V polovině 90. let se prostředí automobilové bezpečnosti nenávratně změnilo. Pokud jste před tímto obdobím ztratili kontrolu nad autem na mokré dálnici, závisel váš život hlavně na reflexech a štěstí. Pak přišla na řadu elektronická kontrola stability (ESC). Nebyla to jen aktualizace; šlo o zásadní přehodnocení dynamiky auta.
Německý dodavatel Bosch vyvinul první verzi tohoto systému. Nepustili to jen tak na masový trh. Instalovali jej do Mercedes-Benz třídy S a BMW řady 7, dvou nejprestižnějších manažerských sedanů té doby. Tato vozidla byla první, která používala nová zařízení splňující regulační a bezpečnostní normy.
Od jeho představení uplynulo více než deset let. Technologie se stala všudypřítomnou, ale branding zůstává roztříštěný. Automobilky milují své zkratky. Audi tomu říká ESP (Electronic Stability Program). Ford používá Advance Trac. General Motors označuje svůj systém jako Stabilitrak. Porsche jej integruje jako Porsche Stability Management.
I přes marketingové rozdíly je základní architektura identická. Tyto systémy spoléhají na špičkové senzory, centrální počítač vozu a přesné mechanické zásahy, aby vůz udržely ve stopě.
Nestabilitu si často spojujeme s vysoce výkonnými stroji. Představujeme si Ferrari klouzající bokem po dráze. Realita je mnohem prozaičtější a nebezpečnější. Každé auto může vyjet z kurzu. Nejčastěji k tomu dochází při zhoršení stavu vozovky. Déšť, led nebo volný štěrk mohou okamžitě odstranit trakci.
Pochopení dvou hlavních způsobů ztráty kontroly vysvětluje, proč je systém ESC nezbytný.
Nedotáčivost nastává, když přední kola ztratí trakci. Řidič točí volantem, ale auto odmítá jet obloukem. Pokračuje v jízdě rovně, ignoruje povely řidiče. K tomu často dochází kvůli příliš rychlému vjezdu do zatáčky nebo jízdě na povrchu s nízkým třením.
Přetáčivost je opačná situace. Zadní kola ztrácejí trakci, zatímco přední kola si určitou trakci zachovávají. Zadní část vozu je provedena. Auto zatáčí ostřeji, než řidič zamýšlel. Pokud situaci nezvládnete, může se auto vytočit a ztratit kontrolu.
Systém ESC řeší oba tyto problémy. Nezabrání zcela ztrátě trakce. Místo toho detekuje odchylku a jedná. Systém brzdí jednotlivá kola a může snížit výkon motoru, aby se obnovila rovnováha. Koriguje nedotáčivost přibrzděním předního vnějšího kola. Koriguje přetáčivost přibrzděním vnějšího zadního kola.
Technologie funguje tiše, dokud ji nepotřebujete. Poté působí v milisekundách. Pro nadšence se může zdát, že vidět auto samočinně koriguje smyk bez zásahu řidiče jako podvod. Ale v případě nouze je tento zásah rozdílem mezi blízkou srážkou a tragédií.
Mechanika zásahu
Jak systém chápe, co děláte špatně? Porovnává úhel řízení se skutečnou dráhou vozidla. Pokud senzory zaznamenají nesrovnalost – to znamená, že se auto nepohybuje ve směru, kterým ukazuje volant – počítač vypočítá potřebnou korekci.
Využívá snímače rychlosti kol, snímače stáčivé rychlosti a snímače bočního zrychlení. Tato data vytvářejí model dynamiky vozidla v reálném čase. Když model předpovídá ztrátu kontroly, aktivuje se ESC.
Tento proces není omezen na suché vozovky. To je kritické v podmínkách nízké přilnavosti. Sníh, led a
ESC nefunguje izolovaně. Je to týmový hráč, který shromažďuje data z Protiblokovacího brzdového systému (ABS) a Kontrola trakce, aby zabránila nehodám v zárodku. Mozek tohoto systému? Senzor řízení stáčení.
Je umístěn v geometrickém středu podvozku. Bývá ukrytý pod podlahou karoserie, přímo mezi předními sedadly. Pokud sedíte na sedadle řidiče, nachází se vedle vašeho pravého lokte. To není nehoda. To je fyzika.
Co je yaw?
Zapomeňte na námořní terminologii. Yaw je rotace kolem svislé osy Z. Představte si špendlík zapíchnutý do středu motýla. Motýl se otáčí kolem tohoto kolíku. To je to, co je yaw. Senzor je umístěn přesně tam, kde by měl být tento kolík.
