Mit jelent a zöld láb a műszerfalon?

Akik mostanában vezettek új Audit, feltűnhetett nekik, hogy néha egy zöld láb jelenik meg a műszerfalon. Valószínűleg felmerült bennük a kérdés, miért is jelent meg a kis ikon? El fog kopni a gázpedál, vagy rendőrök mérnek a következő sarkon? Ne adj' isten maga Greta Thunberg szállta meg az Audi vad lovakkal hajtott motorját?

A válasz a következő: az Audi Predictive Efficiency Assist nevű (kb.: Audi előrejelző gazdaságossági segéd-) rendszere jelzi a sofőrnek, hogy üzemanyagot tud spórolni, ha elveszi a lábát a gázról. De vajon honnan tudja ezt kitalálni járművünk, és hogyan képes erre? Továbbá, ha valóban működik, mekkora fogyasztáscsökkenés érhető e?

Hogy megértsük a rendszer működési elvét, először tekintsük át egy hajtáslánc hagyományos működését, annak is azt a részét, ami a hajtás és a vezető közötti kommunikációról szól. Klasszikusan a járművezető a gázpedál állásával tudja szabályozni a jármű sebességét. Amikor a járművezető lenyomja a gázpedált, az autóban levő vezérlőegység kiszámol egy nyomatékigényt, amit egy belső égésű motor és/vagy egy villamos gép fog szolgáltatni. A meghatározott nyomatékigény belső égésű motornál egyszerűen (muhaha) lefordítható üzemanyag és/vagy levegő mennyiségre, villamos gép esetén az akkumulátorból kinyerni kívánt áramerősségre.

A jármű aktuális üzemanyag- vagy áramfogyasztása egyenes arányban van azzal, hogy a vezető az adott pillanatban mennyire nyomja a gázpedált. Egy full-hybrid hajtásláncú jármű esetén - ahol a nyomaték egyszerre származhat a belső égésű motortól és (egy vagy több) villamos géptől – a hajtáslánc vezérlőegysége fogja meghatározni, mennyi nyomatékot kér az egyes rendszerektől. A belső égésű motor esetében a motor pillanatnyi állapota (fordulatszáma, a fojtószelep állása, állítható vezérműtengely esetén a vezérműtengely állása, a feltöltőnyomás, esetleg a hűtővíz és az olaj hőmérséklete, illetve a kipufogógáz-utánkezelő rendszer állapota) határozza meg, mennyi nyomaték áll rendelkezésre, és mennyit lehet még rövid időn belül hatékonyan rendelkezésre állítani.

Az elektromos motor(ok) esetén többek között jellemzően az akkumulátor töltöttségi foka határozza meg, mennyi nyomatékot kérhetünk. Az akkumulátor töltöttségi foka menet közben folyamatosan változik. A járműben levő villamos gép motorüzemben csökkenti, míg generátor-üzemmódban növeli az akkumulátor töltöttségi szintjét. A villamos gép akkor kerül generátor-üzemmódba, ha a belső égésű motor hajtja vagy ha a jármű regeneratívan fékez.

A járművezérlő-egység tehát befolyásolni tudja nemcsak a nyomatékigény-eloszlást, hanem az akkumulátor töltöttségét is. Egy klasszikus full-hybrid vezérlő mindig az aktuális vezetői igény és járműállapot alapján dönti el, hogy melyik forrástól mennyi nyomatékot kér, és hogy tölti-e az akkumulátort. A járművezérlő jelentősen hatékonyabb döntést tud hozni, ha van információja a jövőről, például, hogy milyen úton, milyen domborzati viszonyok között, milyen sebességgel fog haladni a jármű.

Tegyük fel, hogy tudjuk, hogy egy dombra megyünk fel: ekkor az emelkedőn több nyomatékot kérhetünk az elektromos motoroktól, mivel a lejtőn majd úgy is vissza tudunk táplálni az akkumulátorba. Ez az információ a navigációs rendszerből egyszerűen elérhető. A navigáció továbbá tartalmazza a sebességkorlátozó táblákat is, és nemcsak azokat, amik mellett éppen elhajtunk, hanem azokat is, amik majd jóval később lesznek érvényesek. Ezeken felül a navigáció tudja például, ha egy kereszteződéshez vagy körforgalomhoz közeledünk, és a vezérlő számításba tudja venni ezeket az információkat.

Amikor egy Predictive Efficiency Assist-tal szerelt autóban elindulunk és megadjuk a végcélunkat a navigációban, akkor a jármű megtervezi előre az ideális energiaigény-elosztást. Innentől kezdve a jármű már nem csak az éppen aktuális vezető igényeket tudja figyelembe venni, hanem az előttünk álló út adatokból származó információkat is. Éppen ezért, az autó jelzi a vezetőnek, hogy vegye el a gázt, mert például sebességkorlátozó tábla közeledik. Egyrészről feleslegesen nyomnánk a gázt, úgy is lassítani kell, továbbá, ha hosszabb úton tudunk regeneratívan fékezni, akkor több áramot tudunk az akkumulátorba visszatáplálni. Pontosan ezért egy prediktív rendszerrel felszerelt távolságtartó tempomat (ACC) már magától hagyja az autót kigurulni sebességkorlátozó táblához közeledve.

