Automobilové převody vsb projekt: softwarově definovaná architektura a Drive-by-Wire pro autonomní řízení

Řešením projektu v konsorciu s BMW, Mercedecs, VW, Renault, Bosch, Continental, Etas, Elektrobit, Valeo, NXP, ZF, Technickou univerzitou Mnichov, Technickou univerzitou Stuttgart a dalšími více jak 50 partnery evropského autoprůmyslu vzniká koncepce architektur vozidla, jehož funkce a vlastnosti jsou určovány a řízeny softwarem. Na rozdíl od tradičních vozidel dneška, kde je stále ještě množství funkcí řízeno hardwarovými komponentami, nová koncepce softwarově definovaného vozidla umožní flexibilní přizpůsobení a rozšíření funkcí podle potřeb uživatele. Mobility Lab VŠB-TUO se tak v letech 2024 až 2027 podílí na vývoji budoucí jednotné architektury evropských automobilů.

Zatímco u letadel se řízení fly-by-wire, tedy ovládání bez mechanické vazby přes elektronický interface, objevilo již ve 60. letech 20. století, dnes je naprosto běžné i u dopravních letadel, u automobilů se stále lpí na mechanické vazbě mezi koly a volantem i mezi brzdovým pedálem a brzdami. S nástupem plně autonomního řízení je jasné, že se taková vozidla neobejdou bez ovládání tzv. drive-by-wire (DbW). Valeo, světový líder v oblasti senzorů pro automobilový průmysl, na tuto technologii usilovně pracuje a vyvíjí řízení DbW určené pro autonomní vozidla. Ostravská polytechnika na základě požadavků Valeo vyvinula novou hardwarově-softwarovou platformu DbW pro validační testy specifických režimů autonomního řízení a pro senzory asistenčních systémů současných vozidel.

Plně elektronické řízení typu DbW umožňuje vysokou dynamiku řízení a je preciznější než jakýkoli „živý“ testovací řidič. Součástí realizace byla integrace výkonného počítače s komunikačními rozhraními a modulem do zavazadlového prostoru testovacího vozu a propojení s elektronickými systémy vozidla. Valeo ho používá na polygonu v Milovicích pro testování asistenčních a autonomních systémů na bázi detekční kamery na čelním skle. Interface zprostředkovává hlavní funkce nezbytné pro řízení vozidla a vizualizaci stavu skrze HMI, přičemž se dosud používá mechanická vazba; DbW umožňuje oddělené i kombinované podélné a příčné řízení, včetně předplnění brzdového systému.

Valeo je světovým lídrem v oblasti asistenčních systémů řízení a její technologie je integrována do jednoho ze čtyř světově nově vyrobených vozidel. Zelená škodovka v laboratoři Fakulty elektrotechniky a informatiky VŠB - Technické univerzity Ostrava má kufr tak plný krabiček a vodičů, že by se tam nevešla ani dámská kabelka. Jejich úkolem je nahradit elektronikou mechanické vazby v řízení a jde o první generaci systému pro vlastní vývoj autonomního řízení automobilů.

Ve spolupráci se Valeo probíhá vývoj Drive-by-Wire Car Interface 2, druhé generace, která je kompaktnější a vyžaduje menší prostor. Společnost autinno, spin-off VŠB-TUO, bude v první fázi vyrábět několik desítek kusů a zajišťovat prodej licencí a servis. Drive-by-Wire Car Interface 2 slouží pro vývoj asistenčních systémů i pro autonomní řízení na všech úrovních a umožňuje integraci dílčích systémů do prototypů.

V rámci spolupráce s akademickou sférou a průmyslovými partnery probíhá intenzivní výzkum a cílem je posunout automobilový průmysl k plnému softwarovému řízení. Diskutuje se o budoucnosti autonomní jízdy, kde se nejprve vytvoří vybrané koridory s instalovanou technologií a spolehlivou konektivitou, zatímco testy 5G jsou připravovány ve spolupráci s T-Mobile Czech Republic a partnery na trase Mnichov - Praha. Valeo testuje drive-by-wire na polygonu v Milovicích a spolupracuje s VŠB-TUO na vývoji systémů pro autonomní řízení a asistenční systémy.