Když se auto začne otáčet příliš ostře nebo nedostatečně, senzor to zaznamená. Vysílá signál do počítače. Počítač pak rozhodne, na která kola bude působit.
Nebrzdí pouze prudce na všech čtyřech kolech. Je to neúčinné. Systém ovlivňuje konkrétní kola. Největší brzdnou sílu dostává kolo, které dokáže vozidlo nejlépe stabilizovat. Systém také snižuje dodávku paliva. Zpomaluje motor. Zastaví rotaci.
Cíl? Snadné vyrovnání. Systém porovnává úhel natočení volantu se skutečným vektorem pohybu vozidla. Pokud se neshodují, počítač je přinutí, aby se shodovaly. Přinutí auto jet tam, kam namíříte, i když vaše instinkty říkají něco jiného.
Abychom pochopili celý rozsah této elektronické symfonie, musíme vzít v úvahu její účastníky.
Komponenty elektronického stabilizačního systému
Snímač stáčení je dirigent, ale k výkonu potřebuje orchestr.
1. Snímač stáčení
Toto je hlavní vstupní signál. Měří úhlovou rychlost. Jak rychle se auto otáčí kolem své svislé osy? Pokud otočíte volantem prudce doleva, ale auto se doleva pohybuje jen pomalu, je rychlost stáčení nízká. Systém chápe, že jste nedotáčivý (nedotáčivý). Zaznamenává tento rozpor.
2. Snímač úhlu natočení volantu
Říká počítači, co řidič chce udělat. Otočíte volantem o 30 stupňů doleva. Snímač tato data přenáší. Pokud snímač stáčení ukazuje, že auto jede stále rovně, máte problém. Systém nyní chápe, že překračujete limit přilnavosti předních pneumatik.
3. Senzory rychlosti kol
Na každém kole je takový senzor. Řídí rychlost otáčení. Tyto údaje se předávají jak do systému ABS, tak do systému kontroly trakce, ale ESC je používá k více než pouhému zabránění zablokování kol. Vypočítává úhly posuvu. Točí se zadní kolo rychleji než přední? Vozidlo se přetáčí (přetáčivost). Snaží se to nést. Systém vidí tento rozpor.
4. Postranní akcelerometr
Někdy je kombinován se snímačem stáčení do jednoho modulu. Toto zařízení měří g-síly působící na vás zleva doprava. Potvrzuje údaje o vybočení. Pohnulo se auto skutečně do strany, nebo si to senzory jen myslely? Důležitá je redundance. Pokud boční akcelerometr ukazuje nulu a snímač stáčení vysokou hodnotu, je něco špatně. V některých extrémních případech systém důvěřuje fyzické síle více než rychlosti otáčení.
5. Řídicí modul motoru (ECM)
Brzdy nestačí. Kroutící moment je potřeba snížit. Jednotka ESC komunikuje s ECM prostřednictvím sběrnice CAN. Požaduje snížení plynu. ECM sníží dodávku paliva nebo uzavře škrticí klapku. Motor „frčí“.
Jak ESC přebírá kontrolu nad brzdami, aby zachránil situaci
Protiblokovací brzdový systém (ABS) býval považován za „svatý grál“ asistenčních systémů řidiče. Až do devadesátých let jste museli ručně „pumpovat“ brzdy, abyste zabránili zablokování kol a sklouznutí do stromu. Bylo to mistrovství. ABS to nyní dělá elektronicky, mnohem rychleji než lidské reflexy, udržuje směr vozidla nebo umožňuje kontrolovaný drift bez úplné ztráty kontroly. Elektronická kontrola stability (ESC) nesleduje pouze ABS; používá ji jako zbraň.
ESC řídí boční otáčení vozidla kolem jeho svislé osy. Řízení trakce je zodpovědné za procesy v podélném směru. Když vůz začne klouzat, ESC načte snímač stáčivé rychlosti a uvědomí si, že úhel natočení volantu neodpovídá skutečné dráze vozu. Tehdy systém ukazuje svou „tuhost“. Aktivuje ABS na jednotlivých kolech – někdy jen v jedné zatáčce – a snižuje dodávku paliva. Nejde o to zastavit auto. Jde o to, aby auto jelo tam, kam chcete, i když vaše nohy jsou jen nečinné a vznášejí se nad pedály.
Tři senzory, které řídí proces
ESC se spoléhá na centrální počítač, který přijímá data ze tří různých zdrojů. Pokud jeden z nich selže, systém selže.
Snímače rychlosti kol jsou umístěny na každém kole. Měří rychlost otáčení a přenášejí tato data do počítače. ECU porovnává otáčky kola s otáčkami motoru, aby zjistila prokluz kol.
