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Rôle des systèmes de freinage dans la technologie de conduite autonome
Les systèmes de freinage sont essentiels pour la sécurité des voitures autonomes. Les capteurs détectent les dangers, mais les freins arrêtent la voiture. Dans la circulation, de bons freins assurent un mouvement fluide ou des arrêts sûrs.
Le lien entre le contrôle de la voiture et les freins est clair. Les algorithmes commandent les freins, qui doivent bien fonctionner pour le contrôle automatique et manuel.
Les véhicules autonomes recherchent un freinage constant. Des entreprises comme Waymo et Tesla s'assurent que les freins s'intègrent aux systèmes de sécurité pour un arrêt sûr.
Aux États-Unis, les régulateurs vérifient les freins avant que les voitures ne soient sur la route. Les entreprises surveillent les performances de freinage pour garantir la sécurité à mesure que de plus en plus de voitures se conduisent seules.
Principes fondamentaux des systèmes de freinage pour véhicules autonomes
Les systèmes de freinage sont essentiels à la capacité d'un véhicule autonome à s'arrêter en toute sécurité. Comprendre comment actionner et appliquer les freins, ainsi que comment utiliser des capteurs pour mesurer les performances, garantit que les véhicules autonomes s'arrêtent en toute sécurité. Les concepteurs souhaitent que toutes les deux applications de freinage soient identiques, quel que soit le véhicule ou la vitesse ; qu'elles refroidissent rapidement et fournissent des informations de diagnostic claires pour aider aux décisions prises par le système de contrôle électronique.
Composants principaux : plaquettes de frein, disques de frein, étriers de frein et liquide de frein
Les plaquettes de frein ralentissent le véhicule en frottant contre les disques de frein. Les ingénieurs choisissent des matériaux de plaquettes durables pour diverses températures.
Les disques de frein absorbent la chaleur lors des freinages. Les disques légers et ventilés réduisent le poids et empêchent la surchauffe.
Les étriers de frein exercent une pression sur les plaquettes. Les étriers fixes offrent un contrôle, tandis que les étriers flottants permettent d'économiser du poids.
Le liquide de frein transmet la force du maître-cylindre aux roues, nécessitant un point d'ébullition élevé et une propreté pour un freinage constant.
Pour plus de détails, consultez unguide pratique sur la mécanique du système de freinage. Il couvre les maîtres-cylindres, les servofreins et le liquide.
La préférence des plateformes autonomes pour les freins à disque par rapport aux freins à tambour est la suivante
La plupart des véhicules autonomes (VA) préfèrent les freins à disque car ils refroidissent plus rapidement et résistent mieux à l'évanouissement que les freins à tambour ; par conséquent, les freins à disque seront utilisés pour la majorité du système de freinage d'un VA. Cependant, certains VA peuvent encore utiliser des freins à tambour sur l'essieu arrière pour des raisons économiques et peuvent avoir des problèmes de performance lorsqu'ils sont utilisés intensivement, c'est pourquoi les freins à tambour ne sont presque jamais utilisés comme système de freinage principal d'un véhicule.
Comment l'ABS s'intègre aux systèmes de contrôle autonomes
L'ABS empêche le blocage des roues et maintient la maniabilité du véhicule lors de freinages brusques, considéré comme une fonction de sécurité de base.
L'ABS envoie des données de vitesse de roue aux contrôleurs du véhicule, se combinant avec le LiDAR, le radar et les caméras pour des ajustements de freinage en temps réel.
Les concepteurs équilibrent l'ABS et le freinage autonome, garantissant la sécurité même en cas de défaillance des capteurs.
Intégration des capteurs et des logiciels avec les systèmes de freinage
Le système de freinage moderne utilise des capteurs et des logiciels. Le LiDAR, le radar et les caméras aident à décider de la force et du moment du freinage. Ce système doit être rapide, prévisible et tolérant aux pannes pour la sécurité.
