Budoucnost automobilu již začala

Automobilový průmysl je možná „zralým“ odvětvím – ale ze všech „zralých“ odvětví se vyvíjí nejrazantněji, a to po technické i ekonomické stránce. Před deseti lety vystoupil Dr. Bohr na tomto kolokviu pro motoristický tisk se svou první přednáškou na téma „Bosch a budoucnost automobilu“. Během této doby se mnoho věcí změnilo:

• Podíl Číny a Indie na celosvětové výrobě automobilů se více než ztrojnásobil, z osmi na 28 procent.
• Obrat společnosti Bosch v obou zemích je více než sedmkrát vyšší – dnes činí 7,4 miliardy euro místo 900 milionů euro.
• A výrazně se zvětšilo zastoupení inovací ve výbavě nových vozidel na celém světě – u elektronicky řízeného stabilizačního systému ESP ze 14 na 54 procent, u přímého vstřikování benzinu ze dvou na 22 procent.

A vývoj nepokračuje. V současnosti jej ještě urychluje elektrifikace pohonu a automatizace jízdy.

Automobilová technika společnosti Bosch dosáhla obratu v roce 2012 přibližně 31 miliard euro, v roce 2013 je očekáván další růst o tři až pět procent. Po zdrženlivém začátku roku se vývoj obchodů začal v průběhu letošního roku opět zlepšovat. Zásadními faktory úspěchu jsou mezinárodní působení a inovační síla. Podniková oblast Automobilová technika udržuje těsný kontakt se svými zákazníky díky celosvětové síti 50 vývojových středisek a 95 výrobních závodů. Začátkem letošního roku pracovalo z celkových 177 000 zaměstnanců 63 000 v Německu a 114 000 v ostatních zemích. V Automobilové technice je 33 500 zaměstnanců, z nichž je téměř 19 000 v Evropě, téměř 2 000 v Americe a již 12 500 v Asii. To je tým, s nímž Bosch spoluutváří budoucnost automobilu.

Pohon budoucnosti: hospodárný a ve stále větší míře elektrický
Výchozí otázka zní jednodušeji, než jaká je ve skutečnosti - Jak budeme jezdit zítra? Jak čistě, jak bezpečně? Otázka pohonu budoucnosti je motorem celého automobilového průmyslu, a v čele pomyslného pelotonu je i Bosch. Odpověď je však diferencovaná. Dosud nás pohání především klasické vznětové a zážehové motory na benzin a naftu, a v této dekádě tomu tak bude i nadále. Pozvolna však vzrůstá podíl alternativ, jak ukazuje výhled do roku 2020. V tomto roce je očekáváno, že bude na celém světě vyrobeno 110 milionů nových vozidel, z nichž bude mít již dvanáct milionů elektrifikovaný pohon. A tento poslední ukazatel bude vykazovat už v tomto, ale především pak v následujícím desetiletí, stále strmější růst. Vývojovým cílem Bosch jsou lithium-iontové akumulátory, které při polovičních nákladech na kilowatthodinu umožní minimálně dvakrát tak dlouhý dojezd než dnes – pro elektrický pohon to bude nejlepší podpora prodeje. Prognózy nejsou vyčteny z křišťálové koule, nýbrž odvozeny z analýzy trhu a techniky. Zrcadlí se v nich rovněž politické rámcové podmínky, především v oblasti ochrany klimatu a životního prostředí. Na celém světě se dále zpřísňují normy pro emise a spotřebu paliva v silniční dopravě. Nejpřísnější požadavek se rýsuje pro evropské nové vozy v roce 2020: 95 gramů emisí oxidu uhličitého na kilometr ve flotilovém průměru. Jak toho technicky dosáhnout? K tomu patří jedno pravidlo: Čím větší vozidlo, tím větší elektrifikace budoucího pohonu. Konkrétně to znamená:

• Ve třídě malých vozů budou zážehové a vznětové motory tak hospodárné, že požadavek na emise CO₂ v roce 2020 splní i bez elektrifikace.
• V kompaktní třídě to dokáže jen vznětový motor. Zážehový motor se k cíli přiblíží. Mají-li být jeho emise CO₂ v této třídě dále sníženy, musí podstoupit nákladově výhodnou hybridizaci.
• Velká vozidla nedosáhnou požadovaných emisí CO₂ ani s optimalizovanými spalovacími motory. S výhledem na rok 2020 budou muset být poháněna výkonnějšími hybridními systémy.

