A automatização da condução – Parte 1: Freios Automáticos

O nível de recursos tecnológicos de alguns modelos é tão grande que muitos já prevêem o dia em que o motorista será praticamente dispensável nas locomoções diárias no trajeto casa-trabalho. Carros que se dirigem sozinhos já são realidade, por enquanto ainda em laboratórios e campos de testes, mas com certeza em breve estarão nas ruas brasileiras.

Para esclarecer essas tecnologias, vamos iniciar nesta edição uma seqüência de matérias sobre os três principais recursos de automatização de condução, explicando os principais tipos construtivos e também os princípios e as estratégias de funcionamento.

São eles: sistema de freio automático, sistema de auxílio de estacionamento e sistema de piloto automático adaptativo.

Mas afinal, por que tanta tecnologia é necessária?
Muitos motoristas podem considerar as tecnologias de automatização como excesso de zelo por parte das montadoras, considerando que o “prazer” da condução está se perdendo. Na verdade, o que ocorre é que diversos estudos mostram que a maioria dos acidentes com automóveis são provocados por falha humana, seja por imperícia, imprudência ou mesmo fadiga física do condutor.
Os computadores, ou melhor, os conjuntos de sensores, módulos e atuadores que analisam e controlam diversas informações do veículo, são capazes de tomar decisões muito mais rápido do que qualquer motorista experiente.

Sendo assim, o potencial que essas tecnologias têm para reduzir acidentes é muito grande, pois consegue neutralizar parte das falhas humanas, ainda que seja fundamental a presença de um condutor ao volante.

O número de automóveis que contam com sistema de condução automatizada, seja de série ou como opcional, só tende a crescer, uma vez que cada vez mais montadoras adotam essas tecnologias, no princípio em modelos topo de linha, posteriormente estendendo para toda (ou quase toda) a gama de modelos.

Principais sistemas de automatização
Começaremos a sequência de matérias pelo sistema de freios automáticos, mas antes, vamos ver uma breve descrição dos sistemas de auxílio de estacionamento e piloto automático.

O sistema de auxílio de estacionamento consiste em um conjunto de sensores de ultra-som, instalados nos para-choques do veículo, que monitoram os espaços na dianteira e na traseira do veículo em situações de velocidade baixa (normalmente até 5 ou 10  Km/h) e indicam ao condutor, por meio de sinais sonoros ou imagens em uma tela digital, a distância do veículo até os objetos, como outros veículos, uma coluna ou uma parede.

Além disso, esse sistema é capaz de medir o espaço da vaga e analisar se é possível ou não estacionar o veículo, informando ao motorista qual a trajetória ele deve seguir, caso seja possível.

O grande diferencial deste sistema, porém, é que existe a possibilidade de condução praticamente automática, bastando ao
condutor apenas selecionar as marchas quando o sistema indicar e frear quando necessário, para controlar a velocidade. Assim, o veículo será estacionado sem que o motorista interfira na trajetória.

O sistema de piloto automático, por sua vez, engloba os dois sistemas anteriores, entre outros sensores e módulos, controlando não só a velocidade do veículo por meio da abertura da borboleta de aceleração em função da carga do motor, mas também a distância do veículo á frente, mantendo sempre a distância mínima estabelecida pelo condutor, acelerando e freando o veículo, quando necessário.

O sistema monitora também a presença de outros veículos nas laterais e na traseira, informando ao motorista, em caso de mudança de faixa, a presença de veículos nos pontos cegos ou se aproximando muito rapidamente. Nessas situações, o sistema adota um procedimento de segurança, tensionado os cintos de segurança, caso uma colisão traseira seja provável.

Freio Automático
O sistema de freio automático consiste em um módulo específico e um conjunto de radares que monitoram o trânsito á frente do veículo, trabalhando em conjunto com o sistema ESP (controle de estabilidade). Quando o sistema percebe que o veículo á frente reduziu a velocidade, começa a emitir sinais no painel.

