Pidurisüsteemid: intelligentsete sõidukite viimane ohutuskiht

Tänapäeva autotööstuse tähelepanu keskpunktis on aku ohutus, autonoomsed juhtimise domeenikontrollerid ja arvutusvõimsus. Need on pealkirjatehnoloogiad-"ülemised kihid", mis tõmbavad tähelepanu ja investeeringuid.

Kuid sõiduki ohutusarhitektuuri vaatenurgast ei määratle need ülemised kihid tõelist ohutuse piiri. See on määratletudtäitmiskiht-füüsilised süsteemid, mis panevad auto tegelikult tegema seda, mida kästakse.

Selle täitmiskihi keskmes on pidurisüsteem.

Olgu selleks L{0}} juhiabi või täielikult autonoomne sõit, iga aeglustamine ja peatumine sõltub lõpuks ühest süsteemist. Olenemata sellest, kui intelligentseks otsustamine- muutub, on lõpliku füüsilise toimingu jaoks-sõiduki aeglustamine- siiski vaja pidurikomponente, mis töötavad iga kord usaldusväärselt.

Selles artiklis käsitletakse tänapäevaste pidurisüsteemide inseneri tegelikkust: miks need on muutunud keerukamaks, kus peituvad tegelikud riskid ja kuidas tootjad nendega tegelevad.

Traditsioonilised pidurisüsteemid olid suhteliselt lihtsad. Hüdraulika tee oli selge: pedaal peasilindrist pidurisadulani. Jõuülekanne oli otsene. Rikkerežiimid olid etteaimatavad ja hästi mõistetavad.

Kaasaegsed sõidukid, eriti hübriidid ja täis-EV-d, on seda pilti täielikult muutnud.

Tänapäeva pidurisüsteemides on kolm erinevat aeglustusallikat:

1. Regeneratiivpidurdus
Veomootor tagab tagurpidi pöördemomendi, aeglustades sõidukit ja taastades energiat. See on tundlik, kulumisvaba-ja tõhus,-kuid sellele kehtivad ka piirangud. Kui aku on peaaegu täis laetud, kui temperatuur langeb või kui mootor või aku siseneb termokaitsesse, väheneb regeneratiivpidurdusvõime või kaob see täielikult.

2. Mehaaniline hõõrdpidurdus
See on traditsiooniline hüdrosüsteem. See toimib endiselt ülima turvalisuse tagavarana, mis suudab sõiduki peatada olenemata aku olekust või temperatuurist. Selle tugevused seisnevad laias kohanemisvõimes, kuid soojusjuhtimine on endiselt kriitiline tegur.

3. Pidur-juhtmesüsteemidega-
Elektrooniliselt juhitav pidurdamine võimaldab täpselt jaotada jõudu ja integreerub otse autonoomsete juhtimisaasadega. Pedaal ei ole enam mehaaniliselt pidurisadulatega samal viisil ühendatud,-selle asemel tõlgendab süsteem juhi või ADAS-i sisendit ja rakendab vastavalt sellele pidurdusjõudu.

Need kolm elementi ühendavad seda, mida insenerid nimetavad asegatud piduriarhitektuur. Keerukus toob olulisi eeliseid tõhususe ja juhtimise osas, kuid toob kaasa ka uusi inseneriprobleeme, mida puhtalt hüdraulilistes süsteemides ei esinenud.

Segasüsteemis on insenertehniline põhiküsimus otsene: kuidas tagada sujuv ja etteaimatav pidurdamine kõikides töötingimustes?

Piduri segamise juhtimine

Tavatingimustes eelistab süsteem regeneratiivpidurdust ja kasutab hõõrdpidurdust ainult vajaduse korral. Kuid kui regeneratiivvõimsus langeb-kõrge SOC, külma ilma või ABS-i sekkumise tõttu-, peab süsteem sujuvalt lülituma mehaanilisele pidurdamisele. Kui see üleminek pole täpselt häälestatud, kogeb juht aeglustus järsku muutust. See pole ainult mugavuse küsimus. Ebajärjekindlad üleminekud võivad mõjutada peatumisteekonda ja juhi enesekindlust.