Snímače úhlu řízení jsou umístěny ve sloupku řízení. Sledují záměry řidiče. Kam chceš jít? Tato data slouží jako základ pro určení, zda dochází ke smyku.
Snímače stáčivé rychlosti (nebo snímače stáčivé rychlosti) jsou instalovány v blízkosti těžiště vozidla. Měří boční zrychlení a rotaci. Říkají počítači, pokud je auto mimo kontrolu.
“Pokud existuje rozdíl mezi úhlem natočení volantu a směrem, kterým vozidlo klouže, systém ESC bude interagovat se systémem kontroly trakce a aktivuje ABS u příslušného kola.”
Proč je moderní ESC lepší než řidičské dovednosti ze staré školy
Možná si vzpomínáte, jak jste se učili kontrovat. Možná jste zvládli posun mezi patou a špičkou. Ale ESC je rychlejší. Reaguje během milisekund. Řidič, dokonce i odborník, si smyk uvědomí, zpracuje chybu a fyzicky otočí volant a sešlápne pedál. ESC dělá vše ještě předtím, než mozek vůbec zaregistruje chybu.
Systém aktivuje ABS na požadovaném počtu kol. Jedno kolo? Všechny čtyři? Záleží na fyzice smyku. Snižuje rychlost a současně upravuje trajektorii. Výsledkem je auto, které odmítá jet tam, kam jste ho nepožádali.
Scénáře ze skutečného života, kde ESC zachraňuje životy
Představte si, že vjedete rychlostí 60 mil/h do oblasti černého ledu. Vaše pneumatiky ztrácejí přilnavost. Auto začíná být přetáčivé. Zadní část jde ven. Ve starším autě byste museli bojovat s volantem a modulovat dodávku paliva. Ve voze s ESC systém detekuje stáčivost, porovnává ji s úhlem natočení volantu a přibrzdí přední vnější kolo. Je to jako neviditelná ruka, která vede čumák auta zpět do jízdního pruhu.
Nebo si představte výjezd ze zatáčky vysokou rychlostí. Příliš tlačíte na plyn. Auto začíná být nedotáčivé, když míří k svodidlům. Systém kontroly trakce přeruší výkon. ESC může také přibrzdit zadní vnitřní kolo, aby se vůz otočil zpět k apexu. To se děje bez povšimnutí. Možná to ani necítíte. Prostě se dostanete k východu, aniž byste havarovali.
Stojí ESC za tu cenu?
ESC je standardní výbavou většiny nových vozů, protože to regulační orgány vyžadují. Ale výhody nejsou jen o dodržování. Jsou mechanické povahy. Snímače jsou levné. Elektroinstalace je standardní. Integrace s počítačem je bezproblémová. Náklady na selhání ESC se měří v počtu životů. Náklady na instalaci jsou pro výrobce zanedbatelné.
Ale pro vás, řidiče, je to otázka důvěry. vy
Proč ESC nezabrání všem nehodám
Řekněme si to velmi jasně: je to elektronická kontrola stability (ESC), která skutečně funguje. Toto není magické silové pole. Nezachrání vás, když uvíznete v provozu od nárazníku k nárazníku a někdo vám bouchne do zadního nárazníku. To je úplně jiná situace.
Když pomalu projíždíte dopravní zácpou, senzory vzdálenosti vás mohou akusticky varovat. Systémy zabraňující kolizi mohou mírně přibrzdit. Ale systém ESC? Zůstává pasivní. Nezajímá ji, jak blízko jste k autu před vámi. Jeho úkol je mnohem specifičtější: zasáhne, když ztratíte trakci.
Vzpomeňte si, kdy jste naposledy narazili na černý led nebo nenadálý olejový film na mokré dálnici. Auto začíná klouzat. Vaše řízení říká „zahněte doleva“, ale auto jede rovně, nebo v horším případě dostane smyk. Právě v této mezeře mezi záměrem a realitou funguje systém ESC. Sleduje rychlost kol a rychlost stáčení a porovnává, co vozu říkáte, aby udělalo, s tím, co skutečně dělá. Pokud se data neshodují, systém zasáhne. Brzdí jednotlivá kola a snižuje výkon motoru, aby vám pomohl znovu získat nepolapitelnou přilnavost.
Čísla nelžou
Proč berou regulátoři tuto technologii tak vážně? Protože statistiky úmrtnosti byly děsivé.
Pojišťovací institut pro bezpečnost silničního provozu (IIHS) odhaduje, že široké přijetí ESC by mohlo zabránit až 9 000 smrtelným nehodám ročně. To není chyba ve výpočtech. To jsou tisíce životů.
