Tudták? Világszerte több millió autó fut a budapesti fejlesztésű rendszerekkel. A német Thyssenkrupp konszernt magyar mérnökök innovációja vonzotta Budapestre. Az együttműködés először a BME doktoranduszaival indult, mára a budapesti E/E (elektromos és elektronikus) fejlesztőközpont 500 magyar mérnökkel dolgozik, a világ egyik legjobb csapatának számít. A Thyssenkrupp magyar mérnökei a zsámbéki vezetéstechnikai centrumban büszkén és kedvesen mutatták be munkáikat és fejlesztéseiket, mely büszkeség ránk, résztvevőkre is átragadt, ezt osszuk meg és adjuk át önöknek a hasznos információkkal egyetemben.

Steer-by-wire
Az elektromos kormánymű rendszerek jelentik az autóipar steering szegmenségben a következő jövőbemutató lépést: nem csupán számottevően kevesebb energiát fogyasztanak a hagyományos hidraulikus rendszerekhez képest, de egyben a kaput is jelentik az önvezető vagy félig önvezető autók és az e-mobilitás felé. A steer-by-wire egy tisztán elektromos kormányzást lehetővé tevő rendszer, ahol nincs direkt kapcsolat a kormány és a kerekek között. A Steer-by-wire alsó rendszere tulajdonképpen egy elektromos motor, amely a fogaslécen keresztül közvetlenül irányítja a járművet (a kerekeket), míg a felső rendszer a vezető kormányzási szándékát közvetíti és egyúttal nyomaték-visszacsatolást is ad a vezetőnek, egy másik elektromos motor segítségével.

A teljesen elektromos hajtásúvá átalakított BMW X5 képes csupán a függetlenül hajtott első kerekeken lévő nyomatékok változtatásával kormányozni az autót. A fogasléces kormánymű mechanikus összeköttetés nélküli (Steer by Wire). Az elfordulás egyenlőre nem direkt, kicsit kúszó érzetű.


InCar projekt, integrált kormányrendszer
Az InCar egy kutatási projekt, amelynek keretében a Thyssenkrupp csoport több mint 30 újítást dolgozott ki a karosszériára, erőátvitelre és az alvázra. Ezek az új megoldások fejlettebb funkcionalitást, illetve súly- és költségcsökkenést biztosítanak, emellett védik a klímát. Az alváz és kormánymű alprojektek keretében végzett fejlesztéseink kettős előnnyel bírnak: egyrészt így az elektromos kormányrendszerek által nyújtott előnyök új járműkategóriákra terjeszthetők ki, másrészt rávilágíthatunk arra, hogyan használható még hatékonyabban ez a technológia. A kormánymű alkatrészek súlyát a fejlesztéseknek köszönhetően 60%-kal sikerült csökkenteni. A projekt keretében a Thyssenkrupp egy rendkívül rugalmas tesztjárművet alkotott, olyan kormányművel és visszajelző egységgel, amelyekkel demonstrálhatók a steer-by-wire rendszerek.

A vizes pályán lévő rántópadon a jármű tökéletesen korrigált, érdekessége belülről, hogy kormányelfordulást nem látunk, az autó vezetője a rendszerre hagyatkozáskor az autót nem kormányozza, a kormányhoz nem ér hozzá.

A képen az ember kormányoz, itt bizony későn korrigált.




A fejlesztési hardver háttér

Autonomous driving. ADAS (Advanced Driver Assistance Systems) projekt
Az autóipar egyik legfontosabb és kihívásokban bővelkedő célja a teljesen autonóm járművek kifejlesztése. Ezekkel a járművekkel a hagyományos szállítási és utazási feladatok sofőr nélkül  elláthatóak, mivel képesek a környezetük érzékelésére, a beérkező információk alapján megfelelő reakcióra és a jármű navigálására. Azonban autonóm jármű létrehozásához több problémát is meg kell oldani: fel kell fedezni a környezetet, meg kell tervezni a reakciót a környezetből és magából a járműből érkező hatásokra. A Thyssenkrupp Presta, mint elektromos kormányszervó fejlesztő és gyártó cég, aktívan részt vesz az autonóm járművek fejlesztésében és kutatásában: e szerteágazó területen az útvonal tervezését, a járműdinamika szabályozását, valamint a kormány és egyéb beavatkozó szervek vezérlésének fejlesztését végzi.

Egy Ford Fiesta mutatta be a feladatot. A pálya nyomvonalát GPS koordináták alapján vették fel, majd az autó ezem ment végig, a sofőr csak a gázt és féket kezelte.

Járműbeállítások és instrukciók




A budapesti csapat által fejlesztett okos kormányrendszerek a hagyományos, folyamatosan energiát felvevő hidraulikus rendszer helyett elektromotoros rásegítést alkalmaznak, így csak akkor fogyasztanak energiát, ha a kormányt ténylegesen elforgatják, ezért autótípustól függően akár 0,3 liter üzemanyagot is megtakarítanak száz kilométerenként, valamint műszakilag megbízhatóbbak a hagyományos rásegítéseknél. A szoftveres vezérlés biztonsági és kényelmi funkciók egész sorát teszi lehetővé, mint amilyen az oldalszél-kompenzáció vagy a parkolási asszisztens, ráadásul az önvezető autók számára nélkülözhetetlen hozzáférést képes biztosítani a kormányrendszer irányításához.