Pedaalitunde lahtisidumine

Juhtmega-pidavate-piduritega ei ole see, mida juht pedaali vajutades tunneb, otseselt pidurdusjõuga seotud. Pedaalisimulaator genereerib takistuse ja sõiduomadused. Selle õigeks muutmine nõuab põhjalikku kalibreerimist temperatuurivahemike, sõidukite koormuse ja kiiruste lõikes. Kehv kalibreerimine põhjustab levinud kaebusi: surnud tsoon pedaali algkäigul, mittelineaarne reaktsioon või tagasiside viivitus hädaseiskamisel.

Reageerimisaeg

ADAS-i funktsioonide puhul, nagu automaatne hädapidurdus, on millisekundid olulised. Pidurisüsteemi reaktsiooniaeg mõjutab otseselt seda, kas kokkupõrge toimub või seda välditakse. Kaasaegsed süsteemid peavad tekitama rõhku kiiresti ja korratavalt, mis seab nõudlikud nõuded nii käivitusriistvarale kui ka juhtimisalgoritmidele.

Kuumus, mass ja hõõrdumise piirid

• Kõigist pidurdusriskidest on piduri tuhmumine endiselt üks kriitilisemaid. Pideva tugeva pidurdamise korral hõõrdepinnad kuumenevad, hõõrdetegur langeb ja peatumisteekond pikeneb oluliselt. Rasketel juhtudel kogevad juhid pedaali käigu märgatavalt pikenemist enne, kui sõiduk aeglustub.
• EV-de ja hübriidide puhul on olukord nõudlikum kui tavasõidukite puhul. Akukomplekti lisamine suurendab sõiduki massi-sageli mitmesaja kilogrammi-, mis suurendab kogu kineetiline energia, mis tuleb pidurdamisel hajuda. Samal ajal võib regeneratiivpidurdus ekstreemsetes tingimustes ootamatult väljuda, sundides mehaanilisi pidureid täiskoormusega toime tulema ilma hoiatuseta.

See tähendab, et soojusvõimsus ja soojuse hajumine ei ole enam teisejärgulised. Rootori disain, jahutustee optimeerimine ja materjali valik mõjutavad otseselt seda, kas süsteem töötab ohutult pikkadel laskumistel või korduvatel suurel{1}}kiirusel peatumisel.

 

Kui elektroonika võtab võimust: üleminek funktsionaalsele ohutusele

 

Kui{0}}traadiga-pidurdamine muutub tavalisemaks, muutub töökindluse olemus. Mehaanilised rikkerežiimid on üks asi. Elektroonika- ja tarkvararikked on teine.

Funktsionaalse ohutuse lähenemisviis eeldab süsteemi käitumise ettenägemist, kui asjad lähevad valesti.

Tüüpilised rikkerežiimid, millega tuleb tegeleda, on järgmised:

• Kontrolleri rike
• Toiteallika katkestus
• Komponentidevahelise side katkemine
• Anduri vead

 

Redundantsus on standardne reaktsioon. Levinud strateegiad hõlmavad kahe-kontrolleri arhitektuuri, sõltumatuid toiteallikaid (12 V pluss 48 V või isoleeritud varukoopiaid) ja eraldi hüdroahelaid. Eesmärk on kõrvaldada üksikud tõrkepunktid.

Pidurisüsteemide puhul on funktsionaalsed ohutuseesmärgid tavaliselt vastavusesASIL-D, mis on standardis ISO 26262 määratletud kõrgeim tase. See tähendab, et süsteem peab tuvastama vead ja säilitama ohutu töö,-nt säilitama põhilised pidurdusvõimed isegi siis, kui täiustatud funktsioonid pole saadaval.

