Teknologiasta liiketoimintaa

Tulosta Lähetä linkki

VTT kehittää eurooppalaisen autoteollisuuden kanssa uutta turvallisuusteknologiaa

12.09.2007

Tulevaisuuden turvalliset älyautot kommunikoivat keskenään

Autot kehittyvät suuntaan, jossa kehittyneiden anturien ja anturijärjestelmien merkitys korostuu kaikessa ajamiseen vaikuttavassa tarkkailussa. Eurooppalaisessa laajassa PReVENT-hankkeessa on kehitetty ensimmäinen prototyyppi integroidusta alustasta, jossa auto ympäröidään turvajärjestelmillä niin, että se kykenee havainnoimaan lähiympäristöä joka suuntaan ja varoittamaan kuljettajaa tarvittaessa edessä olevista näkökentän ulkopuolelle jäävistä katvealueista ja vaaratilanteista. Tavoitteena on saada laajan anturiverkon kautta katetuksi auton ympäristö siten, että eri puolilta uhkaavat vaarat voidaan tunnistaa ennalta. Hankkeessa on mm. yhdistetty auton sivuttais- ja pitkittäispitoon liittyviä turvajärjestelmiä niin, että auto on myöhemmin automatiikan avulla hallittavissa sekä ajo- että sivuttaissuunnassa. Ajoneuvo voi esimerkiksi varoittaa kuljettajaa, jos tämä lähestyy kaarretta liian suurella nopeudella tai kieltäytyä kokonaan lähtemästä liikkeelle, jos etukatvealueella on vaikkapa lapsi.

Suomesta hankkeessa ovat VTT:n lisäksi mukana Teknillinen korkeakoulu ja Nokian Renkaat. Suomalaisten vastuualueella ovat projektissa olleet mm. tulevaisuuden älyauton onnettomuusvaikutusten arviointi sekä osallistuminen tällaisen auton vaatimusmäärittelyyn eli siihen, millä teknologioilla se voidaan rakentaa. VTT vastaa hankkeessa älykkään auton turvallisuusvaikutusten arvioinnista ja on mm. osallistunut älyauton toiminnallisuuksien ja vaatimusten määrittelyyn.

Ensimmäisinä uuden teknologian ottavat käyttöön tunnetuimmat automerkit. Edelläkävijöiden joukkoon kuuluvat mm. Audi, BMW, DaimlerChrysler, Ford, Peugeot, Renault, Volkswagen ja Volvo. Aluksi uusien turvajärjestelmien käyttöönottoa hidastaa niiden kalleus, joten uusinta teknologiaa nähdään ensin vain luksusluokan autoissa.

Seuraavat askeleet älykkään auton kehityksessä liittyvät ns. kooperatiiviseen ajamiseen, jossa auto kommunikoi muiden autojen kanssa (varoittaa niitä vaarasta) sekä ottaa vastaan tietoa taustajärjestelmistä liikenteen eri osapuolilta, esimerkiksi tienpitäjältä. Muita kehitystavoitteita ovat osittainen automaatio ja kuljettajan ominaisuuksiin mukautuva auto. Pidemmällä tulevaisuudessa otetaan jo askelia kohti automaattista ajamista. Tämän ansiosta jo lähitulevaisuudessa esimerkiksi ruuhkassa ja taajamaliikenteessä auto pysähtyy tarvittaessa itsestään ja lähtee liikkeelle automaattisesti.

Autojen kykyä ymmärtää ja tulkita ympäristöä, kuljettajaa ja omaa liiketilaansa on tutkittu systemaattisesti jo 1980-luvun alkupuolelta lähtien. Kehitystyö on ollut aikaa vievää, koska anturitekniikka ja antureilla kerättyjen tietojen ymmärtäminen ja tiedonkäsittelyn nopeus eivät ole olleet riittävät nopeasti liikkuvan auton tarpeisiin. Viime vuosina työtä ovat teettäneet lisäksi useilla antureilla kerätyn tiedon yhteensulauttaminen ja tulkinta. Autojen järjestelmäarkkitehtuuri on siten myös ollut voimakkaan kehitystyön alla. Vuonna 2002 käynnistynyt eurooppalainen suurhanke PReVENT on ollut osaltaan vastaamassa näihin tarpeisiin. Projekti on massiivinen, käytännössä koko autoteollisuus, merkittävimmät alihankkijat ja tutkimuslaitokset ovat osallistuneet tähän yli 55 miljoonan euron hankkeeseen. Hanke päättyy 31.1.2008. Tuloksia alkaa näkyä erilaisten osajärjestelmien tullessa markkinoille 1-2 vuoden kuluessa. VTT on mukana myös PReVENT-hankkeen roadshow’ssa 18.–22.9.2007 Versaillesissa, jossa esitellään yli 20 tulevaisuuden auton prototyyppiä.

