Nahradí kamery zpětná zrcátka vozidla?

Změna klimatu je způsobena emisemi skleníkových plynů z fosilních paliv, průmyslu, dopravy, zemědělství atd. EU si stanovila cíle pro snižování emisí skleníkových plynů do roku 2050, aby bylo dosaženo klimatické neutrality. Je zřejmé, že spotřeba energie pohonu vozidel musí být snížena, protože je stále spojena s určitou uhlíkovou stopou. Optimalizace bočních zrcátek je jedním ze způsobů, jak zlepšit energetickou účinnost vozidla. Boční zrcátka patří mezi nejdůležitější bezpečnostní prvky vozidla, protože umožňují řidiči vidět, co je za vozidlem a vpravo nebo vlevo od vozidla. Boční zrcátka však zvyšují celkový aerodynamický odpor díky jejich koeficientu aerodynamického odporu a zvětšené čelní promítané ploše.

Zlepšení aerodynamiky vozidel vede k energeticky úspornějším vozidlům. Boční zrcátka instalovaná na vnějšku vozidla poskytují výhled do strany a zezadu vozidla, ale přispívají ke zvýšení aerodynamického odporu a nežádoucímu aerodynamickému hluku a vibracím při jízdě (obrázek 1).

Obrázek 1.

Aerodynamický odpor je síla, která brání pohybu předmětu vzduchem. Oddělení proudu vzduchu způsobené bočním zrcátkem vytváří tlakový rozdíl, který způsobuje tlakový odpor. Nízkotlaká oblast za bočním zrcátkem způsobuje tlakovou brzdnou sílu, která působí v opačném směru než tažná síla (obrázek 2).

Obrázek 2

Aerodynamický odpor bočního zrcátka Fd závisí na hustotě vzduchu 𝜌vzduchu , součiniteli aerodynamického odporu bočního zrcátka cd , promítnuté přední ploše bočního zrcátka Af a druhé mocnině rychlosti vozidla v .

Fd = 1/2 𝜌air cd Af v2

K aerodynamické síle přispívá především přední plocha Af a koeficient aerodynamického odporu cd .

Síla odporu se zvyšuje s rostoucí přední plochou bočních zrcátek.

Pro zjištění aerodynamického odporu bočních zrcátek (1) (2) (3) byly provedeny různé studie pomocí simulací CDF a testů v aerodynamickém tunelu. 

Můžeme konstatovat, že boční zrcátka zvyšují celkovou aerodynamickou odporovou sílu o 2-7 procent. Závisí na velikosti čela, sklonu, úhlu vybočení, rychlosti, koeficientu odporu atd. (obrázek 3).

Obrázek 3

Konstruktéři automobilů uvažovali o výměně bočních zrcátek za kamerový systém. Pointa byla zřejmá: boční zrcátka zvětšují přední plochu, aerodynamický odpor a přispívají k nežádoucímu aerodynamickému hluku a vibracím při jízdě, takže vozidlo bez zpětných zrcátek ujede více kilometrů a bude ještě tišší při jízdě. Teprve nedávno tento koncept dohnala technologie fotoaparátu a displeje a kamery s bočním pohledem jsou nyní v Evropské unii legální. Co je však legální v EU, nemusí být legální v jiných částech světa. Tesla vyvinula digitální boční kamery, které nahradily boční zrcátka, protože Tesla chtěla nižší aerodynamický odpor, ale zjistili, že ve Spojených státech jsou legální pouze tradiční boční zrcátka, nikoli jejich digitální protějšky.

Audi E-Tron, čistě elektrické SUV, bylo jedním z prvních sériových osobních vozů na světě, které nabízelo místo zpětných zrcátek kamery. Audi je označuje jako „virtuální vnější zrcátka“ (obrázek 4).

Obrázek 4

Jak fungují boční zpětná zrcátka s kamerou? Tyto kamery zachycují snímky v reálném čase na každé straně vozidla a přenášejí je na 7,0palcové OLED obrazovky umístěné v horní části dveří, kde bývala tradiční boční zrcátka (obrázek 5).

Obrázek 5

7,0palcové OLED displeje s rozlišením 1 280 x 800 pixelů jsou vybaveny automatickým nastavením jasu a senzory přiblížení. Tato virtuální vnější zpětná zrcátka jsou nastavitelná pomocí prstů pro pohyb dotykové obrazovky namísto naklánění úhlu zrcátka. Poskytují stejný výhled jako tradiční boční zrcátka, ale umožňují přibližování a oddalování (obrázek 6).

Obrázek 6.

Protože kamera zmenšuje rozměry virtuálního vnějšího zrcátka, aerodynamický odpor a aeroakustický hluk jsou ve srovnání s tradičním zrcátkem sníženy (obrázek 7).

Obrázek 7

Audi tvrdí, že s konvenčními vnějšími bočními zrcátky dosahuje Audi e-tron koeficientu aerodynamického odporu 0,28. U volitelných virtuálních vnějších zpětných zrcátek je tato hodnota 0,27. Ve srovnání se standardními bočními zrcátky nejen snižují odpor vzduchu, ale také znatelně snižují již tak nízký hluk větru. Díky těmto řešením je koeficient aerodynamického odporu Audi e-tron téměř o 0,07 nižší než u srovnatelného vozidla s konvenčním pohonem. Při typickém profilu použití se tím zvyšuje dojezd o přibližně 35 kilometrů na jedno nabití baterie v cyklu WLTP . Audi také uvedlo, že pokud by chtěli inženýři dosáhnout stejného výsledku snížením hmotnosti, Audi e-tron by muselo ztratit půl metrické tuny (4).

Audi nabízí „virtuální vnější zpětná zrcátka“ na přání za cenu ∼1700 EUR (2022) v EU.

Nová Honda e – malé elektrické vozidlo – má místo zpětných zrcátek také kamery (obrázek 8).

Postavení 8.

Podle společnosti Bosch systém digitálních zrcátek zlepšuje celkový výhled řidiče kamionu a zároveň snižuje aerodynamický odpor a snižuje spotřebu paliva nákladního vozidla až o 2 % (5) (obrázek 9).

Obrázek 9

Elektronická zrcátka mohou bezpochyby snížit aerodynamický odpor vozidla a šetřit energii pohonu. Může se zdát, že snížení energie pohonu není velké, ale každé procento se počítá. Elektronická zrcátka poskytují řidiči mnoho výhod, jako je přiblížení obrazu, nastavení kontrastu obrazu a podobně. Jejich nevýhodou je současná vysoká cena, která se může s nárůstem masové výroby snižovat.

Zdroj: Michal Sura / Jaroslav Kmeť (MDV SR)