Elektronski sistemi u vozilima

Moderne automobile više nije moguće opisati samo kao čuda mehanike – sa svakom novom generacijom oni sve više postaju sofisticirani elektronski uređaji na točkovima. Integracija napredne elektronike, naročito otkako su električni automobili postali neizbežan deo mejnstrim ponude, promenila je automobilsku industriju iz korena, unapređujući performanse, sigurnost i udobnost vožnje.

Od upravljanja motorom do infotainment sistema, elektronske komponente igraju ključnu ulogu u funkcionalnosti gotovo svih komponenti savremenih automobila. Ovom prilikom pozabavili smo se najvažnijim elektronskim komponentama u automobilu, sa akcentom na uloge i značaj u funkcionisanju vitalnih sistema u vozilu.

1. Elektronska upravljačka jedinica (ECU)

Elektronska upravljačka jedinica (Electronic Control Unit, ECU) je suštinski „mozak“ modernog automobila. To je mali računar koji nadgleda i kontroliše različite sisteme u vozilu, uključujući motor, menjač, kočnice i druge važne komponente. U automobilu često postoji više ovakvih upravljačkih jedinica, od kojih je svaka posvećena određenoj funkciji, kao što su upravljanje radom motora, menjača, kočionog sistema i različitih bezbednosnih funkcija.

ECU prikuplja podatke sa senzora raštrkanih svuda u vozilu, obrađuje te podatke u realnom vremenu i na osnovu dobijenih informacija šalje komande odgovarajućim komponentama radi optimizacije njihovih performansi i bezbednosnih parametara.

U najvažnije uloge upravljačke jedinice ubrajaju se:

• Upravljanje motorom: Modul za upravljanje motorom (Engine Control Module, ECM), optimizuje performanse motora kontrolišući ubrizgavanje goriva, vreme paljenja i odnos vazduha i goriva u gorivnoj smeši. Ovo obezbeđuje efikasno sagorevanje, smanjuje emisije štetnih gasova i racionalizuje potrošnju goriva. ECM neprestano prikuplja podatke sa senzora kao što su senzor kiseonika i položaja gasa, kako bi u realnom vremenu prilagodio rad motora aktuelnim uslovima. Svojim delovanjem ECM takođe sprečava oštećenja motora ranim otkrivanjem potencijalnih problema.
• Upravljanje menjačem: Modul za upravljanje menjačem (Transmission Control Module, TCM) upravlja promenom stepena prenosa u automatskim i poluautomatskim menjačima, obezbeđujući glatko i efikasno menjanje brzina. TCM takođe koristi podatke sa senzora, poput senzora brzine i položaja gasa, kako bi odredio optimalan trenutak za promenu brzine. TCM tako obezbeđuje glatko ubrzavanje, smanjuje potrošnju goriva i produžava vek trajanja komponenti menjača.
• Sistemi sigurnosti: ECU takođe kontroliše sigurnosne funkcije kao što su sistem protiv blokiranja kočnica (Anti-Lock Braking System, ABS) i elektronska kontrola stabilnosti (Electronic Stability Control, ESC), poboljšavajući stabilnost vozila i sprečavajući nezgode.

U celini gledano, ECU igra ključnu ulogu u optimizaciji radnih performansi, bezbednosnih sistema i kontrole ekoloških parametara i to postiže obradom velike količine podataka u realnom vremenu.

2. Senzori

Ako je ECU mozak automobilskog sistema, senzori su njegova čula. Njihova uloga je da kontinuirano opskrbljuju centralni računar podacima o stanju vitalnih parametara, kao što su temperatura, pritisak, brzina i položaj komponenti.

U najvažnije vrste senzora ubrajaju se sledeći:

• Senzori kiseonika: Mere nivo kiseonika u izduvnim gasovima, pomažući elektronskoj upravljačkoj jedinici da prilagodi odnos vazduha i goriva u gorivnoj smeši, kako bi se postiglo optimalno sagorevanje.
• Senzori protoka vazduha (Mass Air Flow Sensors, MAF): Prate količinu vazduha koji ulazi u motor, obezbeđujući ispravan odnos goriva i vazduha u smeši.
• Senzori položaja gasa (Throttle Position Sensors, TPS): Detektuju položaj leptira za gas, omogućavajući ECU-u da prilagodi snagu motora. To je svojevrsni kontrolor koji koordinira ubrizgavanje goriva i paljenje u motoru.
• Senzori brzine točkova (ABS senzor brzine): Neophodni za pravilno funkcionisanje ABS i ESC sistema, ovi senzori prate brzinu rotacije svakog točka, što je neophodno za sprečavanje proklizavanja i gubitka kontrole nad vozilom.
• Senzori za parkiranje: Pomažu vozačima tokom parkiranja tako što detektuju prepreke oko vozila.

Senzori, dakle, igraju ključnu ulogu u održavanju efikasnosti motora, smanjenju emisije štetnih gasova i poboljšanju sigurnosti.

