Skąd wiadomo, że zadziałał asystent hamowania i dlaczego zwiększa ciśnienie?

Wspomaganie hamowania awaryjnego (BAS/BA) to aktywny system bezpieczeństwa, który monitorując prędkość i siłę nacisku na pedał wykrywa sytuację awaryjną w ułamkach milisekund i automatycznie doprowadza ciśnienie płynu hamulcowego do wartości maksymalnej podczas gwałtownego hamowania. Gdy kierowca naciska pedał hamulca zbyt słabym siłą, system uzupełnia ten brak; zwiększa siłę hamowania, ale sam nie hamuje - kontrola zawsze pozostaje w rękach kierowcy.

Skąd system wspomagania hamowania awaryjnego wie, że nastąpiła sytuacja awaryjna: Prędkość i siła nacisku pedału

W panice ludzka stopa, niestety, nie jest tak mocna, jak chciałaby tego inżynieria. Gdy Mercedes-Benz przetestował to w 1992 roku na symulatorze jazdy w Berlinie, wynik był uderzający: ponad 90% uczestników nie było w stanie wywarcować na pedał wystarczającej siły podczas hamowania awaryjnego. Czyli problem najczęściej nie leży w układzie hamulcowym, lecz w tym, kto hamuje. I właśnie po to, by wypełnić tę lukę, narodziło się wspomaganie hamowania awaryjnego.

Logika wykrywania systemu jest prosta, ale sprytna: nieustannie monitoruje prędkość i siłę nacisku pedału. Podczas normalnej jazdy naciskasz pedał delikatnie; w panice natomiast stopa odruchowo opada znacznie szybciej. Gdy prędkość nacisku pedału zostanie zarejestrowana jako nienaturalnie wysoka, system wnioskuje, że ma miejsce hamowanie awaryjne, i automatycznie zwiększa ciśnienie hydrauliczne w hamulcach kół. Niektóre systemy idą o krok dalej: sprawdzają również prędkość uwalniania pedału gazu. Jeśli kierowca wciska gaz ruchem typu "panika" i nagle go puszcza, hamulce są wstępnie napełniane, zanim stopa jeszcze dotknie pedału - czyli system przygotowuje scenę, zanim jeszcze zaczniesz działać.

To wykrywanie jest naprawdę szybkie. Wykrywa awaryjne "hamowanie paniczne" i w ułamkach milisekund stosuje maksymalną siłę hamowania; niezależnie od tego, czyja to stopa, system może rozpocząć pełne hamowanie wcześniej niż jakikolwiek kierowca. W jednym z badań wykazano, że tylko połowa kierowców naprawdę mocno hamuje - czyli bez asystenta osiągnięcie prawidłowej siły hamowania nie jest wcale takie łatwe dla każdego.

Dlaczego zachowanie kierowcy jest aż tak ważne?

Wielokrotnie mierzono, że niedoświadczeni kierowcy szczególnie zawodzą w wywieraniu na pedał wystarczającej siły w sytuacji awaryjnej. Inne ciekawe odkrycie: w miarę wzrostu pilności kolizji czas reakcji hamowania się skraca, ale maksymalne opóźnienie oraz tempo wzrostu opóźnienia również rosną. Wraz ze wzrostem pilności kolizji czas reakcji hamowania się skraca, ale rośnie także maksymalne opóźnienie oraz tempo wzrostu opóźnienia. Czyli panika przyspiesza odruch; mimo tej prędkości większość stóp wciąż okazuje się niewystarczająca. To jest prawdziwa supermoc asystenta hamowania: działa jako pomocnik, który odczytuje twój odruch i fizycznie dopełnia twój zamiar.

Jak ciśnienie się zwielokrotnia: rola podciśnieniowego wspomagania

Skąd system bierze dodatkowe ciśnienie po wykryciu sytuacji? W tradycyjnym aucie pedał hamulca działa jak łańcuch: dźwignia pedału, podciśnieniowy booster, pompa główna i przewody hydrauliczne. Booster podciśnieniowy znajduje się między pedałem a pompą główną i przy użyciu podciśnienia z kolektora dolotowego silnika zwielokrotnia siłę wywieraną twoją nogą. Gdy asystent hamowania się włącza, wsparcie tego boostera nagle sięga pełnej mocy; cała rezerwowa siła ponad tę, którą wywierasz, w jednej chwili trafia do układu hydraulicznego.