Kaasupolkimesta toivomuspoljin

Tulevaisuuden auton ajonhallintaan liittyy myös moottorin ja vaihteiston toiminnan yhteinen automaattinen hallinta, joka huolehtii liikkumiseen tarvittavan vetovoiman tuottamisesta. Kaasupolkimen painaminen ei monessa nykyautossakaan enää suoraan vaikuta moottorin toimintaan, vaan viestit välittyvät moottoriohjausjärjestelmän kautta. Tämä parantaa moottorin taloudellisuutta, kun äkkinäisiä tehonmuutoksia ei sallita. Myös turvallisuus paranee, kun järjestelmä vähentää automaattisesti tehoa, mikäli vetävät pyörät menettävät pidon.

Älyautoissa järjestelmä on vielä kehittyneempi. Niissä kaasupolkimesta tulee vain eräänlainen ”toivomuspoljin”, jonka liikkeet tulkitaan kuljettajan toiveeksi lähteä liikkeelle ja lisätä tai vähentää ajonopeutta. Automatiikka huolehtii sitten lopusta mukauttaen tehon vallitseviin olosuhteisiin ja optimoiden moottorin ja vaihteiston yhteistoiminnan polttoaineen kulutuksen ja haitallisten päästöjen kannalta. Auto huolehtii taloudellisesta ajamisesta kuljettajan puolesta.

Kun mukaan liitetään sähkökäyttö, saavutetaan vielä parempia tuloksia, sillä silloin polttomoottori voidaan ajoittain jopa pysäyttää kokonaan ja ajaa akkuihin hidastuksissa varastoituneella sähköenergialla vähentäen kokonaisenergiankäyttöä. Tällaisen hybridiautoissa käytettävän teknologian ennustetaan yleistyvän melko nopeasti, sillä polttoaineen kulutusta ja siitä seuraavia hiilidioksidipäästöjä olisi voitava vähentää voimakkaasti.

Tulevaisuuden älyauto saattaa kyetä myös käyttämään monenlaisia eri polttoaineita säätäen moottorinsa toimintaa sen mukaan, millaista polttoainetta siihen on tankattu. Tällainen teknologia on jo esiasteena käytössä ns. FFV eli ”Fuel Flexible Vehicle”-autoissa, joissa polttoaineena voidaan käyttää joko bensiiniä tai alkoholia tai niiden seosta. Tulevaisuudessa erilaisten biopolttoaineiden markkinoille tulo saattaa lisätä tällaisen tekniikan käyttöä.

Älykäs auto kykenee lähitulevaisuudessa myös arvioimaan itse tienpinnan liukkauden. Tätä projektia vetää VTT. Mukana hankkeessa ovat mm. Volvo, Siemens, Fiat, Magneti Marelli, Nokian Renkaat ja Pirelli.

VTT on lisäksi kehittänyt järjestelmiä, jotka arvioivat kuljettajan toimintaa ja vireystilaa. Turvalliseen ajamiseen tähtäävät järjestelmät tarkkailevat kuljettajan toimintaa, aktiivisuutta, katseen kohdistumista, auton asemaa tiellä ja ympäristöä, tulkitsevat kaiken tämän tiedon sekä arvioivat, tulisiko kuskia varoittaa tai jopa puuttua ajamiseen. Ensimmäinen kaupallinen kuljettajan toimintaa ja vireystilaa auton liikkeistä luotettavasti arvioiva sovellus on tulossa markkinoille jo muutaman kuukauden kuluessa.

PReVENT-hankkeen webbisivut: http://www.prevent-ip.org/

Intelligent Car event – 18/09/07, Versailles, France:
http://ec.europa.eu/information_society/activities/intelligentcar/press/index_en.htm

Tapani Mäkisen esitys: Turvallista matkaa tulevaisuuden älyautolla

Kuvat:
Älyauton prototyyppejä:
Henkilöauto: Intelligent power-train -prototyyppi, jossa auton veto-, moottorinohjaus ja hallinta osittain automatisoitu.
Kuorma-auto: Volvon älyauto hätäjarrutusdemonstraatiossa tilanteessa, jossa onnettomuutta ei voida enää välttää. Turvavyö kiristyy automaattisesti ja hätäjarrutus alkaa automaattisesti.
Älyauto-kommunikaatio
Driver monitoring: Kuljettajan monitorointijärjestelmän testaus.
Image processing chain: Kuvan käsittelyketju.
Maria in driving simulator: Ajosimulaattori-tilanne.
P509002 ja P509005: Järjestelmän testausta liikenteessä.
Platforms: Kuljettajan monitorointijärjestelmä simulaattorissa, henkilöautossa ja kuorma-autossa.
VTEC camera in a truck ja VTEC_truck_2: Monitorointijärjestelmä kuorma-autossa.
Ika_Audi_Ivalo1 ja Ika_Audi_Ivalo: Liukkaudentunnistustestejä Ivalossa.