Ewelina Zakrzewska
WMRiT
Transport
Rok akademicki: 2012/2013
Gr T3
Nr indeksu: 107295
Predictive Powertrain Control
System Predictive Powertrain Control od Mercedes – Benz to pierwszy na świecie automatyczny system utrzymywania prędkości, sterujący zmianą biegów. System został zaprojektowany przede wszystkim z myślą o efektywnym pokonywaniu wzniesień i zjazdów. Jest to ulepszenie debiutującego w 2009 roku systemu marki Freightliner znanego pod nazwą Predictive Cruise Control pierwszego na świecie tempomatu z możliwością przewidywania, wykorzystującego dane geodezyjne i pozycjonowanie pojazdu w oparciu o sygnał GPS. Mercedes – Benz udoskonalił system Predictive Cruise Control i zintegrował go z układem zmiany biegów.
“Przewidujący” tempomat z wyprzedzeniem wykorzystuje dane topograficzne trasy, a tym samym zapobiega ograniczeniom, którymi cechują się standardowe systemy utrzymywania prędkości, które nie są w stanie odróżnić wzniesień od płaskich odcinków drogi. Dla systemu Predictive Powertrain Control nie stanowi to żadnego problemu
Innowacyjny system Mercedes-Benz został zaprojektowany przede wszystkim z myślą o efektywnym pokonywaniu wzniesień i zjazdów. Predictive Powertrain Control zamienia wady klasycznego tempomatu na wymierne korzyści: ciężarówki dalekobieżne, takie jak nowy Actros 1845 BlueTec 6 z pełnym ładunkiem, pokonują długie dystanse na trasach o umiarkowanym zróżnicowaniu terenu, zużywając do 3 % paliwa mniej od pojazdów wyposażonych w tradycyjny tempomat. W teście porównawczym na standardowych, dalekich trasach, takich jak Stuttgart-Hamburg-Stuttgart, docenia się również łatwość użytkowania systemu. Sposób sterowania utrzymywaniem prędkości jest bardzo podobny do systemu występującego w Actrosie bez wykorzystania Predictive Powertrain Control. Bez względu na doświadczenie kierowcy, zużycie oleju napędowego podczas pokonywania tras z Predictive Powertrain Control jest zawsze wyraźnie niższe niż podczas jazdy ciężarówkami z konwencjonalnymi układami.
Technologia Predictive Powertrain Control pozwala systemom zainstalowanym w pojeździe na wykorzystywanie danych z zewnętrznych źródeł i wzajemne powiązania pomiędzy inteligentnymi systemami kontroli silnika oraz skrzyni z parametrami, które dotychczas całkowicie podlegały stylowi jazdy kierowcy. Zasady pokonywania wzniesień nie są żadną tajemnicą. Pierwsza z zasad pokonywania wzniesień mówi, by zdjąć nogę z gazu przed wierzchołkiem wzniesienia, co pozwala na znaczące oszczędności paliwa i wiąże się jedynie z niewielką stratą czasu. Inna nakazuje przyspieszyć odpowiednio wcześniej przed dojechaniem do wzniesienia, i pozwala uniknąć zmiany biegu podczas dojeżdżania do wierzchołka. Efektem tego jest niższe zużycie oleju napędowego i krótsza podróż. Wiedza ta obca jest jednak typowym tempomatom.
Ekologicznie usposobieni kierowcy wiedzą również, że przed szczytem wzniesienia należy dociskać pedał przyspieszenia tylko do momentu, gdy zgromadzona energia
kinetyczna okaże się wystarczająca do napędzania ciężarówki podczas późniejszego zjazdu. I tu funkcjonalność standardowego tempomatu wypada poniżej oczekiwań. W wielu przypadkach to samo dotyczy kierowców, którzy mogą nie znać trasy, bywają zmęczeni po ośmiu godzinach jazdy, ich uwagę odwraca np. rozmowa telefoniczna lub panujący zmrok utrudnia im orientację. Żaden z tych czynników nie wpływa na działanie układu Predictive Powertrain Control. System jest zawsze gotowy do akcji i nigdy nie przerywa wykonywania zadania – wydajnego i ekonomicznego transportu. Predictive Powertrain Control gromadzi dane niezbędne do oszczędnej jazdy – dzięki informacjom o topografii terenu “wie” niemal wszystko o wzniesieniach i zjazdach na drodze. Stopień pokrycia map z trasami międzynarodowymi w krajach Europy Środkowej, także w Polsce, wynosi praktycznie 100 %. Pozycja pojazdu jest precyzyjnie ustalona za pomocą sygnału GPS. Ponadto Predictive Powertrain Control może – w zależności od konfiguracji – interweniować w centralnej jednostce sterującej zmianą biegów. Dodatkowo, system zwiększa stopień optymalizacji oszczędzającej paliwo technologii EcoRoll. W rezultacie zmiany biegu uznane za zbędne na podstawie przebiegu trasy są blokowane, zamiast sekwencji pojedynczych zmian przełożeń stosowana jest pojedyncza zmiana podwójna, a funkcja EcoRoll zostaje uruchomiona z wyprzedzeniem.
