Transcript Noc výskumníkov, história a budúcnosť autoelektroniky (SK)

Auto-elektronika –
História, súčasnosť a perspektívy
Ján Gamec
Katedra elektroniky
a multimediálnych telekomunikácií
Zrod automobilov
• Začiatok histórie automobilov rok 1765
– Nicholas CUGNOT dôstojník francúzskej
armády vyvinul samohybný, parou poháňaný
voz
– uviezol 4-roch pasažierov
– rýchlosť približne 3 km/h
– jedna z jeho prvých jázd viedla ulicami Paríža
vozidlo sa prevrátilo a CUGNOT bol uväznený
pre verejné ohrozenie
Zrod automobilov
• Vývoj pokračoval a v roku 1885
– Karl BENZ vyrába ako prvý dnes uznávaný automobil
– využíval motor s tzv. vnútorným spaľovaním.
Tri-Car 1885
Tri-Car 1885 - Motorwagen
Benzínový, štvortaktný
horizontálny, jednoválcový.
Elektrické
Vŕtanie 116 mm,
zapaľovanie
zdvih 160 mm
Hnaná zadná náprava Patent. model Motorwagen:
s diferenciálom
958 cm3, 0,8HP, 600W,
(mechanicky ovládané 16km/h
nasávacie ventily)
Komerčný model: 1600cm3,
0,75HP, 8mph
Vodou chladený
Riadenie prednej nápravy
motor
Tri kolesá
Replika patentovaného automobilu Karla Benza
(29 január 1886)
• Počas vyše tých 125 rokov
– z hrubého mechanického zariadenia
– veľmi zložitý produkt, neschopný existencie bez
sofistikovanej elektronickej technológie
• Najväčšie zmeny - posledných 30 až 40 rokov.
• Vývoj fascinujúcich kombinácii elektronických
a mechanických inžinierskych riešení
• Splnenie zdanlivo nesplniteľných požiadavok
– nízke emisie,
– ekonomická spotreba paliva,
– jazdné vlastnosti.
• Trend naďalej smeruje k rastu počtu elektronicky
riadených systémov.
Stručná história
elektroniky v automobiloch
• Automobily v počiatkoch
– elektrické komponenty iba v systémoch
zapaľovania - magneto alebo batéria
a indukčná cievka,
– vyvinuté Charlesom Ketteringom v roku 1908
(používané až do 90-tých rokov, v niektorých
motoroch sa používajú dodnes).
– Po roku 1920 bol elektrický systém rozšírený
o štartér a osvetlenie.
Stručná história
elektroniky v automobiloch
• Prvý skutočný elektronický systém
– rádioprijímač (elektrónkový) - 30-té roky
– elektrónky neboli príliš vhodné pre prostredie
automobilu - notoricky nespoľahlivý
– nástupu tranzistorových prijímačov 60-té roky
• Po elektrickej stránke sa až do druhej
polovice 60-tých rokov automobil vyvinul
veľmi málo
• V podstate to bol mechanický systém
s mechanickým riadením
Stručná história
elektroniky v automobiloch
• Hlavný stimul pre vývoj lacných
a spoľahlivých elektronických systémov
– kongres USA v roku 1970
– konštatovanie zhoršujúcej sa kvality ovzdušia
v amerických mestách
– senátor MUSKIE upozornil a vyzýval k veľkej
redukcii emisií, produkovaných automobilmi.
Stručná história
elektroniky v automobiloch
• „MUSKIE-ho zákony“
– všetky automobily predávané v USA po roku
1975-76 majú mať úroveň znečisťujúcich
emisii o 90% nižšiu ako tie do roku 1970
– Zvláštny dôraz bol kladený na minimalizáciu
CO, rôznych oxidov dusíka - NOx
a nespálených uhľovodíkov HC.
– Vytvorenie EPA (Environmental Protection
Agency – Agentúra na ochranu životného
prostredia) - dohliadala na legislatívu.