Między układem mechanicznym a elektronicznym istnieje istotna różnica. Mechaniczny asystent hamowania wykorzystuje wcześniej ustawioną wartość progową: gdy pedał zostanie wciśnięty wystarczająco szybko i mocno, aby przekroczyć ten próg, system natychmiast się aktywuje. Jest skuteczny, ale stosuje ten sam wzorzec dla wszystkich - nie dostosowuje się do indywidualnego stylu jazdy. Elektroniczny asystent hamowania analizuje za pomocą ECU wzorce hamowania i ustala dokładniejszy próg aktywacji na podstawie profilu zachowania każdego kierowcy. Podstawowe komponenty są podobne w obu podejściach:

• Czujniki ciśnienia hamowania: monitorują, jak szybko i mocno wciskany jest pedał.
• Jednostka sterująca elektroniczna: analizuje dane z czujników w czasie rzeczywistym i podejmuje decyzję o sytuacji awaryjnej.
• Wspomaganie hamulca (booster): gdy decyzja zapadnie, zwielokrotnia siłę hamowania i pompuje ją do hydrauliki.

A czy ty to czujesz? Większość kierowców nie zauważa aktywacji. Doświadczenie opisane przez właściciela Priusa z 2012 roku dobrze to podsumowuje: odczuwalna była nieproporcjonalnie duża reakcja hamulca w stosunku do tego, czego normalnie wymaga pozycja pedału - jakby pedał został wciśnięty w poduszkę. Mówiąc dokładniej, pełna siła jest przykładana do pedału, ale samochód zachowuje się, jakby hamulec został wciśnięty w coś miękkiego. Ponadto słynne drganie "buzzing" na pedale podczas działania ABS może zaskoczyć niektórych kierowców; ten dźwięk to nie usterka, lecz dowód, że system robi swoje.

Współpraca z ABS: Po przekazaniu ciśnienia

Asystent hamowania nie jest samotnym bohaterem; prawdziwe przedstawienie zaczyna się wraz z ABS. Po pełnym wciśnięciu hamulca system przekazuje kontrolę i ABS zapobiega blokowaniu kół. Logika jest następująca: asystent wypycha ciśnienie pod sufit, a ABS zapewnia, że nawet pod tym ogromnym ciśnieniem każde koło nadal utrzymuje przyczepność do nawierzchni. Gdy dołożymy jeszcze ESC i kontrolę trakcji, otrzymujemy razem brak blokowania kół, kontrolę nad pojazdem i minimalną drogę hamowania.

Po zwolnieniu pedału hamulca przez kierowcę układ wyłącza się automatycznie, a kontrola natychmiast wraca do kierowcy. Asystent to więc nie nadzorca, lecz strażnik bramy: otwiera drzwi w chwili zagrożenia, a gdy zadanie jest skończone, cicho się wycofuje. Dla tych, którzy zastanawiają się na trasie, który system co robi, to rozróżnienie jest kluczowe - asystent hamowania wspiera twoje hamowanie, ale gdy ty nie hamujesz, nie robi nic.

Czym różni się asystent hamowania od AEB?

Te dwa systemy są często mylone ze sobą. Asystent hamowania (BA/BAS/EBA) opiera się na działaniu kierowcy: to Ty musisz nacisnąć pedał hamulca, a on jedynie zwiększa siłę nacisku. AEB natomiast samodzielnie wykrywa ryzyko kolizji za pomocą radaru i kamer; jeśli kierowca w ogóle nie zareaguje, hamuje samodzielnie. W nowoczesnych pojazdach oba systemy najczęściej współpracują ze sobą - AEB z wyprzedzeniem dostrzega ryzyko kolizji i wstępnie doładowuje hamulce, a jeśli kierowca dotknie pedału, asystent hamowania przenosi siłę nacisku na pedał do maksimum.