Predictive Powertrain Control korzysta z danych wejściowych profilu drogi przed pojazdem i jego aktualnej pozycji zgodnie z sygnałem GPS. W odniesieniu do ciężarówki ustalane są: masa, prędkość, obroty silnika i aktualne przełożenie skrzyni PowerShift. Istotną wartością docelową jest prędkość przejazdu, ustawiana przez kierowcę za pośrednictwem przełączników na kierownicy. Przewidujący tempomat wykorzystuje powyższe dane do kontroli przyspieszenia, hamowania i pracy skrzyni biegów. Oczywiście kierowca zachowuje pełną kontrolę nad pojazdem – w odniesieniu do bezpieczeństwa pojazdu i ruchu drogowego opcjonalny aktywny tempomat oraz automatyczna funkcja awaryjnego hamowania Active Brake Assist nadal działają z wyższym priorytetem od Predictive Powertrain Control.
Po zezwoleniu ze strony aktywnego tempomatu zintegrowanego z systemem Active Brake Assist, innowacyjny system skupia się na drodze poprzedzającej pojazd. Jego “świadomość” koncentruje się na przestrzeganiu zadanej prędkości przy jednoczesnej minimalizacji zużycia oleju napędowego. Wykorzystując zaprogramowane informacje z uwzględnieniem masy pojazdu, kontroler prędkości reaguje odpowiednio na wzniesienia i zjazdy. Na górzystym terenie, który stanowi znaczną część europejskiej sieci drogowej, jedynym zadaniem kierowcy jest ustawienie docelowej prędkości i tzw. “histerezy tempomatu”. Decyduje ona o indywidualnej maksymalnej prędkości podczas zjazdu i nie różni się od funkcji standardowego tempomatu. Trzecią zmienną jest minimalna prędkość poniżej regularnej prędkości jazdy, używana do ustalenia zakresu, który w odpowiednich okolicznościach pozwala systemowi uzyskać oszczędność paliwa poprzez zmniejszenie szybkości. Na płaskim terenie inteligentny tempomat precyzyjnie utrzymuje prędkość zgodnie ze strategią i zasadą działania standardowego urządzenia.
Jeżeli moment obrotowy silnika jest wystarczający do utrzymania zadanej prędkości, Predictive Powertrain Control wykorzystuje korzystną sytuację jeszcze przed osiągnięciem wierzchołka wzniesienia – na podstawie informacji o drodze uwzględnia późniejszy zjazd i ogranicza wcześniej moment obrotowy silnika, a ciężarówka zjeżdża w dół, nie zużywając paliwa. Prędkość pojazdu zostaje ograniczona do dolnego progu zadanego przez kierowcę – Predictive Powertrain Control wylicza to na podstawie masy pojazdu i profilu drogi. Dla porównania, kierowca bez wsparcia tempomatu, z niewielką wiedzą na temat przebiegu trasy lub w ciemności mógłby wówczas tylko “próbować” dobrać właściwe parametry jazdy. Z kolei z tradycyjnym tempomatem ciężarówka byłaby zbyt długo “rozpędzana”, co zwiększa koszty paliwa, a na zjeździe musiałaby hamować, by zmniejszyć prędkość. Podczas wspomnianej sytuacji (łagodne nachylenie) interwencja Predictive Powertrain Control może dotyczyć również skrzyni biegów. Przykładowo, funkcja EcoRoll może zostać aktywowana znacznie wcześniej niż w przypadku tradycyjnego tempomatu. Pozwala ona ograniczyć czas jazdy i dystans pokonany pod obciążeniem przy stałej prędkości, zwiększając udział dystansu przejechanego na wolnych obrotach i minimalizując zużycie paliwa. Predictive Powertrain Control pomaga również w pokonywaniu stromych wzniesień. W takich przypadkach wytyczne w zakresie efektywnego transportu skłaniają kierowcę do zwiększenia prędkości pojazdu ponad ustaloną na tempomacie jeszcze przed osiągnięciem wierzchołka. Celem jest tu zwiększenie energii kinetycznej ciężarówki i uniknięcie późniejszej zbędnej zmiany biegu na wzniesieniu.
Standardowy tempomat nie oferuje takiej funkcjonalności. Intuicyjne kalkulacje kierowców decydujących się na ręczne sterowanie uwzględniają zazwyczaj masę pojazdu, nachylenie wzniesienia i jego długość. Dla Predictive Powertrain Control nie stanowi to problemu – niezbędne dane znajdują się pod ręką, a technologia wsparta jest ekspercką wiedzą. Wyposażona w ten system ciężarówka samodzielnie zwiększa prędkość powyżej zadanego ustawienia przed dotarciem do stóp wzniesienia, by pokonać je z dodatkowym momentem na dwunastym biegu. Interwencja skrzyni może oczywiście wspomóc pokonywanie wzniesienia i w razie potrzeby wymusić zmianę przełożenia. Dzięki danym na temat topografii terenu system jest w stanie działać z wyprzedzeniem, a nie tylko reagować i wcześniej zredukować o jeden bieg lub, zależnie od warunków, wykonać nieco później podwójną redukcję.