Stručná história
elektroniky v automobiloch
• Automobilový priemysel preskúmal všetky
dostupné technológie a dospel k názoru
– v tak krátkom čase prichádzalo do úvahy iba
spracovanie výfukových plynov
– katalytické konvertory (katalyzátory)
– pôvodne boli použité iba oxidačné
katalyzátory, ktoré odstraňovali HC a CO.
Stručná história
elektroniky v automobiloch
• Redukcia emisií NOx použitím techník EGR
(Exhaust Gas Reduction)
– malá časť (6-10%) nasávanej zmesi sa nahrádza
výfukovými plynmi - inertné zriedenie, zníženie
teploty horenia a tým aj úroveň NOx
• Trojcestné katalyzátory v neskorších 70-tých
rokoch - ďalšia redukcia NOx
– odstraňovali všetky tri znečisťujúce zložky
– potreba elektronických riadiacich systémov pre
presné riadenie pomeru vzduchu a paliva
Stručná história
elektroniky v automobiloch
• Dopyt po pokročilejších elektronicky
riadených systémoch zo strany amerického
automobilového priemyslu.
• Po roku 1981 - riadenie na báze
mikropočítačov - benzínové motory
General Motors
• Požiadavka na výrobu 3,7 milióna
elektronických riadiacich jednotiek (ECUElectronic Control Unit) ročne.
– 22000 ks ECU denne iba pre túto jednu firmu.
Stručná história
elektroniky v automobiloch
Senzory a systémy v automobiloch pred viac
ako 30–timi rokmi obmedzené na:
– rýchlosť auta, otáčky motora (nepresne neskôr
rozšírené o);
– teplota chladiacej kvapaliny (voda),
– úroveň paliva v nádrži,
– poruchy v systéme mazania (tlak oleja).
Stručná história
elektroniky v automobiloch
• Rýchly nárast rozvoja elektronických
riadiacich systémov postihol už nie len
elektronické riadenie motora
• Zvýšil úžitkovú hodnotu vozidla z hľadiska
–
–
–
–
–
aktívnej bezpečnosti,
pasívnej bezpečnosti,
jazdných vlastnosti,
komfortu a
komunikačných schopnosti.
Stručná história
elektroniky v automobiloch
• Dnešný konkurenčný trh je spätý:
– s prísnym environmentálnym a
bezpečnostným zákonodarstvom;
– s očakávaním vysokej úrovne ovládania
a výkonnosti;
– s orientáciou na vozidlá s autodiagnostikou
a manažmentom
– so zdokonaľovaním komunikačných
schopností, komfortu a luxusu
– s dostupnosťou lacných elektronických
zariadení.
Elektronické systémy
Elektronické systémy automobilov súčasnosti
a blízkej
blízkej minulosti
až
budúcnosti
súčasnosti
Čomu sa venujeme na FEI
Čomu sa venujeme na FEI
Čomu sa venujeme na FEI
Kam speje svet a čomu sa musíme
venovať
• Adhoc siete a V2I aj V2V komunikácia
Kam speje svet a čomu sa musíme
venovať
• Adhoc siete a V2I aj V2V komunikácia
Kam speje svet a čomu sa musíme
venovať
• Adhoc siete a V2I aj V2V komunikácia
Kam speje svet a čomu sa musíme
venovať
• Adhoc siete a V2I aj V2V komunikácia
Kam speje svet a čomu sa musíme
venovať
• Adhoc siete a V2I aj V2V komunikácia
Kam speje svet a čomu sa musíme
venovať
• Nové elektrické alebo hybridné pohony
• Optimalizácia ich riadenia
• Vývoj technológií distribučných sietí el.
energie
• Manažment distribúcie el. energie
• Nové akumulačné prvky el. energie a s tým
spojené technológie
Poďakovanie
We support research activities in
Slovakia / Project is co-financed
from EU funds. This paper was
developed within the Project
"Centrum excelentnosti
integrovaného výskumu a využitia
progresívnych materiálov
a technológií v oblasti
automobilovej elektroniky",
ITMS 26220120055
Ďakujem za pozornosť