Az autonóm járműveket nagy várakozás övezi, mert nagymértékben csökkenthetik vagy talán meg is szüntethetik az évente több mint egymillió halálos áldozatot követelő ütközéseket. De nem a biztonság az egyetlen potenciális előny, amit az önvezető autók nyújthatnak: világszerte kutatócsoportok bizonyítják, hogy az autonóm járművek hatékonyabban tudnak vezetni, mint az emberek. Az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának NEXTCAR (Next-Generation Energy Technologies for Connected and Automated On-Road Vehicles) nevű programja például arra fogad, hogy az új intelligens járműtechnológiák kombinációja akár 30 százalékkal is növelheti az üzemanyag-hatékonyságot.

A NEXTCAR program részeként a texasi San Antonio-i székhelyű Southwest Research Institute (SwRI) bemutatta az autonóm járműtechnológia azon fejlesztéseit, amelyek javítják a járművek üzemanyag-takarékosságát – beleértve a nem autonóm autók üzemanyag-hatékonyságát is, amelyek történetesen éppen az autonóm autókkal együtt közlekednek. A bemutatóra az ARPA-E Energy Inovation Summit elnevezésű, május végén Dallasban megrendezett csúcstalálkozón került sor.

Hatékony autonóm jármű készítése

A SwRI csapata egy 2021-es Honda Clarity hibridet szerelt fel utólag olyan alapvető autonóm funkciókkal, mint az észlelés és a helymeghatározás. A csúcstalálkozó napján a járművel végighajtottak a rendezvénynek otthont adó kongresszusi központ parkolóját körbejáró útvonalon. Az SWRI Ranger lokalizációs rendszere, amelyet a kutatók a Hondára szereltek, egy lefelé néző kamerával rendelkezik, amely képeket készít a talajról. A Ranger a talaj egyedi „ujjlenyomatát” használva, a GPS-adatokkal kombinálva feltérképezi az út felületét, és centiméternyi pontossággal lokalizálja a járművet. Ez a pontosság biztosítja, hogy a jármű kivételes irányíthatósággal haladjon. „Majdnem olyan, mintha síneken közlekednénk” – mondja Stas Gankov, a SwRI hajtáslánc-technikai csoportjának kutatója. (A projekthez csoportja együttműködött az intézet más részlegeivel, például az intelligenciarendszerekkel foglalkozó részleggel, amely a Honda Clarity-hez hozzáadott autonóm szoftvercsomagot fejlesztette ki.)

Ugyanilyen fontos volt azonban a SwRI kulcsfontosságú újítása, az ökodriving modul hozzáadása. Az ökomód különböző tényezők, például a közlekedési lámpák és a környező járművek figyelembevételével határozza meg a leggazdaságosabb haladási sebességet. Ez a rendszer prediktív vezérlő algoritmusokat alkalmaz, hogy segítsen megoldani egy trükkös optimalizálási problémát: hogyan tudják az autók minimalizálni az energiafogyasztást a hatékony forgalomáramlás fenntartása mellett? Az SwRI ecomode célja a felesleges gyorsítások és lassítások csökkentése a többi jármű akadályozása nélküli energiafelhasználás optimalizálása érdekében.

„Az ecomode-ban működő autonóm járművek befolyásolják a mögöttük haladó összes autó vezetési viselkedését” – állítja Gankov. A technológia működésének szemléltetésére a csapat egy közlekedési jelzőlámpát helyezett el a demonstrációs útvonal mentén. Gankov elmondása alapján egy közlekedési jelzőlámpás szekrényből származó tényleges jelzőlámpa-időzítőt csatlakoztattak egy TV-képernyőhöz, hogy a résztvevők számára is szemléltessék a koncepciót. Egy dedikált rövid hatótávolságú kommunikációs (DRSC) rádiót is csatlakoztattak, amely a jel fázisát és időzítési információit sugározta a jármű felé. Ez az elrendezés lehetővé tette, hogy a jármű sokkal pontosabban jelezze előre a közlekedési lámpák működését, mint ahogyan azt egy emberi vezető tudná.

