V-Charge: systemy automatycznego parkowania i ładowania samochodów elektrycznych

Już w niedalekiej przyszłości auta będą mogły zupełnie samodzielnie parkować, a jak to będzie wyglądało można prześledzić na podstawie unijnego projektu badawczego „V-Charge”, w którym bierze udział sześciu partnerów pracujących wspólnie nad rozwojem nowej technologii. Główny nacisk położono na zautomatyzowanie procesu poszukiwania wolnego miejsca na parkingu oraz na ładowanie akumulatorów w samochodach elektrycznych. Najważniejsze w tym projekcie jest nie tylko to, że auto samodzielnie wyszukuje wolnego miejsca do zaparkowania, ale że znajduje takie, które jest elementem infrastruktury automatycznego ładowania i indukcyjnie napełnia akumulatory. Gdy proces ładowania zostanie zakończony, samochód automatycznie opuszcza miejsce ładowania zwalniając je dla innego auta elektrycznego, sam zaś parkuje na miejscu konwencjonalnym. „V-Charge” wskazuje drogę ku inteligentnym rozwiązaniom przyszłości w dziedzinie automatycznego parkowania.

Usługi parkingowe są szczególnie rozwinięte w Stanach Zjednoczonych – kierowca podjeżdża na miejsce i oddaje kluczyki pracownikowi obsługi, który parkuje samochód na docelowym miejscu, w razie potrzeby podjeżdża też autem, gdy kierowca zamierza opuścić parking. W ten sposób nie traci się czasu na poszukiwanie miejsca parkingowego. Projekt V-Charge rozwija ten pomysł, a jego celem jest automatyczne wyszukiwanie miejsca do zaparkowania („Valet Parking”) w określonych miejscach, np. na parkingach piętrowych.

Jest wiele przykładów zastosowania koncepcji V-Charge. Oto jeden z nich: pracownik śpieszący się na umówione spotkanie zauważa, że grozi mu spóźnienie. Dzięki V-Charge wystarczy, że podjedzie pod główne wejście do firmy, wysiądzie z auta, a następnie skorzysta z odpowiedniej aplikacji na smartfona, która steruje autem. Dzięki elektronicznej mapie przesłanej do samochodu, auto automatycznie wyszuka wolne miejsce w obrębie parkingu i samo na nie wjedzie. Jeśli będzie to samochód elektryczny, system nakaże mu dodatkowo znalezienie miejsca z automatycznym urządzeniem do ładowania akumulatorów. Kamery wbudowane w nadwozie oraz czujniki ultradźwiękowe potrafią przy tym rozpoznać przechodzących pieszych, a także rowerzystów oraz inne pojazdy i uniknąć potrąceń czy zderzeń. Dzięki temu auto może poruszać się w tzw. ruchu mieszanym. Wybrany parking nie musi być specjalnie ogrodzony, ani nie wymaga kosztownego uzbrojenia w urządzenia techniczne.

Gdy samochód elektryczny zbliży się do celu, dzięki czujnikom system rozpozna czy wskazane miejsce jest wolne. Jeśli tak, zainicjuje w pełni automatyczny manewr parkowania, ustawiając auto dokładnie nad urządzeniem do indukcyjnego ładowania akumulatorów. Kiedy ładowanie zostanie zakończone samochód automatycznie zmieni miejsce, udostępniając stację ładowania innym autom elektrycznym. Gdy kierowca będzie chciał skorzystać z samochodu, za pomocą aplikacji V-Charge przywoła je na miejsce, które sam wskaże i nie będzie musiał w ogóle wchodzić na parking.

W międzynarodowym konsorcjum prowadzącym projekt badawczy przewodnią rolę gra szwajcarska Wyższa Szkoła Techniczna w Zurychu (ETH) odpowiedzialna za lokalizację wizualną, planowanie ruchu i kontrolę pojazdów („Autonomous Systems Lab”) oraz zajmująca się kalibracją kamer, przetwarzaniem ich nagrań na obraz 3D oraz rozpoznawaniem przeszkód na drodze pojazdów („Computer Vision and Geometry Lab”). Uniwersytet Techniczny z Brunszwiku pracuje nad zagadnieniami związanymi z infrastrukturą parkingową oraz z komunikacją między pojazdami a otoczeniem technicznym (Vehicle-to-infrastructure „V2I”), z kolei Robert Bosch GmbH dokonuje ekspertyz czujników, uniwersytet w Parmie czuwa nad rozpoznawaniem przeszkód przez pojazd, a uniwersytet w Oxfordzie nad stworzeniem szczegółowych map nawigacyjnych parkingu (semantic mapping concepts). Volkswagen, jako szósty partner konsorcjum, dostarcza wyposażenie, moduły bezpieczeństwa i kontroli, a także systemy do statycznej obserwacji otoczenia, rozpoznawania obiektów oraz do automatycznego parkowania.