Jednym z najbardziej znanych przykładów tej współpracy jest system CWAB firmy Volvo: wykrywa ryzyko kolizji radarem, wstępnie doładowuje hamulce i niezależnie od tego, jak lekko kierowca naciśnie pedał, wykonuje pełne hamowanie; w razie potrzeby może nawet całkowicie samodzielnie zahamować. Dlatego w przepisach klasyfikuje się go jako "zaawansowane awaryjne hamowanie". Rzeczywisty wpływ AEB w praktyce został również zmierzony: technologia AEB działająca przy niskich prędkościach zmniejszyła w rzeczywistych warunkach liczbę uderzeń w tył o 38%. Jeśli różnica prędkości między dwoma pojazdami wynosi poniżej 10 mph, kolizję można całkowicie zapobiec; a nawet gdy jest większa, prędkość zderzenia znacząco spada.

Jaki jest jej rzeczywisty wpływ na drogę hamowania?

To najbardziej intrygujące pytanie w tej sprawie, a odpowiedź nie mieści się w jednej liczbie. W sytuacjach awaryjnych skuteczność asystenta hamowania w skracaniu drogi zatrzymania zależy od warunków i metody pomiaru. Niektóre badania wykazują skrócenie nawet o 20%, natomiast Toyota, prezentując swój system w 1997 roku, ogłosiła, że droga hamowania awaryjnego może zostać skrócona o około 30% i że każdy kierowca może zatrzymać się na tym samym dystansie co kierowca ekspert. Różnica wynika z definicji: 20% to wartość zbliżona do średnich z niezależnych badań, natomiast 30% to deklaracja producenta pochodząca z jego własnych testów i historycznego biuletynu prasowego. Ogólny obraz można podsumować tak: w dobrych warunkach kilka metrów - kilka metrów, które nieuchronnie ratują życie.

Historia i rola w Euro NCAP

Podróż asystenta hamowania rozpoczęła się od wspólnej prac rozwojowych firm Daimler-Benz oraz TRW/LucasVarity. BAS po raz pierwszy na świecie pojawił się w grudniu 1996 roku w modelach Mercedes-Benz S-Class i SL-Class. W 1998 roku Mercedes-Benz stał się pierwszą marką, która uczyniła ten system standardem we wszystkich swoich modelach; Volvo i BMW szybko poszły w jego ślady. W 1998 roku Mercedes-Benz stał się pierwszą marką, która uczyniła ten system standardem we wszystkich swoich modelach, a Volvo i BMW szybko poszły w jego ślady. W tym samym okresie Toyota rozwinęła własny asystent hamowania i wprowadziła go do większości najlepiej sprzedających się samochodów osobowych na świecie - w tym do modeli Corolla, Camry i Yaris. Mercedes jako pierwszy zaoferował bardziej zaawansowaną wersję, BAS Plus, jako standard po 2006 roku w W221 S-Class; ta wersja ostrzega i wstępnie doładowuje hamulce, ale nie hamuje samodzielnie zamiast kierowcy.

Potem nadeszła czas na przepisy. W październiku 2007 roku Komisja Europejska ogłosiła, że asystent hamowania ma stać się standardem we wszystkich nowych modelach sprzedawanych w UE do 2009 roku. Wynik: Od 24 listopada 2009 roku wszystkie nowe typy samochodów osobowych i lekkich pojazdów użytkowych, a od 24 lutego 2011 roku wszystkie nowe pojazdy muszą być standardowo wyposażone w asystenta hamowania. Rozporządzenie ONZ nr 139 doprecyzowało definicję: funkcja układu hamulcowego, która wywnioskowuje zdarzenie awaryjnego hamowania z charakterystyki żądania hamowania kierowcy i albo pomaga osiągnąć maksymalną dostępną siłę hamowania, albo wywiera ciśnienie wystarczające do pełnego zadziałania ABS. Ta oryginalna wersja weszła w życie 22 stycznia 2017 roku. Zaskakujący szczegół: w USA ten wymóg nie obowiązuje, ponieważ USA nie stosują przepisów UNECE; tam AEB rozprzestrzeniał się na zasadzie dobrowolności, a producenci na mocy dobrowolnych zobowiązań wprowadzili FCW i AEB jako standard do niemal wszystkich nowych samochodów osobowych do września 2022 roku.