Se mesmo assim o condutor não reduzir a velocidade, o sistema aciona os freios automaticamente, aumentando gradativamente a força de frenagem até 100%, caso não haja nenhuma reação por parte do motorista e também não exista mais chance de escapar do acidente.

Em alguns modelos, esse sistema age também durante as manobras em marcha ré, evitando colisões com veículos, animais ou pedestres passando por trás do veículo, que o condutor por ventura não tenha visto.

Freio automático - Componentes
Os componentes principais do sistema de freio automático são compartilhados com o sistema de piloto automático adaptativo e com o ESP. São eles:

- Radar: Fixado no para-choque dianteiro, tem a função de captar as informações sobre a distância e velocidade do veículo que segue a frente enviando e recebendo de sinais de infravermelho.

Comumente é instalado em pares, um em cada lado do para-choque;

- Câmera de monitoramento: Instalada próximo ao retrovisor de teto ou na grade a frente do veículo, monitora a frente do veículo e envia as imagens para um módulo de controle específico, que irá processar essas imagens.

A câmera também pode captar a presença de pedestres pelo formato do corpo (cabeça, tronco e membros) e pelo calor, mesmo que não estejam na pista e alertar o motorista, pois a pessoa pode tentar atravessar a via;

- Sensores de ultra-som: Instalados na traseira e na lateral do veículo, são responsáveis por coletar informações sobre a presença de outros veículos nas laterais e na traseira.

- Módulo de processamento de imagens: Recebe as imagens da câmera e realiza o processamento das imagens, identificando as faixas de rolagem no piso, pedestres e outros veículos que estejam á frente, em movimento ou não.

- Módulo de controle de distância (integrado ao sistema de piloto automático): Utilizando os sinais recebidos dos radares dianteiros calcula a distância do veículo à frente.

- Módulo de controle do ABS (integrado ao sistema ESP): por ser o responsável pelo acionamento/controle dos freios é necessário que o módulo de processamento de imagens tenha comunicação direta com esse módulo.

- Protocolos de comunicação: Esse sistema, ou melhor, a integração entre esses sensores e módulos é feita basicamente por meio da rede CAN alta do veículo.

No caso específico dos modelos da linha Audi (Q7, A7 e A8), para interligar o módulo é utilizado um barramento diferenciado, chamado FlexRay, que possui alta velocidade de transmissão de dados (cerca de 10 Mbits/s).

Estratégias de funcionamento
Antes de definir quais as estratégias de funcionamento desse sistema, é preciso esclarecer que existem dois tipos básicos de funcionamento: um é comum a praticamente todas as montadoras e funciona entre 30 Km/h e 200 Km/h, funcionando com um sistema de segurança que diminui a extensão de danos em caso de colisão.

Existe um outro que atua somente a baixas velocidades, capaz de paralisar totalmente o veículo, que até o momento só disponibilizado pela Volvo sob o nome de “City Safety” (Segurança Urbana em inglês).

Os dois sistemas têm funcionamento bastante semelhante, porém atuam em situações diferentes.

1° Caso – Sistema atuando entre 30 Km/h e 200 Km/h

Vamos detalhar o funcionamento do sistema Pre Sense Plus utilizado nos modelos Audi que tem funcionamento semelhante ao de outrtas montadoras. Quando o veículo está em velocidade constante, a distância do veículo imediatamente a frente (se houver) é monitorada constantemente.

Caso haja uma redução muito brusca nessa velocidade, o sistema atua em 4 etapas, desta forma:

Etapa 1: O motorista é informado do risco de colisão com aviso sonoro e visual (exibido no painel de instrumentos).
Nessa etapa, o sistema de ABS é pressurizado e a suspensão é ajustada para o modo mais rígido possível, de forma a maximizar a absorção de energia em caso de colisão.

Etapa 2: Se o condutor não aciona o sistema de frenagem, ou apenas retira o pé do acelerador, o sistema aciona rapidamente os freios dianteiros.

Isto causa um solavanco de alerta no veículo e, logo em seguida, é aplicada uma força de frenagem com intensidade de 30% do total, iniciando a desaceleração do veículo.

Além disso, os cintos de segurança dianteiros são pré-tensionados, o que reduz a folga dos cintos de segurança.