Národní úřad pro bezpečnost silničního provozu (NHTSA) provedl podrobnější analýzu. Zjistili, že ESC snížilo jednotlivé nehody o 26 procent u běžných osobních automobilů. Pro SUV? Toto číslo se zvyšuje na 48 procent.
Přemýšlejte o tom. SUV jsou vyšší, těžší a mají vyšší těžiště. Převrátí se snadněji než sedany. ESC funguje jako neviditelný kabel, který udržuje tato vysoká auta na chodníku, když je silnice kluzká. Proměňuje potenciálně smrtící past v kontrolované strašení.
Implementace byla rychlá, ale ne okamžitá
Tyto statistiky donutily americkou vládu jednat. Nejen doporučovali. Zavedli povinný požadavek. Do roku 2012 se ESC stalo povinným pro všechny nové osobní automobily.
Trh se ale v některých segmentech pohyboval rychleji než zákon. V roce 2009 bylo podle Consumer Reports již 73 procent všech vozidel vybaveno ESC jako standardní výbava. U vozů SUV to bylo ohromujících 99 procent. Dalších 11 procent jej nabízelo jako volitelnou možnost u sedanů.
Mercedes-Benz měl brzkou výhodu, nainstaloval ESC již v roce 1995. Nezůstali jen u svých vlajkových sedanů. Ať už jste řídili maličký Smart nebo luxusní Maybach, kontrola stability byla standardní. Pochopili, že fyziku nezajímá váš odznak ani cenovka.
Shrnutí
ESC nenahrazuje dobrou jízdu. Stále je potřeba zpomalit, když je vozovka mokrá. Stále je potřeba točit volantem ve směru smyku. Ale když jsou vaše reflexy příliš pomalé o milisekundy nebo pneumatiky prostě nezvládají vozovku, ESC se stává rozdílem mezi téměř havárií a jízdou na odtahovém voze.
Je to jedna z těch neviditelných technologií, které si všimnete, jen když tam není. A vzhledem k údajům asi nechcete zjišťovat, jaké to je řídit auto bez něj.
Související články
- Test bezpečnosti vozu
- 5 videí z nárazových testů
- Top 5 videí o řízení a bezpečnosti
- Jak fungují airbagy?
- Jak fungují pokuty za dopravní přestupky
- Jak fungují parkovací vozy?
- Jak fungují červené kamery
- Může být auto absolutně bezpečné?
Byly někdy při nárazových testech použity živé (nebo mrtvé) lidské figuríny? - Jak laserový radar měří vaši rychlost?
Zdroje
-
ConsumerReports.org. “Elektronická kontrola stability bude standardem do roku 2012.” září 2006 (10. listopadu 2009) http://www.consumerreports.org/cro/cars/new-cars/news/2006/nhtsa-proposal-to-make-esc-standard-on-all-cars-9-06/overview/nhtsa-proposal-to-make-esc-standard-on-all-cars-9-06.
-
Dang, Jennifer N. “Předběžné výsledky analýzy účinnosti systémů elektronické kontroly stability (ESC).” Národní úřad pro bezpečnost silničního provozu. září 2004 (10. listopadu 2009) http://www.nhtsa.dot.gov/cars/rules/regrev/evaluate/809790.html
-
Pojišťovací institut pro bezpečnost silničního provozu. “ESC a jak pomáhá řidičům udržet kontrolu.” (10. listopadu 2009) http://www.iihs.org/ratings/esc/esc_explained.html
-
Pojišťovací institut pro bezpečnost silničního provozu. “Otázky a odpovědi: Elektronické řízení stability.” října 2009 (10. listopadu 2009) http://www.iihs.org/research/qanda/esc.html
-
Pamatuj, Scotte. “Kontrola stability: Vyhněte se!” Edmunds.com. (10. listopadu 2009) http://www.edmunds.com/ownership/safety/articles/45992/article.html
-
Národní úřad pro bezpečnost silničního provozu. “Federální bezpečnostní normy pro motorová vozidla; Elektronické systémy řízení stability; Ovládací prvky a displeje.” 5. dubna 2007 (10. listopadu 2009) http://www.nhtsa.dot.gov/staticfiles/DOT/NHTSA/Rulemaking/Rules/Associated%20Files/ESC_FR_03_2007.pdf
-
Rosenberg, Jeremy. “Elektronické řízení stability.” Cars.com. 18. června 2009 (10. listopadu 2009) http://www.cars.com/go/advice/Story.jsp?section=safe&story=techStability&subject=safe_tech&referer=