System ma też swoje miejsce po stronie Euro NCAP. Przy przyznawaniu gwiazdek obowiązują rygorystyczne minimalne wymagania bezpieczeństwa dla każdej gwiazdki, a testy bezpośrednio oceniają AEB oraz ISA. Dla pięciu gwiazdek wymagana nie jest tylko konstrukcyjna ochrona, ale także zdolność aktywnego unikania kolizji. Asystent hamowania sam w sobie nie zdobywa gwiazdek, ale jest mechanicznym kręgosłupem stojącym za AEB, żeby nie rozbiło się ono o ścianę; bez niego brakowałaby hamującej połowy historii aktywnego unikania.

Mechaniczny czy elektroniczny: Który system kiedy jest potrzebny?

Jeszcze jedna uwaga techniczna dotycząca samego wzmacniacza: nie każdy pojazd używa podciśnienia. Układy typu Hydro-Boost wspomagają się ciśnieniem hydraulicznym z pompy układu wspomagania kierownicy lub osobnej pompy hamulcowej i mogą zapewnić pełne wspomaganie hamowania nawet przy całkowitym zatrzymaniu pompy. Niezależnie od rodzaju wspomagania logika jest ta sama: siła z nogi kierowcy zostaje przekształcona w ciśnienie hydrauliczne za pośrednictwem mechanizmu pośredniczącego. Asystent hamowania jest jak przycisk, który w nagłym momencie podnosi tę siłę pośrednią do sufitu.

Co powinieneś wiedzieć jako kierowca

Na najczęstsze pytania dotyczące tego systemu odpowiadamy krótko:

• Czy pojazd hamuje samodzielnie? Nie, BA wymaga udziału kierowcy, jedynie zwiększa zastosowaną przez ciebie siłę hamowania.
• Czy czuję aktywację? W większości przypadków nie; ale wibracje pedału podczas pracy ABS mogą zaskoczyć niektórych kierowców.
• Co się stanie, jeśli nie zastosuję pełnej siły na pedale? System się włącza i wspiera siłę hamowania; czujesz znacznie większą reakcję hamowania, niż wymaga pozycja pedału.
• Kiedy system jest wyłączony? W momencie, gdy zdejmiesz nogę z pedału, system automatycznie się wyłącza, a kontrola wraca do ciebie.

Jeszcze jedno ostrzeżenie dotyczące AEB: w systemach całkowicie automatycznego hamowania pojawiają się skargi na tzw. "phantom braking", czyli niespodziewane zatrzymywanie się w niewłaściwych miejscach; niektórzy producenci zostali zmuszeni do wprowadzenia aktualizacji oprogramowania i akcji serwisowych z powodu nieoczekiwanego hamowania. Ta dyskusja nie dotyczy asystenta hamowania połączonego z pedałem, lecz systemów AEB z kamerą radarową - ale znajomość różnicy między nimi pozwala ci też trafnie przewidywać, który system kiedy zadziała. Jedyna rzecz, którą w panice powinieneś zrobić, pozostaje ta sama: naciśnij pedał hamulca jak najszybciej i najmocniej, jak to możliwe. Resztę załatwia ten cichy pomocnik, który odczytuje intencję, jaką wkładasz w pedał.

Źródła

• Czym jest asystent hamowania?
• Asystent hamowania awaryjnego
• Toyota opracowuje technologię bezpieczeństwa Brake Assist (komunikat prasowy z 1997 r.)
• Rzeczywiste korzyści bezpieczeństwa systemów wspomagania hamowania (NHTSA ESV, Breuer)
• ADAS i mapa drogowa - dokument regulacyjny NHTSA
• Co sprawia, że samochód jest bezpieczny? | Euro NCAP
• Jak zaimplementowano asystent hamowania awaryjnego?
• Układ hamulcowy Hydro-Boost
• Skuteczność AEB przy niskich prędkościach (Fildes 2015)
• Przewodnik po automatycznym hamowaniu awaryjnym