Auto a guida autonoma: i sistemi di sterzo saranno a prova di avaria?

Il mondo pullula di auto a guida autonoma impiegate in intense attività di test nei Paesi dove hanno l'autorizzazione di circolare con o senza un collaudatore al volante (sai che la California è il primo Paese che ha dato l'ok ai test pubblici delle auto robot? Leggi qui le novità dal 2018). Per conoscere cosa c'è dietro alla capacità delle auto di guidare – e sterzare – da sole siamo andati a Tychy (Polonia), dove sorge uno dei fiorenti poli automotive d'Europa e dove la Nexteer (azienda globale specializzata di EPS, gli sterzi elettrici) ha sino adesso investito più di 100MIL di $. Una visita esclusiva per pochi addetti nel centro R&D dove vengono progettati, testati e prodotti i più recenti sistemi di sterzo elettrici che comunicano con i sistemi ADAS. Nel nostro viaggio abbiamo visto qual è lo stato dell'arte dei sistemi di servo assistenza alla guida attraverso i sistemi EPS su cui si sta concentrando la ricerca dei principali produttori OEM come Nexteer.

I SISTEMI HPS ED EHPS Quando si sente parlare di test sulle auto a guida autonoma forse non si percepisce abbastanza il peso dell'enorme ricerca che ruota attorno a un sistema di sterzo, così presso Tychy i tecnici Nexteer ci hanno mostrato quanta strada l'innovazione nei sistemi di sterzo è stata fatta per raggiungere la guida autonoma di livello 4 e 5. Con le auto nuove siamo abituati ormai ai sistemi di assistenza alla guida, come il Lane Keep Assist (che corregge la traiettoria e tiene l'auto nella carreggiata) o al Park Assist che controlla il volante durante le manovre di parcheggio – in questo video puoi vedere come funziona, in realtà però non tutti i sistemi sterzanti sono uguali ecco perché prima di parlare di guida autonoma è opportuno spulciare le differenze e i vantaggi dei diversi sistemi di sterzo che equipaggiano le auto in circolazione. Da quando il volante dell'auto era “pesante” come la ruota di un frantoio ne è passato di tempo e il più grande traguardo nell'assistenza alla guida fu raggiunto proprio dai sistemi HPS (Hydraulic Power Steering). Il sistema idraulico che utilizza la potenza continua del motore termico per azionare la pompa e alleggerire lo sforzo al volante rubando un bel po' di rendimento. È un sistema che ha lasciato spazio ai più sofisticati sistemi EHPS (Electro Hydraulic Power Steering), dove invece del motore termico, la pompa idraulica è azionata da un motore elettrico.

L'EPS E I PRIMI SISTEMI DI AUSILIO ALLA GUIDA Con l'avvento dei primi sistemi di assistenza alla guida anche i sistemi sterzanti hanno ceduto il passo all'efficienza dei sistemi EPS (Electro Power Steering) dove il servosterzo elettrico si attiva per ridurre lo sforzo lo solo quando serve e apre la strada alla guida autonoma di livello 3, 4 e 5 – scopri qui quanti livelli di guida autonoma esistono e cosa cambia. Il sistema EPS rispetto alle precedenti soluzioni idrauliche fa risparmiare mediamente 0,5 litri di carburante ogni 100 km e riduce la quantità di emissioni di 8 g/km. Per dare un'idea del contributo che un singolo componente come il servosterzo elettrico può dare all'ambiente e alle tasche degli automobilisti ci hanno spiegato che con i soli sistemi EPS Nexteer montati sulle auto in circolazione sono state risparmiate 40 milioni di bottiglie d'acqua riempite di carburante. Un'enormità se si pensa che Nexteer equipaggia con 50 milioni di EPS 9 truck su 10 in America e 1 auto su 4 in Europa con cui si potrebbe coprire 213 mila 605 volte l'altezza della Torre Eiffel. Le funzionalità dei sistemi EPS Nexteer non si fermano all'ecologia, infatti è grazie al lavoro dei ricercatori e tester (oltre 80 ingegneri assunti negli ultimi due anni nell'impianto di Tychy e altri 150 professionisti entro il 2020) che i sistemi EPS diventano uno dei nodi cruciali per la guida autonoma di livello 3 o superiore. Ma la domanda che tutti si pongono è Cosa succede se l'auto ha un guasto improvviso?

CRITICITA' DELLA GUIDA AUTONOMA: RITORNO ALLA GUIDA MANUALE Il livello 3 della guida autonoma è quello attualmente più interessato alla ricerca e ai test poiché deve garantire una transizione sicura e intuitiva dal controllo manuale di chi è al volante al controllo dell'auto e viceversa. Poiché nelle sperimentazioni è stato verificato che la fase più critica è quella in cui il conducente deve riprendere il controllo dell'auto dopo aver abbassato la soglia di attenzione, sicuro che l'auto fosse in grado di fare tutto da sé. Attualmente si sta lavorando, a livello internazionale, alla nuova versione della ECE 79 che fornisce disposizioni uniformi relative all'omologazione dei veicoli per quanto riguarda lo sterzo. Gli interrogativi sul tavolo sono molteplici: cosa deve succedere in caso di avaria? L'auto dovrà lasciare immediatamente il controllo al guidatore o “accompagnarlo” per alcuni secondi in modo che possa “sentire” la dinamica del veicolo e successivamente reagire al meglio? Ci sarà il tempo necessario? Cosa succederà quando, probabilmente, l'auto guiderà da sola ma lo sterzo non girerà di continuo davanti al rilassato passeggero – per evitare un effetto di fastidio e nausea – e ci sarà la necessità di intervenire? Come faremo a capire dove sono le ruote? Insomma, ogni singolo componente/aspetto della guida autonoma richiede profondi studi e confronti, perché il cambio sarà epocale ma veloce. Tanto da far diventare le principali aziende del settore automotive delle specie di “new start-up” alla ricerca di soluzioni nuove per nuove sfide.

CRITICITA' DELLA GUIDA AUTONOMA: I GUASTI In tutto questo contesto nasce l'impegno di Nexteer nello sviluppare soluzioni ad elevata integrazione tra guidatore e controllo automatizzato e sistemi che abbiano un basso livello di Fail-Operational, cioè quelle situazioni in cui l'auto deve garantire un minimo livello di funzionalità dopo un'avaria. È concettualmente il metodo della ridondanza che tiene in volo aerei anche quando uno o più sistemi di bordo sono in avaria. L'EPS Fail-operational di Nexteer è stato selezionato per diversi esperimenti di importanti flotte di veicoli automatizzati come le Chrysler Pacifica di FCA e Waymo, leggi qui tutto sull'accordo tra FCA e la Controllata di Google sta già sperimentando la guida autonoma di livello 5 con un Fail-Op quasi ridotto allo zero  – tutti gli EPS Nexteer vengono testati al 100% nelle varie fasi di montaggio e sottoposti a diversi stress test in numerose condizioni estreme – che ha richiesto 6 mesi di sviluppo. Il motore elettrico di questo EPS sembra il classico motorino usato nei vari prodotti Nexteer (prodotto da aziende partner in Taiwan, Slovenia e Polonia) ma al suo interno nasconde il vero segreto: il cuore del sistema è infatti diviso in due ed in caso di avaria di una parte, l'altra sarebbe in grado di garantire un livello di servoassistenza utile a gestire l'auto per il tempo necessario. Anche i sensori di coppia e le unità di calcolo sono ridondanti (vedi foto), inoltre l'EPS è in grado di resistere – si spera – agli attacchi informatici. Il sistema è stato destinato ai test sui primi 30 veicoli ad aprile 2017, seguiti poi da una flotta di 500 auto. Altri 1600 veicoli sono previsti nel periodo 2018-2019 insieme ad altri progetti su flotte in via di definizione per 10mila veicoli con altri partner.

NEXTEER ED IL MAROCCO Nexteer Automotive è una società globale affermata nei sistemi intelligenti di ausilio alla guida che opera nel settore dei sistemi sterzanti e di trasmissione per i principali Costruttori OEM tra cui BMW, Fiat Chrysler, Ford, General Motors, PSA  Toyota e Volkswagen e molte Case automobilistiche in India e China. L'azienda ha 24 stabilimenti produttivi, 3 centri di sviluppo ingegneristico e 14 centri per l'assistenza strategicamente situati in Nord e Sud America, Europa e Asia, tra cui proprio il polo tecnologico di Ricerca e Sviluppo che abbiamo visitato a Tychy in Polonia. È in corso di realizzazione un nuovo stabilimento produttivo a Kenitra, in Marocco dove Nexteer, inizialmente, si dedicherà alla produzione di sistemi di servosterzo elettrico a pignone singolo prevedendo in futuro l'estensione anche ai componenti per la trasmissione. Il nuovo stabilimento di 18 mila metri quadrati sarà il primo dell'azienda in Africa; la cerimonia di posa della prima pietra è prevista per fine marzo 2018 e quando inizierà la produzione, nel 2019, la struttura rappresenterà il 25^ stabilimento a livello globale di Nexteer. Il Marocco è un paese da tenere d'occhio perché tantissime aziende dell'automotive stanno investendo li  – PSA e Renault per esempio -, grazie alle politiche messe in campo dal re Mohammed VI che ha introdotto numerose e cospicue agevolazioni fiscali che mirano ad incentivare l'occupazione, specialmente nel Nord del Paese. Un'attenzione particolare è destinata anche alla formazione per la creazione di profili qualificati ed in grado di aumentare la qualità del lavoro, le competenze e di conseguenza le opportunità di impiego. La posizione strategica del Marocco, e le sue buone infrastrutture, permettono di raggiungere in modo facile ed economico i Paesi dell'Ovest Europa. Siate quindi certi che sentiremo parlare sempre più del Marocco e della sua Atlantic Free Zone.