоны из натуральной кожи, возможно, скоро отойдут в прошлое.
Автомобильные автопилоты (Autonomous Vehicle)
Машины с той или иной системой автоматического управления разрабатываются сразу несколькими ведущими автопроизводителями. К слову, дальним предком автопилота является круиз-контроль, который давно уже считается стандартным оборудованием автомобиля. Сегодня очередь за адаптивными системами круиз-контроля (Adaptive Cruise Control), которые будут постепенно превращать наши автомобили в полностью автономные средства передвижения.
Интеллектуальные регуляторы скорости позволяют оценить расстояние до впереди идущей машины и притормозить, если это требуется для соблюдения дистанции. Причем современные системы достаточно «умны», чтобы корректно реагировать на перестроения и виражи. При наличии автоматической коробки передач система адаптивного круиз-контроля становится практически незаменимой в пробках: она сама притормаживает и даже останавливается, предотвращая столкновение (Collision-Avoidance Systems), сама трогается, как только появляется такая возможность, и даже может следить за соблюдением разметки (Lane Departure Warning). Подобные системы есть у многих автопроизводителей, но широкого распространения они пока не получили. Потенциальных покупателей настораживают случаи появления так называемых бешеных машин, что обусловлено установкой слишком «умных» регуляторов скорости, особенно на Renault и Toyota.
Интересны также автоматические системы парковки. Одну из таких систем (Intelligent Parking Assist) реализовали, например, на серийном автомобиле Toyota Prius 2006 модельного года (эта опция стоит 2200 долл.). А впервые эта мечта всех автомобилистов была воплощена в концепте Volvo YCC.
Системы ночного видения были бы полезны
в России
Название «автопарковка» звучит весьма привлекательно, однако на практике все оказывается не так радужно: во-первых, у подобной системы повышенные требования к месту парковки и в узкие дырки она парковаться отказывается. Во-вторых, паркуется такой автомобиль чрезвычайно медленно, что в условиях городского трафика не очень удобно, так как вы рискуете собрать за собой огромную пробку. Ну и самое печальное, что такой системе не всегда удается запарковаться с первого раза. Более надежны полуавтоматические парковки, когда система с помощью датчиков парковки, видеокамер и монитора подсказывает правильную траекторию движения.
А недавно компания General Motors объявила, что в 2008 году появится автомобиль Opel Vectra с усовершенствованным автопилотом. В машине будет использована система Traffic Assist, которая сможет управлять автомобилем на скорости до 60 км/ч, чего ранее не позволяли системы круиз-контроля. Для навигации в этом автомобиле применяются лазеры и видеокамеры, которые контролируются мощным компьютером. Система сможет распознавать не только повороты и препятствия, но и дорожные знаки. Впрочем, такая система будет отнюдь не дешевой (по предварительным оценкам, примерно 50% от стоимости самой машины), а также пока непонятно, будет ли разрешено применение подобного автопилота различными официальными инстанциями.
Вообще, компания GM подошла несколько ближе, чем другие компании, к автопилотируемым средствам передвижения и воплотила идею беспилотного будущего в серии своих концептов. Ее новейшая система «от автомобиля к автомобилю» (Vehicle-to-Vehicle, V2V) определяет положение машины относительно других и полностью контролирует движение. Принцип работы системы V2V довольно простой. Она использует для связи между автомобилями беспроводную сеть, по которой передаются данные об их местонахождении и скорости. Кроме того, система непрерывно анализирует получаемые данные и может помочь избежать дорожно-транспортного происшествия, заранее предупредив водителя о потенциально опасной ситуации, созданной другими автомобилями.
Полуавтоматические системы парковки, по крайней мере,
не сбесятся!
Работая над V2V, специалисты GM использовали уже известные, испытанные и проверенные компоненты, которые делают систему доступной для покупателей. Прежде всего это GPS-приемник и беспроводной модуль передачи данных по высокоскоростной сети WLAN (аналог известного пользователям компьютеров протокола Wi-Fi). Таким образом обеспечивается стабильная связь между автомобилями на расстоянии примерно до 400 метров. Причем система V2V может не только предупреждать водителя о потенциальной опасности, но даже серьезно вмешиваться в дорожную ситуацию.