Follow the Vehicle a praktické testy

ŠKODA AUTO a VŠB - Technická univerzita Ostrava spolupracují na koncepci nových asistenčních systémů v rámci projektu „Follow the Vehicle“. Princip spočívá v tom, že vůz jedoucí samostatně je ovládán řidičem ve voze vpředu; dva vozy ŠKODA SUPERB iV jsou vybaveny hardwarovými a softwarovými rozhraními a komunikují prostřednictvím Car-to-X. Testovací vozy sledují dopravní infrastrukturu a identifikují trojrozměrné objekty pomocí kamerových systémů, senzorů a radarů.

Nabízí se možnosti nasazení v praxi: autopůjčovny, správci flotil a poskytovatelé služeb převozů automobilů. Výsledky výzkumu určené pro automobilový průmysl bude uvádět do praxe spin-off autinno. Projekt ukazuje, jak multidisciplinární přístup mezi adepty z automobily elektroniky a informatice může posílit autonomní řízení a testování ve spolupráci s průmyslovými partnery.

Klíčové poznatky z vývoje a infrastruktury

• Drive-by-Wire umožňuje plně elektronické řízení s vysokou dynamikou a lepší přesností než lidský řidič.
• DbW platformy jsou navrženy pro snadnou přenositelnost na moderní automobilové platformy, včetně elektrických vozidel.
• Spin-off autinno bude zajišťovat výrobu, prodej licencí a servis; výzkum zůstane doménou VŠB-TUO.
• Laboratoře a Automotive Lab na FEI VŠB-TUO byly vybudovány s cílem podporovat projektově orientovanou výuku a spolupráci s Tier 1 firmami.
• Projekt Follow the Vehicle demonstruje princip dvou aut, jednoho s řidičem a jednoho bez, s ovládáním Drive-by-Wire interface.
• 5G koridory a infrastruktura pro autonomní jízdu jsou postupně budovány ve spolupráci s průmyslovými partnery a regionálními institucemi.

Laboratorní zázemí a výuka na VŠB-TUO

Na Fakultě elektrotechniky a informatiky VŠB-TUO běží studijní program Automobilové elektronické systémy už 12 let; v posledních letech došlo k transformaci na Automobilové elektronické systémy a rozšíření o oblasti Functional Safety, Automotive SPICE, senzorika, autonomní jízda, e-mobilita a HIL simulace. Laboratoře byly v průběhu času modernizovány a rozšířeny o Automotive Lab a Hardware-in-the-Loop systémy, které umožňují virtální vývoj vozu a testování na reálných platformách. Studijní program se orientuje na nadané studenty a klade důraz na spolupráci s průmyslovými partnery, včetně ŠKODA AUTO, HELLA AUTOTECHNIK NOVA, Valeo, Vitesco Technologies, Porsche Engineering Services a dalších.

Profesor Václav Snášel a jeho tým vyvíjejí pro spolupráci s průmyslem nové technologie a aplikace hlubokého strojového učení pro nahrazení signálů snímačů při selhání. Spin-off autinno a projekt Drive-by-Wire Car Interface 2 ukazují, jak akademická sféra může rychle reagovat na poptávku trhu a zajistit transfer know-how do praxe. VŠB-TUO podporuje podnikavost prostřednictvím akceleračního programu Green Light a spolupráce s regionálními partnery a státními programy pro financování vývoje.

Drive-by-Wire Car Interface 2 vyžaduje vysoce kvalifikovaný tým výzkumníků; v současnosti na vývoji pracuje kolem deseti specializovaných výzkumníků. Cílem je připravit řízení vozidla pro autonomní provoz ve stupních 3 až 4 a umožnit firmám využívat tento systém v testovacích vozech. Spin-off autinno bude postupně rozšiřovat svou výrobní kapacitu a propojení s průmyslovými partnery, zajišťující servis a licence pro další projekty automobilové elektroniky.

Klíčovým faktorem je propojování akademické a aplikační sféry: robustní spolupráce se ŠKODA AUTO a dalšími partnery, aktivní výměna know-how, a vytváření nových pracovních míst v regionu. Očekávaná budoucnost zahrnuje postupné rozšíření autonomních funkcí, vybudování infrastruktury a testovacích koridorů, a průběžné zlepšování bezpečnosti a komfortu v automobilové dopravě.

tags: #automobilove #prevody #vsb #projekt