Pojazd badawczy
Techniczne rozwiązania umożliwiające wprowadzenie projektu w większości już istnieją. W pierwszej fazie można wykorzystać kamery i czujniki, które już dzisiaj są stosowane w pojazdach produkowanych seryjnie. Aby pojazd badawczy V-Charge (bazujący na Volkswagenie e-Golfie1) mógł rzeczywiście automatycznie poruszać się, musi mieć bardzo dobrze rozwinięte „zmysły”. Cztery kamery szerokokątne oraz dwie kamery 3D, 12 czujników ultradźwiękowych, cyfrowe mapy i tzw. technologia „Car2X” – służąca do komunikowania się auta z infrastrukturą – pozwalają w bezpieczny sposób monitorować obszar wokół samochodu. Dzięki nim identyfikowani są piesi, pojazdy i wszelkie przeszkody stałe, rozpoznawane i mierzone wolne miejsca na parkingu, a następnie – jako strumień danych – składane w czasie rzeczywistym w jeden obraz. Widać więc, że zadania technicznych „zmysłów” samochodu są bardzo różnorodne i złożone.

Jak pokazują liczne testy przeprowadzane w ramach projektu badawczego, V-Charge jest zdolny do działania już dzisiaj. Sposoby lokalizacji wewnętrznej, niezależne od GPS-u, są bardzo sprawne, system reaguje też precyzyjnie na pojawienie się pieszych i pojazdów, także tych poruszających się równolegle i nadjeżdżających z boku.

2005: Volkswagen Touareg o imieniu „Stanley” rozpoczął samodzielne podróże
Volkswagen bardzo wcześnie przestał traktować automatyczną jazdę jedynie jaką pewną ideę i podjął konkretne badania. Już w 2005 roku „Stanley” (Touareg zamieniony przez kalifornijski Uniwersytet Stanforda oraz Volkswagen Electronics Research Laboratory (USA) w laboratorium na kołach) wygrał wyścig zrobotyzowanych pojazdów „Grand Challenge”. Kolejnym, jeszcze bardziej zaawansowanym projektem, był w 2007 roku Passat „Junior”, który już wtedy przejeżdżał przez miasto obywając się bez kierowcy i to tak sprawnie, że zajął drugie miejsce we współzawodnictwie „Urban Challenge” przeznaczonym dla samochodów automatycznych.

Dwa kolejne doświadczalne Passaty, oznaczone jako „PAUL” oraz „iCar”, jeszcze w tym samym roku pokazały swoje umiejętności automatycznego poruszania się po drogach. Pierwszy z nich, dzięki inteligentnemu systemowi parkowania potrafił bez pomocy kierowcy zająć miejsce pod kątem prostym do krawężnika, drugi zaś („inteligent Car”) wyręczał kierowcę podczas monotonnej jazdy w korku albo na autostradzie, automatycznie utrzymując odpowiednią odległość od poprzedzającego pojazdu oraz hamując w odpowiedniej chwili.

W 2011 roku zaprezentowano małe auto dostawcze „eT – follow me!”, stworzone dla firm doręczających przesyłki. Bardzo przydaje się ono na co dzień: gdy np. kierowca-doręczyciel idzie chodnikiem od domu do domu roznosząc listy, „eT” podąża za nim (funkcja „FollowMe”) cicho dzięki napędowi elektrycznemu, sprawiając, że doręczyciel ma stale ma pod ręką kolejne przesyłki, albo też grzecznie niczym pies czeka na miejscu reagując dopiero na polecenie „ComeToMe”.

Także w 2011 roku do grona aut automatycznych dołączył „HAVE-IT” (Highly Automated Vehicles for Intelligent Transport) – pojazd stanowiący wkład Volkswagena w projekt Komisji Europejskiej, noszący tę samą nazwę. Niemieccy inżynierowie zaprojektowali do Passata „czasowego autopilota”, który zależnie od sytuacji drogowej, otoczenia i od stanu systemu wybierał najlepszy z możliwych stopień automatyzacji podczas poruszania się po autostradzie czy drogach szybkiego ruchu.