A bemutató napon futóműállítás nélküli kormányérzet tuningot mutattak be egy AMG Mercedesét és egy SGMW kisbuszon sportosabb kormányzás-érzetet.

Az elektromechanikus kormányrendszerről
A személyautóban a kormányzást a kormánymű valósítja meg, amelyet legegyszerűbben a két első kereket összekötő egyenes fém rúdnak képzelhetünk el - ezt a tengelyt hívjuk racknek. Ha ezt a fém rudat elmozdítjuk jobbra vagy balra, elnyomja a kerekeket, és ez eredményezi a kerék elfordulását. A kormánymű másik fontos része a kormányoszlop, amely összeköti a kormánykereket a rackkel, amihez egy fogaskerékkel csatlakozik. A kormányzás támogatása érdekében a rendszerre rákerül egy villanymotor (EPS = Electric Power Steering). Ha a rendszer érzékeli, hogy a vezető elkezdi tekerni a kormányt valamelyik irányba, akkor a rendszer abban az irányban a körülményektől függően megfelelő mértékű rásegítést biztosít ezzel a motorral.
A villanymotort két helyre lehet felszerelni: az első lehetőség, hogy a kormányoszlopra kerül, közel a kormányhoz Column EPS. A másik lehetőség, hogy a rackre szereljük fel a motort, vagyis arra a rúdra, ami közvetlenül mozgatja a kereket Rack EPS. Mindkét rendszernek azonos a működési elve és ugyanolyan megbízható és robusztus, és ugyanolyan jó kormányzási érzést tud biztosítani. A legfontosabb különbség a kettő között a méret, illetve a nyújtott rásegítési erő mértéke.



Rack EPS
Amennyiben a villanymotort a rackre szereljük, gyakorlatilag korlátlan mértékű rásegítési erőt tudunk biztosítani - a nehéz autók esetében (pl. terepjárók, vagy magasabb osztályú autók) ez a megoldás jellemző. Ez esetben az egész motor és a teljes vezérlőrendszere is nagyobb, és hogy a nagy erőt át tudjuk vinni a rackre, a rack és a motor összeköttetése is meglehetősen bonyolult mechanikailag, ezért ezek a rendszerek drágábbak. Mivel a rendszer az autó aljában, a motor mellett található, jobban ki van téve a környezeti hatásoknak, ezért fontos szempont a szigetelés.

Column EPS
A másik megoldás, hogy a rásegítő erő a kormányoszlopra kerül, kicsivel a kormánykerék alá. Ez esetben az egyetlen szűk keresztmetszet a rendszer korlátozott erőátviteli képessége: nem lehet akármilyen erős rásegítést felszerelni a rendszerre, mivel a kormányoszlop fogaskerekekkel csatlakozik a rackhez, és a kormányoszlop is egy bonyolult szerkezet. A Column EPS akkor megfelelő megoldás, ha az autó könnyebb, ezért kisebb erővel lehet kormányozni. A rendszer előnye, hogy mivel kisebb rásegítő erőt biztosít, kisebb teljesítményű motor is elegendő, illetve az egész rendszer sokkal védettebb helyen van, mint a Rack EPS esetében, ezért mások a szigetelésére vonatkozó követelmények is. Ezért a Column EPS rendszerek kisebbek, ezért ezeket jellemzően kisebb autókba szokták szerelni.  

Marc de Bastos Eckstein, a Thyssenkrupp Presta Hungary ügyvezetője:
„Különleges, a konszernen belül sehol máshol nem található fejlesztések folynak nálunk, rendkívüli eredményekkel: már tizenöt éve a világ legjobbjai között van mérnök-csapatunk a saját szakterületén. Az önvezető autókkal kapcsolatos kísérleteink pedig minden várakozásunkat felülmúlják. Nagyon büszke vagyok a magyar csapatra.”
Az ügyvezető szerint az önvezető autók megjelenése hatalmas paradigmaváltást okoz majd a világban, ugyan ma még kérdés, hogy milyen feltételekkel vezethetnek automatikus rendszerek az utakon. Az elektronikus rendszerek ugyanis mindig odafigyelnek, soha nem fáradnak el, reakcióidejük pedig már most is megelőzi az emberekét.

A Thyssenkrupp hazai fejlesztőközpontja eredetileg azért fogott az önvezető autókkal való tesztekbe, mert Budapesten olyan kormányrendszereket fejlesztenek, amelyek majd csak 10- 15 év múlva kerülnek utcai autókba, viszont a magyar fejlesztőknek már most szükségük lenne ilyen autókra a tesztekhez.

