作成日 02.04

ブレーキシステムにおけるセンサー技術とインテリジェント制御

最新のブレーキシステムは、金属と動きをスマートなデジタルセンシングで融合させています！フォード、ゼネラルモーターズ、トヨタ、ホンダのような自動車メーカーは、従来のブレーキディスクとキャリパーを使用していますが、NHTSAやIIHSの安全規則に対応するために、クールなセンサー技術とインテリジェント制御も追加しています。

この組み合わせは、最新の自動車における素晴らしいADAS機能と、メカトロニックなドライブバイワイヤブレーキをサポートします。

ボッシュ、コンチネンタル、ZF、ブレンボといったトップサプライヤーがセンサーとECUを提供しており、これらがブレーキシステムをより迅速かつ予測可能に応答させます。これにより、制動距離が短縮され、ブレーキディスクの熱管理が向上します。

ドライバーは、ダウンタイムの減少、診断の明確化、ブレーキディスクの長寿命化を享受できます。さらに、高精度センサーを備えた高性能ブレーキディスクは、あらゆる状況で制動力を大幅に向上させます！

ブレーキシステムアーキテクチャ：機械式からインテリジェント制御まで

今日の車は、機械と技術を融合させています。ブレーキシステムは、油圧式から電気機械式まで多岐にわたり、フィーリング、サービス、および必要なスキルに影響を与えます。

電気機械システムと従来の油圧ブレーキの比較

油圧ブレーキは、キャリパーとマスターシリンダーを使用するため、堅牢で修理が簡単です。

アクチュエーターは電気機械式ブレーキに使用され、応答速度が速いため、電気自動車に最適であり、エンジニアがフィーリングを調整することを可能にします。

最良の結果を得るために、多くの車はこれら2つのシステムを組み合わせています。

電子制御ユニット（ECU）のインテリジェントブレーキにおける機能

センサーデータを読み取り、ABSやESCなどのシステムを制御するECUは、ブレーキの頭脳です。

安全規制に準拠したプラットフォームでは、これらのコントローラーは迅速に機能し、部品の変更なしにソフトウェアアップデートを可能にします。

安全システムおよび車両ネットワークとの統合

レーンキープなどの機能を備えた協調ブレーキは、ブレーキECUが他のシステムと通信することで可能になります。

安全システムは、ブレーキの摩耗を監視し、ローターの熱を下げながら車両を制御する方法を使用します。

技術者は、ネットワークシステム、ファームウェアの更新、およびキャリブレーションを、機械的な作業と同等に重要であると考慮する必要があります。

適応型ブレーキのための高度な制御アルゴリズム

最新のブレーキシステムは、高速センサーとインテリジェントな制御を使用して、停止と安定性を向上させます。これらは、車輪速センサー、IMU、およびヨーレート入力に依存しています。これにより、より安全な運転のためにブレーキ圧とエンジンートルクを調整できます。

予測ブレーキは、レーダーとカメラのデータを活用して、重要なイベントの前にブレーキを準備します。これにより、システムはパッドとアクチュエーターを事前に調整して、パフォーマンスを向上させることができます。

未来的な車のインテリアで、ダッシュボードに統合された高度なセンサー技術を備え、予測ブレーキシステムの動作を示すデジタルディスプレイを展示しています。前景には、ブレーキ性能とセンサーのフィードバックに関するリアルタイムデータを表示したダッシュボードが強調されています。中央には、プロフェッショナルなビジネスウェアを着たドライバーが道路に集中しており、ステアリングホイールが見え、制御と安全性の感覚を伝えています。背景には、ぼやけた動きを持つ都市の景観が描かれています。

センサー入力、ABS、およびESCによる予測ブレーキ

ABSは、スリップに応答してブレーキ圧を調整することにより、車輪のロックを防ぎながら、停止距離と安定性を向上させます。

ESCは、IMUおよびヨーレートセンサーを使用して、旋回中の安定性を維持するために車輪のブレーキ圧を調整します。

予測ブレーキは、ウォーミングパッド、より速い停止のためのアクチュエーターのプライミング、レーダー、カメラ、およびADASセンサーを使用して潜在的な脅威を特定します。