Pro všechny části tohoto scénáře vyvinuli inženýři společnosti Bosch vhodná technická řešení, která jsou shrnuta do následujících sedmi bodů:

• Za prvé se sníží spotřeba vznětových a zážehových motorů oproti roku 2012 o dalších až 20 procent prostřednictvím řady hospodárných technických řešení, mezi něž patří například přeplňování menších motorů turbodmychadlem.
• Za druhé se automatizují mechanické převodovky. Příkladem je eClutch, elektricky ovládaná spojka, která nechává běžet motor na volnoběh, pokud řidič nepřidává plyn. Spotřeba se tím sníží o dobrých pět procent.
• Za třetí se rozšiří systém start/stop o vypínání motoru ještě za jízdy před úplným zastavením a při setrvačné jízdě. Za tím účelem je využíván také navigační systém v roli senzoru vnějšího světa, aby se mohlo předvídat omezení rychlosti a topografie trasy. Uvolní-li řidič včas pedál plynu před vjezdem do obce nebo před zatáčkou, ušetří v reálném provozu mimo město až 15 procent paliva.
• Za čtvrté je vytvářen pro střední třídu velmi důležitý přechod k hybridnímu pohonu. U Bosche se řešení jmenuje Boost Recuperation System, krátce BRS. Jeho zásadní předností oproti setrvačné jízdě je rekuperace kinetické energie. Úspora paliva je až sedm procent.
• Za páté je realizován první hydraulický hybridní pohon pro osobní vozy na světě. Toto řešení ukládá kinetickou energii do zásobníku tlaku k pozdějšímu použití. Průměrná spotřeba díky tomu klesne o 30 procent, ve městě dokonce až o 45 procent.
• Za šesté jsou nabízeny pro větší vozidla nezbytné plně hybridní systémy, které snižují spotřebu paliva až o 25 procent.
• Za sedmé je umožněna se systémy Bosch pro hybridní soustavy typu plug-in kombinaci čistě elektrická jízda ve městě a konvenční pohon na dlouhé vzdálenosti. Mimořádně praktické je dobíjení akumulátoru ze zásuvky. To sice znamená dodatečné náklady na elektrickou energii, ale spotřeba benzinu nebo nafty se v jízdním cyklu sníží o 50 procent.

A k tomu všemu přichází i čistě elektrický pohon, který poprvé dodává Bosch jako kompletní řešení pro Fiat 500e. Podobně oslavil v modelu Porsche Panamera premiéru hybridní systém typu plug-in. Do konce roku 2014 bude mít  Bosch celkově na svém kontě již 30 realizovaných sériových projektů v oblasti elektrifikace pohonu. Tyto projekty se sice ještě netýkají velkých segmentů trhu, ale připravují k tomuto kroku půdu i po emocionální stránce, protože vytvářejí nový druh zážitků z jízdy, která je elektrická, nehlučná a komfortní. Tento zážitek je rozhodující. I z toho důvodu byla ve studii, zaměřené na koncové zákazníky a realizované společně se značkou Opel, dána účastníkům nejprve možnost vyzkoušet si elektrickou jízdu, a teprve poté byli dotázáni na částku, kterou jsou ochotni zaplatit. Z výsledků plyne, že akceptace vyšších pořizovacích nákladů roste s velikostí vozidla, přičemž zákazníci v segmentech vyšší třídy dokážou ocenit také čistě elektrickou jízdu ve městě. To je hlas pro hybridní pohon typu plug-in. A je to výsledek, který zapadá do již naznačeného scénáře pro splnění požadovaného limitu emisí CO₂. Technická nezbytnost elektrifikovat kvůli politickému cíli především pohony větších vozidel je očividně tím, co zákazníci chtějí. To je samozřejmě dobře, protože elektrická jízda nemůže existovat bez zákazníků, kteří budou ochotni ji zaplatit.

Elektrická mobilita je však zatím především investicí do budoucnosti, na kterou je jen ve společnosti Bosch vynakládáno 400 milionů euro ročně. Základem je stále ještě spalovací motor a v rámci snah o ochranu klimatu je zaznamenáván rostoucí odbyt
právě u techniky zvyšující hospodárnost. V roce 2012 bylo dodáno více než pět milionů systémů přímého vstřikování benzinu, v roce 2015 to bude již více než devět milionů. Ve stejném časovém období se zvýší také výrobní počty vysokotlakých systémů common rail pro vstřikování nafty z více než osmi na dobrých dvanáct milionů. Na celém světě se obchod s naftovými systémy bosch vyvíjí opět výrazně pozitivněji než v nedávné době. V Asii se zákazníci připravují na emisní normu China4, která předpokládá elektronicky řízené vstřikovací systémy a vede společně s oživením trhu k rostoucí poptávce. V Severní Americe plánují tamní výrobci, že budou nově nabízet i vozidla se vznětovými motory, které by mohly do roku 2018 dosáhnout desetiprocentního podílu v kategorii lehkých vozidel. A v Evropě Bosch dále posílil své postavení na trhu řadou sériových projektů pro emisní normu Euro6. To se odráží i v odbytu systému Denoxtronic pro vstřikování vodního roztoku močoviny v kombinaci s katalyzátorem pro přeměnu oxidů dusíku. Tento systém byl zaveden v roce 2004 a do konce roku 2013 bude dodán pětimiliontý systém. Do konce roku 2015 jich bude již deset milionů.