3. Infotejnment sistemi

Iza pomalo rogobatnog naziva krije se sistem koji objedinjuje niz korisnih funkcija usmerenih direktno na vozača, kao što su upravljanje audio sistemom, navigacija na digitalnim mapama, povezivanje sa drugim elektronskim uređajima i upravljanje opcijama za povezivanje (USB, Bluetooth, Wi-Fi). Kao upravljački interfejs najčešće se koristi ekran osetljiv na dodir, ili neka druga vrsta displeja sa jasno označenim kontrolama.

Ključne funkcije ovog sistema obuhvataju sledeće korisne opcije:

• Navigacija:Navigacioni sistemi zasnovani na pozicioniranju pomoću GPS satelita pružaju uputstva u realnom vremenu, pomažući vozačima da efikasno stignu do odredišta.
• Audio i video: Visokokvalitetni audio uređaji i opcije za reprodukciju videa poboljšavaju udobnost i putnicima omogućuju više zabave na dužim putovanjima.
• Povezivanje: Integracija sa pametnim telefonima i njihovim aplikacijama dizajniranim specijalno za korišćenje u automobilu (npr. Apple CarPlay, Android Auto) omogućavaju bežično povezivanje sa mobilnim uređajima različitih proizvođača.
• Upravljanje glasom: Glasovne komande omogućavaju upravljanje bez ruku, što u velikoj meri poboljšava sigurnost vozača.

4. Napredni sistemi za pomoć vozaču

Napredni sistemi za pomoć vozaču (Advanced Driver Assistance Systems, ADAS) predstavljaju skup elektronskih sistema dizajniranih da pomognu vozačima i prevashodno poboljšaju bezbednost. Oni koriste senzore, kamere i radar za praćenje okoline vozila i najvećim delom su usmereni na sprečavanje nezgoda.

U ADAS se, između ostalih, ubrajaju sledeće funkcije:

• Adaptivni tempomat (Adaptive Cruise Control, ACC): Ova funkcija obezbeđuje automatsko prilagođavanje brzine vozila kako bi se održala bezbednu udaljenost od vozila ispred.
• Asistencija za održavanje vozila u traci (Lane-Keeping Assist, LKA ili Lane Following Assist, LFA): Detektuje saobraćajne trake i vozila na putu ispred i centrira vaše vozilo u traci, pružajući adekvatne informacije ili upozorenja.
• Automatsko kočenje u hitnim situacijama (Automatic Emergency Braking, AEB): Detektuje moguće sudare i aktivira kočnice ukoliko vozač ne reaguje pravovremeno.
• Praćenje mrtvog ugla (Blind-Spot Monitoring, BSM): Upozorava vozača na vozila u mrtvom uglu, smanjujući rizik od bočnih sudara.
• Asistent za parkiranje: Automatski upravlja vozilom tokom parkiranja.

Sve u svemu, ADAS funkcije značajno poboljšavaju sigurnost vozila i statistički značajno smanjuju verovatnoću saobraćajnih nezgoda. Posebno su korisni u otežanim uslovima vožnje, kada je vidljivost slabija.

5. Upravljanje baterijom

Sistem za upravljanje baterijom (Battery Management System, BMS) je ključna komponenta u električnim i hibridnim vozilima. On prati i upravlja baterijom, obezbeđuje optimalne performanse, sigurnost i obezbeđuje dugovečnost.

Neke od funkcija ovog sistema obuhvataju sledeće:

• Nadgledanje ćelija: Sistem prati napon, temperaturu i stanje punjenja svake ćelije u bateriji.
• Termalno upravljanje: Reguliše temperaturu baterije kako bi sprečio pregrevanje ili termičko oštećenje niskim temperaturama.
• Kontrola punjenja i pražnjenja: Upravlja procesima punjenja i pražnjenja kako bi maksimalno produžio životni vek baterije.
• Sigurnosne zaštite: Detektuje i sprečava probleme kao što su prekomerno punjenje, prekomerno pražnjenje i kratki spojevi.

BMS je apsolutno neophodan za efikasno funkcionisanje električnih i hibridnih vozila. On obezbeđuje da baterija radi u okviru definisanih sigurnosnih parametara, sprečavajući oštećenja koja mogu da umanje kapacitet ili skrate životni vek baterije.

6. Sistem protiv blokiranja točkova

Sistem protiv blokiranja točkova (Anti-lock Braking System, ABS) je sigurnosna funkcija koja sprečava blokiranje točkova tokom naglog kočenja, smanjujući rizik od proklizavanja i omogućavajući vozaču da zadrži kontrolu nad vozilom. ABS primenjuje brz pulsirajući pritisak na kočnice kada detektuje da se točkovi zaključavaju, održavajući time stabilnost vozila.

Ključne funkcije ovog sistema obuhvataju:

• Praćenje brzine točkova: ABS koristi senzore brzine točkova da detektuje kada se točak bliži blokiranju.
• Modulacija pritiska kočnica: Sistem brzo moduliše pritisak kočnica kako bi sprečio blokiranje točka.
• Poboljšana stabilnost: ABS svojih delovanjem pomaže u održavanju stabilnosti vozila tokom hitnog kočenja.