Gankov szerint például, ha a Honda Clarity egy zöldre váltó piros lámpa felé közeledett, tudta, hogy a lámpa hamarosan váltani fog, és így elkerülhette, hogy energiát pazaroljon a fékezéssel, majd az újbóli gyorsítással. Ezzel szemben, ha az autó akkor közeledett a jelzőlámpához, amikor az éppen zöldről, illetve sárgáról pirosra akart váltani, a jármű felengedte a gázpedált, és hagyta, hogy lefékeződjön, elkerülve a felesleges gyorsítást.

Ezek az autonóm vezetési stratégiák jelentős energiamegtakarítást eredményezhetnek, ami nemcsak maguknak az autonóm járműveknek, hanem a teljes közlekedési ökoszisztémának is előnyös. „Szabályos forgalmi helyzetben az ökomódban működő autonóm járművek befolyásolják a mögöttük haladó összes autó vezetési viselkedését” – mondja Gankov. „Ennek eredményeként még a 0. – vagyis semmilyen – szintű autonómiával rendelkező járművek is takarékosabban bánnak az üzemanyaggal.”

A nagyszabású járműipari energiaügyi terv

A SwRI 2017 óta vesz részt a NEXTCAR kezdeményezésben. A program kezdeti szakaszában 11 csapat működött együtt, köztük a SwRI, a Michigan Technológiai Egyetem, az Ohio Állami Egyetem és a Kaliforniai Egyetem, Berkeley. A SwRI a Michigani Egyetemmel együttműködve arra összpontosított, hogy optimalizáló algoritmusok és a környezetével való vezeték nélküli kommunikáció révén 20 százalékos javulást érjen el az energiafelhasználásban egy, az üzemanyag-hatékonyságáról már ismert Toyota Prius Prime optimalizálásával. Mindezt a Toyota hajtásláncának módosítása vagy a károsanyag-kibocsátás csökkentése nélkül valósították meg. A csapat teljesítményfelosztás-optimalizálást alkalmazott, kiegyensúlyozva a gázmotor és az akkumulátoros meghajtás használatát a maximális hatékonyság érdekében.

A NEXTCAR első szakaszának sikerére építve a program 2021-ben lépett a második szakaszba, amelyben már csak a SwRI, a Michigan Tech, az Ohio State és a UC Berkeley maradt. A NEXTCAR 2 középpontjában annak meghatározása állt, hogy az automatizálás mennyire növelheti tovább az energiahatékonyságot. Gankov elmagyarázza, hogy míg az első fázisban 20 százalékos energiahatékonysági javulást mutattak ki egy 2016-os vagy 2017-es modellévi alapjárműhöz képest, amely nem rendelkezett autonóm vezetési képességekkel, pusztán a jármű hálózatba kötése révén, a második fázisban további 10 százalékos javulás lehetőségét vizsgálják az autonóm funkciók beépítésével.

Gankov szerint a SwRI eredetileg a Hondával akart partneri kapcsolatot létesíteni a NEXTCAR második fázisában, de amikor szerződéskötési problémák merültek fel, a nonprofit szervezet önállóan folytatta a munkát. A SwRI intelligenciarendszerekkel foglalkozó részlege által kifejlesztett autonómiaplatformot felhasználva a NEXTCAR csapata a Honda Clarity-t 4. szintű autonómiával szerelte fel egy dobozban. Ez az autonómia-rendszer drive-by-wire rendszerrel rendelkezik, amely lehetővé teszi, hogy a jármű automatikusan beállítsa sebességét és kormányzását az autonómia-szoftvercsomag és az ökodriving modul bemenetei alapján. Ez biztosítja, hogy a jármű a biztonságot helyezze előtérbe, miközben optimalizálja az energiahatékonyságot.

Az olyan technikák alkalmazása, mint a hatékony autópálya-besorolás, kulcsfontosságú stratégiáknak bizonyultak abban a megközelítésben, hogy a lehető legtöbbet hozzák ki minden egyes tank üzemanyagból vagy akkumulátortöltésből. „Például az autópálya sűrű forgalmában kulcsfontosságú annak kiszámítása, hogy mi az autópályára való besorolás optimálisabb módja anélkül, hogy az negatívan befolyásolná a már az autópályán lévő járművek energiahatékonyságát” – jegyezte meg Gankov.

Forrás: https://spectrum.ieee.org/autonomous-vehicles-fuel-efficiency