Comment le LiDAR, le radar et les caméras informent les décisions de freinage
L'imagerie 3D fournie par le LiDAR donne aux algorithmes des informations sur les objets en termes de distance et de forme pour aider à déterminer la quantité de force de freinage requise.
Le radar collecte des données de vitesse lorsque la visibilité est mauvaise, ce qui est important pour déterminer combien de force de freinage appliquer et quand.
Les caméras collectent des informations supplémentaires (par exemple, feux de circulation, piétons, etc.) sur l'environnement, ce qui fournit des détails supplémentaires sur la manière dont le système global comprend son environnement. La combinaison de données provenant de différents capteurs (fusion de capteurs) réduit les erreurs dans les décisions de freinage et améliore l'intégration des composants d'un système.
Systèmes de freinage par câble et redondance logicielle
Les systèmes de freinage par câble utilisent des commandes électroniques pour un freinage plus rapide et plus précis.
Pour la sécurité, il existe une redondance logicielle et des dispositifs de sécurité, garantissant les fonctions de freinage même en cas de défaillance.
Traitement des données en temps réel pour le freinage d'urgence
Les arrêts d'urgence nécessitent une action rapide. Le freinage en temps réel exige un traitement rapide des données pour des arrêts sûrs.
Des plateformes comme NVIDIA Drive exécutent ces processus, en priorisant les messages de freinage.
Les tests évaluent la vitesse de réaction du système, confirmant des arrêts sûrs dans des situations réelles.
Capacité | Capteur principal | Force | Rôle dans le freinage |
Distance et forme | LiDAR | Géométrie 3D haute résolution | Calculer la distance d'arrêt et les contours des objets pour un freinage précis |
Vitesse et vitesse de rapprochement | Radar | Mesure de vitesse fiable par tous les temps | Fournir des données de vitesse de rapprochement pour définir la force de freinage et éviter les collisions |
Contexte sémantique | Caméras | Classification des objets et compréhension de la scène | Identifier les piétons, les feux de circulation et les lignes de voie pour décider de la nécessité de freiner |
Contrôle d'actionnement | Freinage par câble (Brake-by-wire) | Contrôle électronique rapide du couple | Exécuter les profils de freinage planifiés avec précision et répétabilité |
Couches de sécurité | ECU et capteurs redondants | Chemins de basculement indépendants | Maintenir la fonction de freinage en cas de défaillances partielles via redondance logicielle |
Réponse déterministe | Calcul en périphérie + RTOS | Traitement à l'échelle de la milliseconde | Assurer le freinage en temps réel les décisions respectent les exigences de temps |
Validation des performances et de la sécurité du freinage
Les tests et la validation sont essentiels pour la confiance dans le freinage autonome. Les ingénieurs vérifient la distance d'arrêt, le temps d'arrêt et la vitesse de décélération de la voiture. Ils examinent également la constance du freinage.
Afin de comparer les moyens, des tests de freinage d'urgence seront effectués dans des conditions contrôlées, dans des lieux tels que M-City, pour des facteurs incluant les performances et la chaleur du freinage, confirmant les exigences de visa pour les pièces.
Plusieurs types de tests seront effectués. Par exemple, les simulations nous permettent de tester plusieurs conditions et de modifier les spécifications numériques avant de les mettre en œuvre.
Les tests seront effectués avec des véhicules réels sur des routes publiques, fournissant des informations sur ce qui fonctionnera le mieux dans des conditions routières typiques et comment améliorer nos produits, en veillant à ce qu'ils respectent les normes FMVSS et NHTSA en matière de fiabilité et de sécurité.
Chaque État a développé des réglementations qui régissent les tests des voitures autonomes afin de garantir que les fabricants fourniront des données d'accident et des preuves que leurs systèmes sont fiables. Par conséquent, les fabricants doivent fournir des informations ou des données issues de tests ou de simulations pour prouver leur conformité aux réglementations de l'État, ce qui permet une méthode rationalisée de surveillance et de contrôle.