A navigációs térképadatok nem mindig naprakészek, a járműben levő kamerák viszont folyamatosan figyelik a környezetet. A kamera képe alapján az ADAS (járművezető támogató rendszerek) kiegészíti a navigációból jövő adatokat a

előrelátó hatékonyságot növelő szoftverek számára. Például, ha az autópályán éppen dolgoznak és ideiglenesen csökkentik a maximálisan engedélyezett sebességet, akkor a kamera képe alapján az ADAS felülírja a navigációból származó információt.

Most, hogy megértettük, hogy hogyan működik egy prediktív rendszer, nézzük meg, vajon mennyit lehet ezzel spórolni? Mérnökként sokszor találkozom azzal a jelenséggel, hogy a nagy csodákat várnak az emberek egy új műszaki megoldástól: legyen a fogyasztáscsökkenés 10 százalék, de 20 talán még jobb lenne. A mérnöki valóságban azonban sokkal reálisabb, hogy egy új komponens hozzáadásával vagy megváltoztatásával 1-2%-ot tudunk elérni. Egy prediktív funkció sem tudja önmagában megváltani a világot, azonban vezetőtől és domborzati viszonyoktól függően akár 4-5%-ot is jelenthet.

Az új EU-s előírások szerint a járműgyártóknak flottaszinten 2021-ben 95g/km CO2-kibocsátást kell produkálniuk, különben súlyos büntetéseket kell fizetniük. Vajon a „zöld láb”-szerű funkciók összességében elegendők ennek a célnak az eléréséhez? Valószínűleg önmagukban nem, de mindenképpen közelebb visznek a célhoz. A legtöbb autógyártónak elég nehéz elérnie a 95g/km-es szintet, és ha ez sikerül is, akkor sem dőlhetnek hátra kényelmesen: a következő években várhatóan tovább fognak szigorodni a kibocsátási normák.

Milyen más megoldások állnak még az autógyártók rendelkezésére? A legtöbben egyből rávágnák a kérdésre, hogy az elektromos autó a megoldás. Azonban, ha nem csak a lokális (járműből kijövő) emisszióval számolunk, hanem a teljes életciklust figyelembe vesszük, akkor árnyaltabb lesz a kép. Az életciklus alatt nem csak a felhasznált üzemanyag előállításával kell számolni, hanem a jármű előállításához és az életciklusa végén adódó újra hasznosításához szükséges energiával is. Ez egy olyan energiamixszel rendelkező országnál, ahol jelentős mennyiségű szén és földgáz erőmű van, már hasonló szintre teszi a modern belső égésű motorral hajtott járművet az elektromos autóval.

De függetlenül a belső égésű motor vs. elektromos autó kérdéstől, a járművek áram- vagy benzinfogyasztása egyenes arányban van a légkörbe eresztett káros anyagok mértékével. Mivel manapság mindenki saját autót akar, akkor hogyan tudjuk még tovább csökkenteni az egyes autók fogyasztását?

A legnagyobb problémaforrás maga a vezető. Minél sportosabban vezetünk, annál több káros anyag kerül a levegőbe. Továbbá sokszor túl későn reagálunk egy eseményre és nagyobbat fékezünk a kigurulás helyett. Örök vita, hogy a piros lámpát hogyan érdemes megközelíteni: „zöld láb” módjára elvett gázzal, kicsit vagy nagyot fékezve.

(Mindeközben a mögöttünk jövőt se tartsuk fel!) Lássuk be: önmagában vezetni sem mindig egyszerű, hát még környezettudatosan!

Az egyre több vezetéstámogató rendszer és önvezető funkció nemcsak a kényelmet, hanem a kisebb károsanyag-kibocsátást is elősegíti. Egy fejlett vezetéstámogató rendszer kamera segítségével felismeri a táblákat és a teljes forgalmi környezetet.

Egyre jobban elterjedő technológia a V2X kommunikáció. (A V2X egy összefoglaló kifejezés, amely során a jármű vezeték nélkül képes kommunikálni más rendszerekkel vagy járművekkel. V2X kommunikáció segítségével a jármű kapcsolatot tud létesíteni más forgalmi elemekkel (pl.: közlekedési lámpákkal) is). Ezáltal mindig optimális sebességgel tud közlekedni az adott útvonalon, még a dugót vagy a balesetet is el tudja kerülni. Egy önvezető autó rengeteg szenzor és a külső információk segítségével részlegesen a „jövőbe” és a sarkon túl is lát. Ezt a rengeteg információt pedig gyorsabban fel tudja dolgozni, mint az emberi agy, jobb reakcióidővel rendelkezik, mint a legjobb Forma 1-es pilóták.

A zöld láb jelentősen csökkenti az autók zöld lábnyom méretét? Valószínűleg önmagában nem. A „zöld láb” önmagában nem egy csoda, nem váltja meg a világot. Azonban segít abban, hogy amíg az önvezető autók nem terjednek el, addig tudatosítsuk a járművezetők körében a gazdaságos vezetés lehetőségeit. A döntés persze még az ő kezükben... akarom mondani, lábukban marad.

A szerző az AVL Hungary Hajtáslánc vezérlési osztályának a vezető szoftverfejlesztő mérnöke