Etapa 3: Caso a desaceleração não seja suficiente, ou o motorista não acione o freio, o sistema aumenta a força de frenagem para cerca de 50% do total.

As janelas e o teto solar, caso estejam abertos, são fechados para evitar a entrada de qualquer objeto e para garantir a integridade do habitáculo.

As luzes de freio e de emergência também são acesas para alertar o condutor que vier atrás, se houver.

Etapa 4: Nesta última etapa, mesmo que o motorista tente reagir, já não há mais a possibilidade de escapar da colisão, então o sistema aumenta ao máximo a força de frenagem, gerando uma total desaceleração do carro.

Para minimizar os danos aos passageiros, os cintos também são tensionados ao ponto máximo.

Importante lembrar que em qualquer momento, se o motorista movimentar o volante ou acionar o freio, o sistema irá se desativar.

Isso garante que a responsabilidade sobre o veículo se mantenha por conta do condutor, por isso a frenagem máxima só é aplicada quando não há mais ângulo suficiente para o veículo desviar do obstáculo.

Dessa forma, se houver realmente uma colisão, os danos serão bem menos extensos, já que a velocidade será reduzida.

Em todas as etapas, o ESP garante que não haja perda da estabilidade do veículo, mesmo que o motorista movimente o volante ou que o atrito dos pneus com o piso se reduza.

Esse sistema também tem por estratégia atuar em situações de mudança de faixa, avisando o motorista caso exista outro veículo se aproximando na faixa ao lado.

2° Caso – Sistema atuando em velocidades inferiores a 30 km/h

Este tipo de funcionamento é mais indicado para condições de trânsito lento (como congestionamentos ou manobras em estacionamentos).  

Nesta condição, o sistema atua de forma mais brusca. Se o veículo à frente parar, ou houver o risco eminente de colisão com um veículo estacionado na via, o sistema irá reconhecer esta situação e acionará os freios de uma só vez, com força máxima de frenagem, garantindo que o veículo pare no menor espaço possível.

Avisos sonoros e no painel alertam o motorista sobre a situação, e o tensionamento total dos cintos de segurança dianteiros completa as medidas de precaução, que reduzem ou eliminam as chances de danos ao veículo e aos passageiros.

Vale ressaltar que a intervenção do motorista sempre prevalecerá, havendo a opção de o próprio condutor habilitar ou não o sistema de freio automático.

Alguns veículos equipados com freio automático
Audi:
Recebe o nome de “Audi Pre Sense Plus”. Disponível no novo A8.

Mercedes Benz:
Denominado de “Pre Safe” pela montadora, está disponível no Classe S desde 2003.

Honda:
Lançado em 2003 no mercado japonês, denominado “Honda’s Collision Mitigation Brake System” (CMBS).

Equipa o modelo Inspire (que conhecemos no Brasil como o Accord). No Brasil, o CRV é comercializado com esse sistema como opcional.

Toyota:
A montadora lançou o primeiro modelo equipado com a tecnologia “Pre Collision System” (PCS) em 2004, com o Lexus LS 430 

Volvo:
O diferencial da marca sueca é o sistema denominado “City Safety”, que equipa o novo XC60, baseado no sistema de freio automático em baixas velocidades.

Subaru:
A montadora denomina sua tecnologia de “EyeSight”, sendo disponível somente no modelo Legacy á venda no mercado japonês

Conclusão
Podemos perceber que as principais montadoras de veículos de luxo já possuem modelos equipados com o sistema de freio automático, tecnologia que tem se mostrado uma grande aliada para reduzir os acidentes de trânsito.

A grande quantidade de módulos eletrônicos, juntamente aos sensores de alta tecnologia, demonstra a importância de o reparador estar sempre atento às novidades do mercado, ainda que muito provavelmente somente dentro de alguns anos esse tipo de veículo entrará na oficina independente.  

Acompanhe na próxima edição a descrição do sistema de auxílio de estacionamento, também conhecido como Park Assist, que equipa modelos como o Volkswagen Tiguan.