Põhiline kaubandus-

Praktikas ei ole pidurisüsteemi kujundamisel ühtset "õiget" lähenemisviisi. Erinevad tootjad teevad erinevaid valikuid sõltuvalt sõiduki asukohast ja turu ootustest.

Üks lähenemine kaldub pooleohutus-eelkõige: suurendage mehaanilisi pidureid, ehitage juurde täiendav soojusvaru ja nõustuge veidi madalama regeneratsioonitõhususega. See kipub ilmnema esmaklassiliste mudelite ja{1}}jõudlusele orienteeritud sõidukite puhul.

Teine lähenemisviis seab esikohaleenergiatõhusus: maksimeerida regeneratiivpidurduse kasutamist, minimeerida mehaanilise pidurduse sekkumist ja leppida äärmuslikes oludes väiksemate jõudlusvarudega. See annab parema sõiduulatuse ja väiksema pidurite kulumise, kuid nõuab hoolikat võimekuse piiride haldamist.

See on klassikaline inseneri{0}}vahetamineohutusvaru ja süsteemi tõhusus. Õige tasakaal sõltub täielikult sõiduki kasutusotstarbest ja jõudluse eesmärkidest.

Kuhu pidurisüsteemid liiguvad

Mitmed suundumused kujundavad järgmise põlvkonna pidurisüsteeme.

• Täispidur-juhtmega-

Pedaali ja täiturmehhanismide täielik lahtiühendamine on muutumas standardseks. See eemaldab mehaanilised piirangud ja avab uued võimalused juhtimiseks ja integreerimiseks.

• Integratsioon autonoomse juhtimisega

Pidurdamisest on saamas laiema autonoomse sõidu arhitektuuri põhiline täitmiskiht. Käskude latentsus, käivitamise järjepidevus ja tõrkekäsitlus on nüüd määratletud üldise ADAS-i ohutusjuhtumi osana.

• Tarkvara-määratletud omadused

Pidurdustunnet ja reaktsiooni ei pea enam tootmisel fikseerima. Kalibreerimisvärskendusi saab edastada õhu kaudu, mis võimaldab tootjatel täpsustada omadusi pärast seda, kui sõidukid on juba teel.

• Soojusjuhtimine kui esmane distsipliin

Kuna sõidukid muutuvad raskemaks ja regeneratiivne pidurdamine tekitab muutuvaid termilisi koormusi, muutub piduritemperatuuride juhtimine tagantjärele mõtlemise asemel keskseks disaininõudeks,{0}}eriti raskemate sõidukite ja jõudlusrakenduste puhul.

Kõigi nende muudatuste tõttu jääb pidurisüsteemi põhiroll muutumatuks.

Kõige ekstreemsemates oludes-olgu see äkiline takistus, süsteemirike või muu juhitavuse kaotamine,-peavad pidurid siiski sõiduki kontrollitult peatama. See on viimane turvasilmus. Ükski ülemiste kihtide intelligentsus ei suuda kompenseerida selle taseme ebaõnnestumist.

Kuna sõidukid muutuvad targemaks ja elektrifitseeritumaks, muutub pidurisüsteem küpsest, hästi{0}}arusaavast komponendist keerukaks tarkvarast{1}}sõltuvaks alamsüsteemiks. Inseneri panused on suuremad. Integratsiooniprobleemid on suuremad. Kuid selle aluseks olev nõue ei ole muutunud: kui juht või süsteem kutsub peatuma, peab sõiduk iga kord usaldusväärselt peatuma.

Teave ettevõtte SY-PARTS kohta
SY-PARTS on spetsialiseerunud hüdrauliliste piduriosadele ülemaailmse autotööstuse järelturu jaoks. Meie tähelepanu keskmes on peasilindrid, rattasilindrid, pidurisadulad ja nendega seotud koostud-põhikomponendid, mis moodustavad iga pidurisüsteemi mehaanilise selgroo, olenemata sellest, kui intelligentseks sõiduk muutub. Toodame ühtsete kvaliteedistandardite järgi