Специально отметим, что система V2V, «общаясь» с другими автомобилями, сообщает об опасной ситуации впереди еще задолго до того, как водитель увидит опасность, скажем, из-за «слепого» поворота, перекрестка, «мертвой зоны», дорожных работ или сложного рельефа местности (в этом случае на дисплей выводится специальный визуальный символ, подается звуковой сигнал и/или начинает вибрировать сиденье). Кроме того, система сама может принять решение об экстренном торможении, если водитель не начал совершать маневр.
И наконец, с помощью системы V2V водитель получит информацию о местонахождении и направлении движения автомобилей аварийных служб, милиции, пожарных и скорой помощи и сможет своевременно уступить им дорогу.
Компания Volvo тоже методично двигается к цели создания автономного транспортного средства. В автомобилях компании уже применяются адаптивный круиз-контроль (Adaptive Cruise Control), работающий в диапазоне от 30 до 200 км/ч, система оповещения о сокращении дистанции до впереди идущего транспортного средства (Distance Alert), система оповещения о потере внимания (Driver Alert Control, DAC), система предупреждения о выходе за пределы полосы движения LDW (в комплекте с системой Driver Alert Control она называется Driver Alert System), которые помогают водителю поддерживать безопасный режим движения.
А новые модели Volvo S80, V70 и XC70, выпущенные в конце этого года, получат более эффективную систему предупреждения об опасности столкновения, снабженную функцией автоматического торможения CWAB.
Ранее на некоторых моделях Volvo, выпускавшихся уже с 2006 года, применялась система предупреждения об опасности столкновения, имевшая функцию поддержки торможения, но ее возможности были ограниченными (предыдущая система, устанавливаемая на Volvo S80, включала лишь радар, а новая система использует не только радар, но и цифровую камеру для определения положения впереди идущего или стоящего автомобиля). Новая система сначала предупреждает водителя и подготавливает тормозную систему для экстренного торможения (в гидравлике тормозов увеличивается давление для поддержания высокого тормозного усилия даже в том случае, если водитель будет нажимать на педаль тормоза недостаточно интенсивно), а если водитель не реагирует на ситуацию и наезд на впереди идущий или стоящий автомобиль становится неизбежным, то тормозная система приводится в действие автоматически.
Радар имеет радиус действия до 150 метров, а камера контролирует пространство впереди автомобиля на расстоянии до 55 метров. Поступающие с радара и камеры данные анализируются системой распознавания Data Fusion. Кстати, одно из основных преимуществ от применения цифровой камеры заключается в возможности опознавать стоящие автомобили (а по статистике в 50% случаев наезда столкновение происходит именно со стоящими машинами). При этом новая система характеризуется низким уровнем ложного срабатывания и значительно более эффективна, чем предыдущая.
Кстати, возможности описанных систем довольно сильно зависят от количества и качества видимой дорожной разметки. Например, камера должна отчетливо различать разделительную линию между полосами движения. Слабое освещение, туман, снег или неблагоприятные погодные условия, не говоря уже о качестве наших дорог, могут воспрепятствовать функционированию этих продвинутых систем.
Средства навигации (GPS/Telematics)
Навигационные системы уже заняли достойное место в автомобильной промышленности, и то, что машины без вмешательства человека определяют собственное местонахождение по сигналам навигационных спутников, нас не удивляет.
Надо ли говорить, что средства спутниковой навигации (GPS) не только применяются в таких продвинутых системах будущего, как вышеописанная V2V компании General Motors, но и являются сегодня базовым инструментом, причем как в моделях высоких классов, так и в автомобилях среднего уровня. Аналитики предсказывают, что в ближайшие восемь лет системы GPS/Telematics из высокотехнологичных продуктов превратятся в банальный ширпотреб, и компаниям — производителям таких средств даже предлагается подумать над расширением функциональности своих изделий, чтобы избежать их обезличивания на рынке.
Новая BMW X6 тоже будет гибридной!