„Ha valami nem áll rendelkezésre, azt kifejlesztjük mi magunk. Az önvezető autó projektben valójában a jövő autóinak tulajdonságait szerettük volna látni, hogy meg tudjunk felelni a várható piaci igényeknek a kormányrendszerek területén, de az eredmények egyre inkább azt igazolják, hogy van mit keresnünk itt is. Önvezető autót más is készít, viszont a mi rendszerünk már most kompatibilis szériaautókkal, és árában még egy középkategóriás autó  számára is elérhető lehet.” – húzta alá Fitos Csaba, Thyssenkrupp Presta Hungary technológiai fejlesztésért felelős vezetője, ugyanakkor felhívta a figyelmet, hogy mind technikai, mind szabályozási oldalról még rengeteg kérdést meg kell válaszolni az önvezető autók szériaszerű megjelenéséig.

Az E/E központ jelentősége hatalmas a magyar gazdaság számára, mert az autóiparon belül is high-tech fejlesztések újabb befektetéseket vonzanak az országba: a Thyssenkrupp gyárat üzemeltet Győrben és jelenleg zajlik egy harmincmilliárd forintra rúgó zöldmezős beruházás Jászfényszarun, ahol 2017-től kezdve elektromechanikus kormányrendszereket (C-EPS) és hengerfejbe integrált vezérműtengelyeket gyárt majd a konszern.


Joystickkal is kormányozható mérnöki tesztautó

Összefoglaló, mivel foglalkozik a ThyssenKrupp Presta Hungary Kft.

- Rendszer- és kormányzási algoritmus fejlesztés: Az elektromos kormányrendszerek fejlesztésének egyik fontos feladata a megfelelő kormányzási érzés biztosítása a járműben, és az ehhez szükséges applikációs szoftver fejlesztése. A járműgyártó által elvárt kormányzási érzés elérése érdekében - az általa megadott peremfeltételeket figyelembe véve - alakítja ki a Thyssenkrupp Presta Hungary a komplex mechatronikai rendszert.

- Szoftverfejlesztés: A szoftverfejlesztés a ThyssenKrupp Presta Hungary Kft. egyik legfontosabb tevékenysége. A cég által tervezett és gyártott szervokormány rendszerek beágyazott programjai teljes egészében a budapesti fejlesztőközpontban készülnek, beleértve a fejlesztést, integrálást és tesztelést is.

- Hardverfejlesztés: A hardver három fő komponense az elektromos motor, amely a kormányzás-rásegítést adja, a nyomatékszenzor, amely érzékeli, hogy az autóvezető mely irányba szeretne kormányozni, és végül az elektronikus vezérlőegység (ECU = Electrical Control Unit), amely egy olyan mikroszámítógép, amely az EPS rendszer működését vezérli. Az elektromos motor a kormányrendszer egyik fő eleme; feladata, hogy segítse a vezetőt a kormányzásban a megfelelő nyomaték biztosításával. Ezen nyomaték elérése érdekében, illetve a motortérben vagy utastérben rendelkezésre álló kis térfogat miatt a motoroknak kompakt kivitelűnek kell lenniük, és a lehető legmagasabb teljesítménysűrűséget kell elérniük. A szenzorfejlesztő csoport elsődleges feladata, hogy a rendszermérnökök által meghatározott követelménylista alapján definiálják a rendszerben található érzékelők funkcionális (mérési tartomány, felbontás, linearitás, stb.) és elektronikus interfész paramétereit, majd a beszállítókkal együttműködve figyelemmel kísérjék a részkomponensek fejlesztését. Az elektronikus vezérlőegység a nyomatékszenzorból érkező jel alapján kiszámítja a szükséges motornyomatékot, valamint működteti is az elektromos motort. Az elektronikus vezérlőegységet a vállalaton belül tervezi és teszteli a Thyssenkrupp Presta Hungary.

- Tesztelés: A kormányművek megbízható, robusztus és biztonságos működését a ThyssenKrupp Presta Hungary folyamatosan végzett tesztekkel is ellenőrzi, igazolja. Annak érdekében, hogy a hibákat a lehető leghamarabb feltárják és megszüntessék, a tesztelési tevékenység szervesen beépült a fejlesztési és gyártási folyamatokba.

- Futómű-rendszerek összeszerelése „just-in-sequence” szállítással: A Thyssenkrupp Presta Hungary első és hátsó futóművek összeszerelését végző győri üzeme 2012. augusztus 1-jén kezdte meg működését, s hivatalosan 2013. június 21-én nyitotta meg kapuit. Az üzem közel 60 munkatársa két perc alatti ütemidővel naponta 450 első és hátsó futóművet készít az Audi számára úgynevezett „just-in-sequence” szállítással, figyelemre méltó tempóban: a 4100 m2 alapterületű szerelőcsarnokban ugyanis éppen 176 perc telik el a megrendelés kézhezvételétől a kész futómű ügyfélhez történő kiszállításáig. 

•  

Küldés e-mail-ben: