Tecnologia a bordo

Pneumatici smart: cosa sono e come funzionano con il 5G

Per molte persone, lo pneumatico è semplicemente un pezzo di gomma di forma circolare che vincola il proprio veicolo al terreno. In verità è molto più di questo e rappresenta uno degli aspetti e parti più importanti di un veicolo; se fino ad ora ci si doveva preoccupare principalmente di alcune caratteristiche (come la classificazione per aderenza sul bagnato, il risparmio del carburante e la rumorosità), in un futuro non troppo lontano potremmo considerare anche il suo grado di interconnessione.

La presenza infatti di sensori, di vario genere, diventerà un aspetto fondamentale parallelamente alla crescita del livello di guida autonoma delle auto. La capacità che oggi ha il guidatore di percepire le condizioni di aderenza date dalle condizioni o tipologia del manto stradale dovrà essere rilevata anche dalle automobili che saranno quindi in grado di adeguare i controlli elettronici per aumentare la sicurezza. La connettività tra i veicoli rappresenterà un aspetto fondamentale in quanto permetterà di avvisare le altre auto dotate di guida autonoma di un potenziale pericolo imminente. I sensori immersi nella mescola funzioneranno come un vero e proprio senso “tattile” smart.

Consideriamo una situazione ipotetica in cui sono presenti tanti veicoli connessi alla rete 5G, equipaggiati di pneumatici smart; il primo veicolo in marcia, tramite i vari sensori installati nella mescola della gomma oltre a quelli del veicolo stesso, è in grado di catalogare tutte le informazioni della strada e in particolare quelli relativi al pericolo di aquaplaning. Per chi non lo sapesse, l’aquaplaning è quel fenomeno che si può manifestare in caso di presenza di pozzanghere sull’asfalto: la gomma, a contatto con l’acqua, perde aderenza se non riesce a “drenare” tutta l’acqua rendendo -potenzialmente- la situazione pericolosa. La maggior parte delle vetture degli ultimi anni sono dotate di sistemi che mantengono il veicolo stabile, ma nonostante questo aspetto è ugualmente facile perdere il controllo.

Mentre ad oggi, per il guidatore, non c’è alcuna possibilità di prevedere in anticipo l’eventuale aquaplaning, in futuro potrà essere possibile con i pneumatici smart 5G (compatibili). Tornando alla nostra simulazione, il secondo e terzo veicolo potrebbero ricevere le informazioni in tempo reale e avvisare tempestivamente i guidatori dei rispettivi mezzi suggerendo di mantenere un gas costante, le mani ben salde sul volante e tutte quelle accortezze necessarie per superare l’ostacolo.

Data la velocità della rete 5G e la latenza ridossa all’osso, lo scambio di informazioni sarà molto veloce e nel giro di poche frazioni di secondi si potranno ricevere tutti i dati. Naturalmente gli esempi riportati sono situazioni limite, un qualsiasi ostacolo lungo il proprio tragitto potrebbe venir segnalato automaticamente in tempo reale garantendo una sicurezza decisamente superiore su strada.

L’applicazione del 5G nel caso dell’aquaplaning è data dal sistema EasyRain Digital Aquaplaning Information (DAI) che sfrutta la rete per prevedere e segnalare in anticipo il pericolo. Si tratta di un sensore virtuale predittivo che elabora le informazioni di dinamica del veicolo disponibili (come ad esempio la forza longitudinale, quella laterale e lo slittamento degli pneumatici) per poi calcolare le correzioni necessarie per superare l’ostacolo in sicurezza. I livelli di avviso di DAI sono tre e definiscono progressivamente il grado di pericolosità: Warning! Wet Road, Danger! Wet Road e Alert! Aquaplaning. Il sensore DAI apre le porte a nuove funzionalità ADAS, come la Wet Mode Information, la disattivazione della guida assistita e l’Adaptive Wet Cruise Control.

La tecnologia V2X (Vehicle – to – everything communication), quella che appunto consente ai sensori degli pneumatici di condividere informazioni, non è del tutto nuova ma ancora in corso di sviluppo e di implementazione nel settore dell’automotive. Solo alcuni modelli, ad oggi, ospitano questa tecnologia che permette di “parlare” con l’infrastruttura, altri veicoli e ulteriori apparati. Considerando l’idea di una rete 5G espansa e capillare sul territorio, e quindi anche delle strade maggiormente trafficate, i veicoli connessi potranno scambiarsi moltissime informazioni ad altissima velocità.

Se l’esempio dell’aquaplaning non è abbastanza convincente, immaginate di conoscere in anticipo dove sarà presente un fondo ghiacciato prima ancora di approcciarlo oppure dove saranno presenti eventuali buche che potrebbero compromettere la solidità del vostro cerchione. Tutte situazioni che potrebbero avverarsi con pneumatici smart dotati di sensori all’avanguardia.