System Predictive Powertrain Control sprawdza się jednak nie tylko podczas pokonywania wzniesień, ale i podczas zjazdów. Programiści systemu uwzględnili znaną profesjonalistom zasadę: noga z gazu przed osiągnięciem szczytu wzgórza. Resztą zajmuje się masa pojazdu i przyspieszenie. Jeśli za wzniesieniem nie następuje znaczny spadek, prędkość obrotowa silnika może zostać zredukowana w celu ograniczenia zużycia paliwa poprzez wcześniejszą pojedynczą lub podwójną zmianę biegu. Podczas zjazdu prędkość pojazdu może być także utrzymywana bez funkcji EcoRoll. W celu zwiększenia skuteczności siły hamowania dopuszczalna jest wcześniejsza redukcja lub uniknięcie zmiany biegu na wyższy. System Predictive Powertrain Control zapewnia kierowcy całą gamę możliwości konfiguracji w celu precyzyjnej regulacji parametrów, takich jak prędkość podróżowania oraz jej dolny i górny limit. Po uruchomieniu Predictive Powertrain Control i/lub funkcji EcoRoll dostęp do wspominanych opcji jest najczęściej konieczny tylko w wyjątkowych przypadkach.
Zależnie od wybranego trybu skrzyni system Predictive Powertrain Control wykorzystuje zróżnicowane parametry. Dla przykładu, dolny limit prędkości może być ustawiony w przedziale od 0 do 10 km/h, a w programie ekonomicznym waha się od 3 do 10 km/h. “Przewidujące” zwiększenie prędkości w trakcie zjazdu ograniczone jest do 4 km/h w trybie standardowym, a w trybie dynamicznym – do 6 km/h ponad zadane ustawienie. W obu przypadkach maksymalna prędkość zjazdu zdefiniowana indywidualnie przez kierowcę stanowi maksymalną górną granicę.
Nowy system sterowania Powertrain jako pierwszy połączył GPS z tempomatem, wykorzystującego informacje o topografii drogi. Inteligentny system może regulować pracę przekładni, wykonując jedno-lub nawet double-shift działania, gdy uzna to za konieczne. Mercedes twierdzi, że ciężarówki Actros, będące modelem ich marki wyposażone w system kontroli Predictive Powertrain mogą zmniejszyć zużycie paliwa o kolejne 3%.
Pierwszy etap rozwoju dla tej nowej wspomagania kierowców rozpoczął Daimler Trucks wprowadzając GPS "regulator prędkości" bez interwencji zmiany biegów w 2009 roku w ramach "Predictive tempomatu". W tym czasie był chwalony jako pierwszy taki układ regulacji prędkości za tak "dalekowzroczny". Dzięki ostatniej modernizacji powstał system jeszcze lepszy.
Chociaż ten nowy system może wydawać skomplikowane wszystko co kierowca musi zrobić, to zastosować akcelerator. Hamowanie przez kierowcę nadal będzie musiało być wykonane oczywiście, ale system może teraz wkroczyć i zastosować odpowiednią moc hamowania lub wybrać odpowiedni bieg.
Mercedes – Benz przewiduje adaptację tego systemu w samochodach osobowych. W szczególności, że technologia jest już stworzona a większość samochodów marki Mercedes – Benz posiada wbudowaną już dużą ilość niezbędnych składników.
Głównymi cechami innowacyjnej technologii są:
- Zużycie paliwa do 5 proc.
- Cyfrowe dane nawigacyjne ułatwiają “przewidującą” jazdę
- Kierowca utrzymuje przewagę
- Liczne opcje umożliwiają dopasowanie do indywidualnych ustawień
„Inteligentny tempomat” jawi się jako system znacznie ułatwiający jazdę, dzięki niemu prowadzenie pojazdu staje się przyjemniejsze i wygodniejsze. Ponadto zwiększa ekonomikę jazdy. Mimo skomplikowanej budowy system jest łatwy w obsłudze.
Bibliografia:
12.03.2013 – „Ten tempomat oszczędzi paliwo”
http://moto.wp.pl/kat,55194,title,Ten-tempomat-oszczedzi-paliwo,wid,15405730,wiadomosc.html
Tomasz Korniejew 12.03.2013 - „Predictive Powertrain Control - nowoczesny tempomat|”
24.05.2012 – “Predictive Powertrain Control”
http://www.militaryrok.pl/index.php/technika/886-predictive-powertrain-control-.html
11.03.2013 – “Predictive Powertrain Control - inteligentny tempomat ograniczający zużycie paliwa”
http://media.daimler.com/dcmedia-pl/0-1120-1239116-48-1581165-1-0-0-0-0-0-16561-0-0-1-0-0-0-0-0.html