ABS je ključna sigurnosna funkcija koja značajno smanjuje rizik od nesreća, posebno tokom vožnje po klizavom kolovozu ili tokom hitnog kočenja.

7. Kontrola stabilnosti

Elektronska kontrola stabilnosti (Electronic Stability Control, ESC) predstavlja sigurnosni sistem koji pomaže u sprečavanju gubitka kontrole nad vozilom putem detekcije i redukcije proklizavanja.

Ključne funkcije ESC sistema obuhvataju sledeće:

• Praćenje zaokretanja vozila oko vertikalne ose (Yaw Rate): ESC koristi senzore za praćenje rotacija oko vertikalne ose vozila i upoređuje ga sa vozačevim komandama na upravljaču.
• Selektivno kočenje: Ako sistem detektuje gubitak kontrole, primenjuje kočnice na pojedinačne točkove kako bi ispravio putanju vozila.
• Kontrola proklizavanja: ESC često uključuje kontrolu proklizavanja, koja smanjuje snagu motora ili primenjuje kočnice kako bi se sprečilo proklizavanje točkova.

ESC je vitalna sigurnosna funkcija koja pomaže u sprečavanju nesreća uzrokovanih gubitkom kontrole. Posebno je efikasan u održavanju stabilnosti automobila sprečavanju prevrtanja i proklizavanja na klizavim površinama tokom nepovoljnih vremenskih uslova.

Ostali elektronski sistemi u automobilu

Pored navedenih elektronskih sistema, današnji automobili koriste i mnoga druga napredna rešenja. Izdvojićemo nekoliko najvažnijih:

Električna potpora upravljanju

Sistem za električnu potporu upravljanju (Electric Power Steering, EPS) zamenjuje tradicionalne hidraulične sisteme upravljača električnim motorom. Njime se rešavaju problemi gubitka snage i potrošnje goriva, jer se električni uređaj aktivira samo kod malih brzina i kad se okreće volan, za razliku od hidraulične pumpe koja se okreće stalno i troši energiju.

Ovaj elektronski sistem obezbeđuje različite nivoe pomoći pri upravljanju, u zavisnosti od brzine vozila, čineći upravljanje lakšim pri niskim brzinama i stabilnijim pri visokim brzinama – time je obezbeđena precizna i responzivna kontrola upravljača. Osim što su energetski stabilnije od hidrauličnih sistema, elektronske komponente su kompaktnije i lakše, oslobađaju prostor i smanjuju ukupnu masu vozila, što dodatno umanjuje potrošnju goriva.

Sistem za nadzor pritiska u gumama

Sistem kontrole pritiska u pneumaticima (Tire Pressure Monitoring System, TPMS) prati pritisak u gumama i upozorava vozača na nepravilnosti, čime poboljšava sigurnost i ekonomičnost vožnje. Na taj način se može prepoznati gubitak pritiska pre nego što dođe do eventualne štete.

Kontrolni modul vazdušnih jastuka

Kontrolni modul vazdušnih jastuka (Airbag Control Module, ACM) zadužen je za aktiviranje vazdušnih jastuka u slučaju sudara. On funkcioniše tako što prati senzore koji detektuju naglo usporavanje ili udarac. Kada se prepozna sudar, sistem aktivira vazdušne jastuke unutar nekoliko milisekundi. Pravovremenim aktiviranjem vazdušnih jastuka smanjuje se težina povreda u sudarima, a sistem pritom beleži i podatke o sudaru koji mogu biti korisni za veštačenje saobraćajnog udesa

Head-Up Display (HUD)

Sistemi za projekciju važnih informacija na vetrobransko staklo direktno pred oči vozača (Head-Up Display, HUD) prikazuju važne informacije, kao što su brzina, navigacioni parametri i upozorenja, direktno na vetrobransko staklo, omogućavajući vozaču da zadrži punu preglednost puta, bez skretanja pogleda. Sve važne informacije prikazuju se u vidnom polju vozača, koji ima mogućnost da prilagodi sadržaj prikaza prema sopstvenim potrebama.

Telematika

Telematika, kao pojam nastao kombinovanjem reči „telekomunikacije“ i „informatika“, odnosi se na nauku o slanju, primanju i čuvanju informacija pomoću telekomunikacionih uređaja. Kada je o automobilima reč, ovim pojmom obuhvataju se sistemi za praćenje vozila pomoću sistema za globalno pozicioniranje (GPS), daljinski nadzor radnih performansi vozila i dijagnostiku kvarova, automatsko alarmiranje hitnih službi u slučaju sudara i daljinsku kontrolu (zaključavanje, pokretanje motora, kontrola klimatizacije i drugo).

...

Integracija modernih elektronskih sistema u putničke automobile potpuno je promenila vozački doživljaj, unapredila bezbednost vožnje i energetsku efikasnost gotovo svih komponenti vozila. Sa daljim napretkom tehnologije možemo da očekujemo još više inovativnih elektronskih sistema koji će u kratkom roku dodatno poboljšati iskustvo i industriju transporta podići na novi kvalitativni nivo.