Modelli disponibili

Ad oggi, Pirelli è uno dei produttori ad avere a listino pneumatici con tecnologia smart nati dalla collaborazione tra Ericsson, Audi, Tim, Italdesign e KTH. Conosciuta con il nome di Cyber Tyre, si tratta di una tecnologia che raccoglie informazioni durante le fasi di rotolamento. La lettura avviene grazie a una serie di sensori inseriti direttamente all’interno dello pneumatico, e in grado anche di misurare con precisione parametri come la distanza percorsa e la ripartizione del carico all’interno del mezzo. Presentati nel 2019 in occasione del “The 5G Path of Vehicle-to-Everything Communication”, sono stati commercializzati solo di recente e come primo equipaggiamento di una esclusiva supercar ibrida inglese: McLaren Artura.

Non solo Pirelli, tuttavia, si è inserita nel mercato, anche Bridgestone con Microsoft ha sviluppato il sistema TDMS (Tyre Damage Monitoring System), tecnologia pensata a garantire una maggior sicurezza alla guida. Analogamente alla soluzione del marchio italiano, TDMS opera per anticipare le situazioni di pericolo; può essere considerata come un’evoluzione del sistema Tyre Pressure Monitoring System (TPMS), tecnologia deputata al controllo della pressione degli pneumatici, divenuta obbligatoria per le auto costruite dal 2012 in poi. La differenza tra i due sistemi è chiara e riguarda la quantità di informazioni raccolte e trasmesse.

Alla base del funzionamento del sistema c’è il cloud framework Microsoft Connected Vehicle Platform (MCVP); i dati trasmessi sfruttano i sensori già presenti nel veicolo, senza la necessità di dover installare un ulteriore hardware. Il funzionamento è più semplice di quanto si possa immaginare: il sistema ideato da Bridgestone utilizza algoritmi per rilevare danni alla superficie del battistrada dello pneumatico.

McLaren Artura

Come anticipato nel precedente paragrafo, Pirelli Cyber Tyre trovano la loro applicazione come primo equipaggiamento a bordo di Artura, la prima ibrida del brand inglese di supercar. Con Cyber Tyre, il conducente riceve una sorta di “carta di identità” dello pneumatico installato conoscendo in tempo reale tutti i maggiori aspetti. Le informazioni, come temperatura e pressione, sono monitorate costantemente e rilevate con una maggiore precisione rispetto ai sensori tradizionali applicati valvola. Il flusso dati viene elaborato da un software realizzato da Pirelli e integrato nell’elettronica dell’auto; alcune informazioni vengono visualizzate sul cruscotto e sul display centrale, altre invece sono utilizzate dai sistemi elettronici del veicolo per calibrare eventuali avvisi e messaggi di allerta.

Federicovecchio.com

Nel caso specifico di Artura, alcune funzioni sono state previste per l’utilizzo specifico in pista; è possibile, ad esempio, conoscere in tempo reale la temperatura della gomma, come modificare la pressione per ottenere un miglior grip oppure quando dover rallentare per evitare un’usura eccessiva. Si tratta di un vero e proprio aiuto virtuale, una sorta di ingegnere interconnesso sempre a disposizione.

La tecnologia Cyber Tyre a bordo di Artura è prevista nelle dotazioni P Zero e P Zero Winter. Entrambi i modelli, riconoscibili dal marchio MC-C che indica lo specifico sviluppo per McLaren, sono in grado di offrire prestazioni elevate in tutte le condizioni. La dotazione estiva utilizza misure 235/35Z R19 per l’asse anteriore e 295/35 R20 per quello posteriore. Il battistrada è asimmetrico così da assicurare un elevato controllo in tutte le condizioni. Proprio in virtù dell’utilizzo in pista, Pirelli ha ideato anche P Zero Corsa, sempre con tecnologia Cyber Tyre, nati dall’esperienza di Pirelli nel mondo delle corse.

Federicovecchio.com

Sviluppo e adozione su larga scala

I principali produttori di pneumatici hanno dichiarato di essere interessati alla tematica e che in futuro saranno disponibili sicuramente ulteriori modelli. Se al momento non si tratta di un vero e proprio problema considerata la quasi assenza di sistemi interconnessi (V2X), è lecito chiedersi come interagiranno i veicoli del futuro tra di loro e come verranno interpretate le informazioni. Esisterà un database accessibile a qualsiasi veicolo di qualsiasi produttore simile al TMC (Traffic Message Channel)? Al momento questo aspetto non è stato definito e la strada è sicuramente ancora molto lunga.

La crescita del mercato degli pneumatici smart per autoveicoli è influenzata da diversi fattori come le rigorose normative governative relative all’ambiente e alla sicurezza nei veicoli, la crescente adozione della tecnologia 5G e i progressi nella gestione delle flotte. Secondo una recente analisi di mercato di globenewswire, si prevede che il mercato globale degli pneumatici smart per autoveicoli raggiungerà i 110,39 miliardi di dollari entro il 2026, con un tasso di crescita annuale composto del 6,20% durante il periodo di previsione 2021-2026.