В России, конечно, со средствами автомобильной спутниковой навигации не все обстоит так гладко, как в развитых странах (у нас штатная навигация поддерживается только на отдельных марках машин, да и то не в полном объеме), а между тем различные вспомогательные системы на базе навигации сегодня развиваются особенно бурно. Например, системы отслеживания перемещений в группе (Fleet Tracking Systems) предлагается использовать многоцелевым образом: с их помощью можно будет заранее узнать о наличии мест на парковке и о количестве автомобилей в пробке, а также просто пообщаться с соседом по полосе. Volkswagen уже предложил систему автообщения посредством GPS в серии своих концептов, и автомобили скоро сами смогут разобраться, кто прав, а кто виноват в спорной ситуации. Компания Honda также давно смотрит в этом направлении, и концепт ASV-3, появившийся в результате участия в проекте Advanced Safety Vehicle, построенный на базе Honda Accord и оснащенный бортовыми камерами, радаром и системой автоматической коммуникации между автомобилями, позволит в будущем поддерживать движение практически без участия водителя.
На базе подобных систем можно будет создавать и эффективные противоугонные средства.
Проекционные устройства (Head-Up Displays)
Системы проецирования показаний на лобовое стекло выпускаются давно. У одних моделей они входят в базовое оснащение, у других устанавливаются отдельно как решения сторонних производителей (на французских машинах такие системы называются affichage te^te haute). Однако стоимость таких систем довольно высока, а серьезной пользы они не приносят, как и всякие «датчики дождя» и «автосвета». При этом не следует забывать, что, в отличие от систем проецирования, автоматическое включение фар или дворников практически ничего не стоит, а в рекламных буклетах выглядит внушительно. Пользу же от дорогой системы проецирования приборной панели на лобовое стекло смогут оценить немногие и уж, конечно, не на бумаге.
Система адаптивного круиз-контроля
нового поколения все сделает за вас
Так, на наших дорогах были бы полезны системы ночного видения (Night Vision Enhancement), когда в верхнюю часть лобового стекла встраиваются видеокамеры (CMOS Image Sensors), реагирующие на инфракрасную подсветку, а изображение с них проецируется на экран или на лобовое стекло. Возможно, в США или в европейских странах, где по ночам дороги освещены, такая система и не особо нужна, но на наших дорогах она могла бы существенно увеличить поле зрения и уберечь от наезда на не слишком адекватного пешехода или от вылета на опасную обочину.
Повышенное напряжение в бортовой сети (42-Volt Net)
Электронных систем в автомобилях становится все больше, и жгуты толстых проводов, питающих различные устройства, просто опутывают салон автомобиля и уже серьезно повышают его вес и снижают безопасность.
Автопроизводители задумались о переходе на более высокое напряжение питания, которое позволило бы сделать провода тоньше и легче. Слаботочные кабели упростили бы и схемы питания, и генераторы тока. Например, на старшие модели BMW уже ставят генераторы на 150 А с принудительным водяным охлаждением, а ведь генератор на 50 А при втрое большем напряжении был бы значительно меньше, дешевле, надежнее и практичнее.
В то же время повышение напряжения влечет за собой целый ряд проблем. Так, напряжение в 42 В находится уже за пределами требований по безопасности (во всяком случае, отечественных). Считается, что безопасным для человека является напряжение не выше 36 В в обычных условиях, а в автомобиле, где постоянно приходится работать в сырости и агрессивных средах, 24 или даже привычные 12 В уже вызывают опасения. Кроме того, при высоком напряжении гораздо сильнее проявляется электрохимическое окисление контактов, что также не способствует повышению надежности, особенно в нашем климате.
Гибридные автомобили (Hybrid Electric Vehicles)
И наконец, нельзя не сказать о всеобщей гибридизации. За японцами, которые одними из первых поверили в перспективность такого направления, потянулись и европейцы, которые увидели в этой затее не только еще один способ сделать авто более экологичными, но и возможность подготовиться к грядущей экспансии китайского автопрома. Ведь, по серьезным опасениям экспертов, через пару-тройку лет китайские промышленники запрудят Европу дешевыми машинами, как это уже произошло с ширпотребом. И пока идут жаркие споры о плагиате между германскими и китайскими автопроизводителями, уже около 200 немецких дилеров заявили, что готовы продавать китайские автомобили в Германии. То есть в Европе явно чувствуется дух начавшегося и все более нарастающего противостояния западных, с одной стороны, и китайских автопроизводителей — с другой.