Considérations de maintenance pour les flottes autonomes
Les flottes autonomes nécessitent une maintenance minutieuse du matériel et des logiciels. La télématique et les modèles prédictifs aident à éviter les pannes. Les gestionnaires de flotte utilisent les données pour la planification et les audits.
Surveillance de l'usure desplaquettes de freinet des disques avec la télématique
Les systèmes de télématique suivent l'usure des freins, vérifiant l'épaisseur des plaquettes et la consommation d'énergie. Des alertes indiquent quand les freins nécessitent une attention.
Les diagnostics à distance repèrent les disques irréguliers ou les étriers desserrés, ce qui est crucial pour les navettes et les fourgonnettes électriques.
Les navettes et fourgonnettes électriques utilisent le freinage par récupération, ce qui réduit l'usure des plaquettes de frein, mais les freins à friction sont toujours nécessaires en cas d'urgence.
Gestion et intervalles d'entretien du liquide de frein
Le liquide de frein absorbe l'humidité et perd son point d'ébullition. Des vérifications régulières sont cruciales pour la sécurité. Les flottes purgent le liquide de frein tous les deux à trois ans.
Des rappels automatisés maintiennent la maintenance à jour. Les journaux d'entretien enregistrent les changements de liquide et les résultats pour les régulateurs.
La maintenance prédictive prévient les défaillances
La maintenance prédictive utilise l'apprentissage automatique sur la télémétrie pour prévoir les défaillances de pièces et suivre l'état des capteurs.
L'analyse détecte la dégradation, permettant au logiciel de limiter le fonctionnement du véhicule ou de demander un entretien.
Zone de maintenance | Entrées télémétriques clés | Intervalle typique | Action de la flotte |
Plaquettes de frein | Épaisseur des plaquettes, nombre d'actions, énergie par arrêt | Variable ; remplacer lorsque le seuil est atteint | Planifier le remplacement, enregistrer le service |
Disques de frein | Signatures de vibration, mesures de faux-rond, pics de température | Inspecter lors du remplacement des plaquettes ou si des alertes surviennent | Refaire la surface ou remplacer, mettre à jour l'historique du rotor |
Liquide de frein | Teneur en humidité, tests du point d'ébullition | Tous les 2-3 ans ou selon le fabricant d'équipement d'origine (OEM) | Purger et remplir, documenter dans la plateforme |
Santé des capteurs et de l'ABS | Variance de la vitesse des roues, codes d'erreur, interruptions de signal | Surveillance continue avec validation périodique | Exécuter des diagnostics, réparer ou remplacer des pièces |
Maintenance prédictive | Télémétrie historique, données environnementales, âge des composants | Mises à jour continues des modèles | Prioriser les réparations, réduire les temps d'arrêt |
Défis opérationnels et implications pour la sécurité publique
Les véhicules autonomes (VA) sont confrontés à des défis tels que la constance des performances de freinage, nécessitant de gérer les routes verglacées et les fortes pluies. Cela exige un contrôle adaptatif pour réduire les risques.
Les capteurs peuvent être bloqués par la neige ou la saleté, entraînant des retards et des freinages brusques pour assurer la sécurité.
La gestion des flottes ajoute de la complexité. La maintenance, les pièces et la formation des techniciens sont essentielles ; si mal gérées, le freinage en souffre, augmentant les risques d'accidents et nuisant à la sécurité publique.
Des règles claires pour le fonctionnement des véhicules autonomes sont essentielles pour la sécurité et la responsabilité.
La transparence dans le rapport d'incidents renforce la confiance, cruciale pour l'acceptation des véhicules autonomes et la priorisation de la sécurité.
Pour améliorer la sécurité des véhicules autonomes, nous employons plusieurs couches de protection, y compris des capteurs et des logiciels, et définissons des limites opérationnelles par mauvais temps. La collaboration avec les autorités locales est essentielle.
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