Vývoj spalovacího motoru není ještě zdaleka u konce, ať z ekonomického, nebo technického hlediska. Při spalování zemního plynu představuje dokonce alternativu alternativních pohonů. To může být ještě důležité, protože zásoby zemního plynu jsou větší než zásoby ropy, což platí ve zvýšené míře po objevení nových nalezišť, například v USA. Pohon na zemní plyn – to znamená o 25 procent nižší emise oxidu uhličitého v porovnání s provozem na benzin, a také trh, který již deset let roste o 25 procent ročně. Po silnicích tohoto světa jezdí v současnosti 15 milionů vozidel na zemní plyn. Po ekonomické i technické stránce má Bosch v této oblasti náskok, což dokládá například nejmenší vstřikovač plynu pro automobily na světě. Pohon na zemní plyn se v Německu vyplatí již od ujetí 7 000 kilometrů za rok. Síť plnicích stanic CNG musí být v mnoha zemích sice ještě rozšiřována, ale na další nárůst poptávky je Bosch skvěle připraven.

Budoucí prevence nehod - automatická jízda
Inženýry společnosti Bosch nepovzbuzuje pouze vidina úspěchu na trhu. Motivuje je rovněž společenský přínos – při vývoji bezpečnostních systémů to platí možná v ještě větší míře, než u technických řešení k ochraně klimatu. Zde totiž v maximální míře platí, že se jedná o techniku „stvořenou pro život“. OSN se obává, že do roku 2020 vzroste počet obětí dopravních nehod na celém světě z 1,3 na 1,9 milionu. Stanovila proto naopak cíl snížit tento počet do konce dekády na 0,9 milionu. Ve všech částech světa jsou v souladu s tím realizovány příslušné politické programy. Ovšem v zemích, jako je Indie, počty obětí v silniční dopravě stále ještě rostou. Jedním z technických protiopatření je například motocyklový systém ABS, který začíná Bosch sériově vyrábět společně s jedním indickým výrobcem. Tento systém se omezuje na zásahy na předním kole, jedná se však o mimořádně levné zvýšení bezpečnosti. Pro motocykly nejvyšších tříd byl naproti tomu vyvinut stabilizační systém MSC, který dokáže rozpoznávat a realizovat nejlepší možné zpomalení dokonce i u nakloněného motocyklu. V automobilech je jedničkou v zachraňování životů stabilizační systém ESP, jehož průkopníkem je rovněž Bosch. Také inovace zavazují. Cíl pro budoucnost je ctižádostivý: automatizovaná jízda pokud možno bez nehod. K tomuto cíli dojde Bosch v jednotlivých krocích – postupným zdokonalováním bezpečnostních a asistenčních systémů. Na tom pracuje ve společnosti Bosch více než 5 000 inženýrů. Ve třech vývojových liniích jsou vidět již výrazné pokroky:

• Za prvé parkování. V roce 2015 bude zaveden do sériové výroby rozšířený parkovací asistent – včetně dálkového ovládání, aby vozidlo vjelo na jeho povel do úzké garáže. V budoucnosti si vozidlo samo vyhledá parkovací místo na parkovišti prostřednictvím kamerového snímání v rozsahu 360°.
• Za druhé jízda v koloně. Již v příštím roce bude zaveden asistent pro jízdu v dopravní koloně, který udržuje vozidlo v jízdním pruhu ve váznoucí dopravě. V budoucnosti se z toho vyvine plně automatizovaný systém pro jízdu v dopravní zácpě, který zvládne i změnu jízdního pruhu. Řidič si pak bude moci v dopravní zácpě například vyřizovat e-mailovou poštu.
• Za třetí volná jízda na dálnici. Zde vývoj směřuje kombinací adaptivního tempomatu a asistenta pro jízdu v jízdním pruhu k funkci Highway Pilot. Takový „elektronický šofér“ je očekáván do konce desetiletí.