Вонючий бензин скоро будет заменен
водородным топливом
И, конечно же, европейскую автопромышленность пока спасают экологи. В последнее время автопроизводители Европы чуть ли не каждую неделю выпускают пресс-релизы, в которых сообщают о новой, еще более экономичной и куда более «чистой» модели. Все это очень похоже на гонку вооружений наоборот. И ларчик тут открывается просто: если европейские автопроизводители могут конкурировать с японцами в выпуске экономичных и экологичных автомобилей, то большинство азиатских и даже американских пока не сумели показать модели и разработки, которые смогли бы стать конкурентами европейским машинам в этой области. И доказать это — одна из главных целей для таких грандов, как BMW, Mercedes-Benz, Volkswagen и многих других. Например, международный автосалон во Франкфурте, проходивший в сентябре 2007 года, был целиком построен на экологической теме, которая, несомненно, играет на руку европейским автопроизводителям.
В странах Евросоюза, а в Германии особенно, «зеленая» тема уже набрала огромную популярность. Многолетняя пропаганда, сопровождаемая государственной политикой (повышение цен на топливо и налогов на мощные автомобили, а также поощрение владельцев экономичных и экологичных авто), сделала свое дело: большинство немецких автомобилистов так или иначе, но уже подумывают о покупке гибридного транспортного средства, которое приводится в движение электромотором, а двигатель внутреннего сгорания использует лишь для того, чтобы подзарядить аккумуляторы.
Системы GPS-навигации сегодня не редкость
и на машинах среднего класса
На прошедшем автосалоне Audi представила свою разработку на основе гибридной технологии Mild-Hybrid, BMW показала три модели под общим названием EfficientDynamics, которые экономят до 20% топлива и дают 15-процентную прибавку мощности, а Mercedes-Benz представила целых семь гибридных моделей, снабженных интеллектуальными технологиями управления. Кроме того, было показано шесть экономичных и экологически безопасных моделей Volkswagen Bluemotion, Opel Corsa ecoFlex, а также гибридный Cayenne от Porsche — именно эти модели заняли центральные места на германских стендах франкфуртского автосалона. Не отстают и другие автопроизводители: Renault, Fiat, Volvo, Saab, Chevrolet, Hyundai, Kia, которые тоже представили свои экологичные разработки. Впрочем, заметно дальше в производстве и продаже гибридных автомобилей продвинулись японцы, например Toyota и Honda успешно работают в этой области уже десять лет, а по миру ездят сотни тысяч гибридных Prius и Civic Hybrid. У американцев на рынке автомобилей с гибридной силовой установкой лидирует General Motors.
Для кого машина, а для кого
и мультимедийный центр…
Очевидно, что в скором времени все крупные автокомпании обзаведутся гибридными моделями — поговаривают даже, что в ближайшие 10 лет производство транспортных средств, которые используют только бензиновый или дизельный двигатель (без электрического), в ряде стран будет ограничено. Впрочем, гибридные автомобили не являются единственной экологичной альтернативой.
Этот тип транспортного средства в конечном счете будет вытеснен более эффективными моделями, использующими новые источники энергии: двигатели внутреннего сгорания на водородном топливе — Hydrogen Fuel (Internal Combustion Engines) или электродвигатели на топливных элементах — Hydrogen (Fuel Cell).
Кстати, в краткосрочной перспективе предлагается оснащать многие автомобили интегрированными устройствами стартер/генератор, которые были специально разработаны для гибридных систем, — Integrated Starter Alternator Damper. Они будут и заводить автомобиль, и вырабатывать электроэнергию в движении.
Интересно, что шведская автомобильная компания в качестве опции для новых моделей Volvo S80, V70 и XC70, которые сойдут с конвейера уже в начале 2008 года, будет предлагать систему Alcoguard, которая по сути является алкотестером и будет призывать водителя принять трезвое решение и отказаться от управления автомобилем в нетрезвом состоянии. Так вот, в конструкции Alcoguard применена технология топливных элементов, которая пока обходится дороже, но результат ее применения оказывается гораздо лучше традиционных химических или полупроводниковых тестеров. В отличие от полупроводниковых систем, технология топливных элементов способна реагировать исключительно на этиловый спирт, а не на какие-либо другие вещества. В этом устройстве молекулы этилового спирта проходят через чувствительную мембрану, в результате вырабатывается ток, который и измеряется системой. Чем больше будет этот ток, тем выше содержание алкоголя в дыхании водителя.
Не надо ничего трогать, я сама все сделаю!
Таким образом, прежде чем запустить двигатель автомобиля, водитель должен будет подуть в беспроводной переносной блок, который представляет собой устройство размером с пульт дистанционного управления и находится в специальной нише за центральной консолью, где постоянно подзаряжается. В этом устройстве проводится анализ дыхания водителя, после чего результат анализа по радиочастоте передается в электронную систему управления автомобилем. Если содержание алкоголя в крови превышает 0,2 г/л, то пуск двигателя будет заблокирован. Благодаря передовым датчикам обмануть такое устройство невозможно, даже если использовать насос.
Информационный дисплей автомобиля выводит сообщения, помогающие водителю использовать устройство. Например, водитель может узнать, каким оказался результат проверки — положительным или отрицательным, и какое значение получилось, а кроме того, система может потребовать от водителя дуть в переносное устройство дольше. Результаты хранятся в памяти в течение 30 минут после выключения двигателя, поэтому водителю не придется повторять проверку после каждой короткой остановки и не удастся обмануть систему перезагрузкой. Ограничение в пределах 0,2 г/л было установлено в соответствии с требованиями шведского законодательства. Если в других странах приняты иные нормы, то специалисты Volvo могут внести необходимые изменения в параметры системы. Калибровка и замена аккумуляторных батарей в переносном устройстве производятся в процессе планового обслуживания автомобиля. Если новый владелец автомобиля не пожелает использовать эту систему, она может быть отключена и снята с автомобиля дилером.
Ё-моё! А что я буду делать, если всё это
здесь сломается?
Кроме того, переносное устройство подключено по беспроводной связи, поэтому водитель может вынуть его из автомобиля, но, несмотря на то, что устройство всегда может произвести точное измерение содержания алкоголя в крови, результаты измерения можно получить только в том случае, если устройство находится на расстоянии не более десяти метров от автомобиля. При комнатной температуре устройство нагревается в течение 5 секунд, поэтому в целях сокращения времени ожидания для проверки система включает функцию подогрева сразу после разблокировки дверных замков автомобиля. А чтобы обеспечить работу Alcoguard в очень холодном или жарком климате, необходимо предусмотреть кабель питания. Впрочем, как говорится в пресс-релизе компании, «для экстренных ситуаций или в случае потери переносного устройства предусмотрена функция обхода системы Alcoguard».
Компания ожидает, что приобретать новое устройство Alcoguard будут в основном корпоративные парки, операторы такси, государственные учреждения и муниципалитеты, однако удобство применения этого аппарата не исключает, что оно будет востребовано и частными владельцами автомобилей.
Другие автомобильные гаджеты
Прогресс идет вперед семимильными шагами. Еще не так давно даже банальные кондиционер и ABS предлагались только на люкс-моделях, а сейчас такое оборудование считается стандартным даже для компактного A-класса.
Скоро автомобили будут активно осваиваться и производителями компьютерной техники, так что не за горами замена обычных систем зажигания и иммобилайзеров системами биометрического контроля (Biometric Ignition), компакт-диски сменятся флэш-картами и твердотельными дисками (Rigid Disk Drives), автомобили будут оснащаться не аналоговым, а цифровым радио (Digital Radio), цифровым телевидением и другими компьютеризованными медиасистемами (Media Oriented Systems Transport).
Так что если вы и не собираетесь покупать шикарный Lexus GS 450h или BMW X5 новой модели, то все равно уже пора начинать приглядываться к новшествам, которые они предлагают: ведь совсем скоро придется всерьез решать — нужен ли подобный гаджет на вашей машине, да еще и в России?
 |
|