Nejen po technické, ale i po ekonomické stránce dosahuje Bosch dobrého pokroku. Již nyní bezpečnostní a asistenční systémy přinášejí obrat ve výši pěti miliard euro. V průběhu této dekády je očekáván roční růst o deset procent. Tento nárůst bude realizován především na trhu s asistenčními systémy. Zde se totiž rýsuje dlouho očekávaný impulz v podobě nového schématu hodnocení bezpečnosti vozidel. Zjednodušeně řečeno to znamená, že od roku 2014 dostanou nové vozy nejvyšší známku jen tehdy, pokud budou mít ve výbavě alespoň jeden senzor s asistenčním systémem. Proto Bosch očekává strmý růst počtů prodávaných kusů. Týká se to například radarových senzorů, které vyrábí od roku 2000. Prvního vyrobeného milionu radarů bylo dosaženo v tomto roce, druhý milion bude následovat do roku 2014 – a do konce roku 2016 jich bude celkově již deset milionů. Právě vývoj senzorů pokračuje rychlým tempem. V roce 2014 zahájí Bosch sériovou výrobu stereokamery s prostorovým viděním. Poprvé tak umožní realizovat systém automatického nouzového brzdění pro ochranu chodců – například když dítě najednou vběhne do vozovky – jen s jedním senzorem. Aplikace, jako je tato, mohou zachraňovat životy, ale je potřeba ještě mnoha dalších vývojových kroků, aby byla technicky zvládnuta i komplexnost městské silniční dopravy.

Jen jedním takovým krokem je prototyp, který automaticky jezdí na testovacím polygonu v Boxbergu. Aby však technika dosáhla prozíravosti taxikáře i v chaosu městských ulic – k tomu je zapotřebí udělat ještě víc. Bosch je ostatně prvním dodavatelem, který smí v Německu zkoušet vysoce automatizovanou jízdu na veřejně přístupných komunikacích. Z pohledu vývoje je mimořádně důležité, aby byla bezpečně integrována souhra senzorů, akčních členů a řídicích jednotek budoucích funkcí do celkového systému automobilu. Zde pracuje Bosch hned se dvěma týmy – tým v Palo Alto zajišťuje funkční vývoj, zatímco tým v Abstattu se věnuje systémovému vývoji. Pokroky, jichž se musí ještě dosáhnout, je možné shrnout do následujících čtyř vývojových oblastí:

• Za prvé je potřeba velmi efektivní metody prokazování bezpečnosti, inspiraci je možné čerpat i z leteckého průmyslu.
• Za druhé je potřeba konceptu senzoriky, která umožní ještě preciznější prostorové rozpoznávání okolí.
• Za třetí je nutné ještě pečlivěji zabezpečit elektronickou architekturu prostřednictvím zdvojených systémů sběrnic a neustálým ověřováním věrohodnosti dat od senzorů.
• Za čtvrté musí být mapy okolí přesné na deset centimetrů a obsahovat mnohem více informací. Především je nutná jejich neustálá aktualizace v hodinovém nebo dokonce minutovém taktu.

Takové úrovně aktuálnosti lze dosáhnout pouze tehdy, budou-li si vozidla neustále vyměňovat informace o okolí i mezi sebou, ať se to týká přítomnosti námrazy, nebo staveniště. Z toho je patrné, že automatizovaná jízda musí být také síťově propojenou jízdou. Teprve komunikace mezi jednotlivými vozidly umožní realizovat některé budoucí bezpečnostní funkce. Například asistent průjezdu křižovatkou vyžaduje, aby se na výměně dat podílelo minimálně 50 procent vozidel v plynulém provozu. Jedno se však nesmí stát: aby byl samotný řidič zaplaven informacemi. Musí to být naopak. Bez jednoduchého ovládání není žádná automatizovaná jízda. I v této oblasti stanovil Bosch měřítka - pro General Motors zde vyvinuli informační systém řidiče, který lze ovládat přirozenými hlasovými povely – prostě tak, jako by se řidič bavil se svým spolujezdcem. Po vozech Cadillac přichází tento systém také do automobilů Chevrolet, Buick a Opel. Navíc je urychlováno rozšíření head-up displeje – například s řešením, které se obejde bez čelního okna se speciální vrstvou. Díky tomu bude promítání navigačních šipek přímo do zorného pole řidiče cenově dostupné i ve vozidlech střední třídy. Koncem roku bude uvedeno řešení Bosch do sériové výroby v kompaktní třídě. V roce 2013 bude na celém světě vybaveno head-up displejem jen asi půl milionu nových vozů, v roce 2016 počítá Bosch již s 3,6 milionu. Takové koncepty ovládání mají stejný přínos jako budoucí asistenční systémy: snižují zatížení řidiče.

Inovace se doplňují

Toto všechno ukazuje, že Bosch je nejen mnohostranný, ale že se plody vývoje také vzájemně doplňují. K tomu uvedl Dr. Bohr poslední příklad s názvem iBooster. Je to elektronicky řízený brzdový posilovač, který se obejde bez podtlaku ze spalovacího motoru. Proto může pracovat i při setrvačné jízdě s vypnutým motorem, o elektrické jízdě ani nemluvě. To však ještě není všechno - iBooster vytvoří brzdný tlak třikrát rychleji než běžná čerpadla. V nouzové situaci to jsou rozhodující zlomky sekundy pro automatické nouzové brzdění. Jsou tak propojeny obě zásadní inovační oblasti - elektrifikace a automatizace jízdy automobilem.