機械学習とモデル予測制御を使用した実世界でのブレーキング

モデル予測制御（MPC）は、アクチュエーターの制限を考慮しながらブレーキトルクを最適化することにより、協調ブレーキングを促進します。

センサーの異常を特定することにより、機械学習ブレーキ制御はタイヤと路面の摩擦およびブレーキ温度を計算します。

MLモデルはISO 26262の安全要件を遵守する必要があり、さまざまなトレーニングデータが必要です。

さまざまなブレーキディスクタイプおよび素材に対応するアダプティブ戦略

制御アルゴリズムはブレーキディスクタイプに適応し、異なる熱挙動に対応するためにフォースと冷却を調整します。

素材を考慮した戦略は、ホットスポットを防ぎトルクをバランスさせることにより、高性能ブレーキディスクの寿命を延ばします。

アフターマーケットディスクは、摩擦と熱の特性を変更します。アダプティブシステムは、安全のためにペダルの感触とABSの閾値を調整します。

制御アプローチ	主要入力	主なメリット	最適な適合
ABSパルス制御	車輪速、スリップ推定値	ロックアップを防ぎ、操舵性を維持します	すべてのロードビークル
ESC選択的ブレーキング	IMU、ヨーレート、車輪速	操縦時の安定性、ヨー補正	SUV、パフォーマンスカー、トラック
予測ブレーキング	レーダー、ライダー、カメラ、ADASフュージョン	反応時間の短縮、プリコンディショニング	先進運転支援車両
モデル予測制御（MPC）	車両モデル、アクチュエータ制限、道路データ	最適化されたトルク、協調ブレーキング	自動運転およびコネクテッドフリート
機械学習ブレーキ制御	過去のセンサーデータ、温度、摩擦	適応型摩擦推定値、異常検出	適応型システム、センサーリッチプラットフォーム
素材を考慮した適応	ブレーキ温度、摩擦特性	保護しますブレーキディスクの種類、耐用年数を延長します	高性能ブレーキディスク、アフターマーケットアップグレード

ブレーキディスクのセンサー駆動メンテナンスと診断

スマートセンシングにより、サービスは推測からデータへと変わります。システムはパッドの摩耗量、ローターの厚さ、温度、振動に関する信号を送信し、ブレーキディスクのメンテナンスを支援します。テレマティクスとディスプレイは早期にアラートを表示し、ダウンタイムを削減します。

ブレーキディスクのリアルタイム摩耗監視はセンサーを使用します。埋め込み摩耗コンタクト、プローブ、ゲージが直接測定します。ピストンの移動量と振動特性は、グレージングやスコアリングを示し、点検をガイドします。

予知保全は、使用履歴と材料モデルを組み合わせることで、高性能ブレーキディスクの寿命を延ばします。システムは制動エネルギーと温度を追跡します。アラートにより、故障前にサービスをスケジュールできます。

ワークフローは、診断とショップソフトウェアおよびアプリを連携させます。アラートは、ローター材料の部品と取り付けノートを提案し、ブレーキディスクのメンテナンスを改善し、フリートの在庫管理を支援します。

ブレーキ・バイ・ワイヤ車では、ディスクの形状や材質を変更する際に再調整が必要になる場合があります。専門家による取り付けは、安全性と保証を維持します。互換性チェックリストにより、センサーの誤読が軽減されます。

インテリジェントブレーキシステムの安全性、規制、およびテスト

インテリジェントブレーキは、センサーとソフトウェアを使用して一貫したパフォーマンスと安全性を実現し、路上でドライバーを保護します。

ISO 26262はブレーキシステムの安全性をガイドし、自動車メーカーは熱や湿気などの様々な条件下で部品をテストしています。

FMVSSは、すべての車両に最低限のブレーキ基準を設定しています。

センサーおよび制御検証に関する規制基準

センサーは、正常に機能し、障害を処理できることを確認するためにテストされ、安全なブレーキを保証します。

厳格なテスト規則により、センサーは期待どおりに機能することが保証されます。詳細については、カナダ自動車安全規制を参照してください: 自動車安全規制.

ブレーキディスク材料および性能のテストプロトコル

ブレーキディスクは、熱、摩耗、摩擦について、実験室および路上でテストされます。材料構造と強度を評価します。

様々な路面での実走行テストは、エンジニアがディスクの性能を理解するのに役立ち、ASTMおよびSAE規格に準拠した公正なテストを保証します。

インテリジェントブレーキにおけるサイバーセキュリティとフェイルセーフ要件

サイバーセキュリティは、不正アクセスを防ぐために不可欠です。ISO/SAE 21434は、車両通信におけるリスクを管理します。

バックアップを備えたフェイルセーフ設計は、安全を確保し、問題発生後のダウンタイムを最小限に抑えます。

検証エリア	主要テスト	関連規格
センサー耐久性	EMC、熱サイクル、塩水噴霧、振動、ライフサイクルドリフト	SAEテスト方法、OEMプロトコル、 ISO 26262 ガイダンス
ブレーキディスク材料	冶金、硬度、疲労、熱衝撃、ダイナモメーターフェード	ASTM材料規格、SAEテストサイクル、メーカー仕様
システムレベルのパフォーマンス	計装車両走行、NVH、振れ、厚さ変動	FMVSS要件、SAE検証手順
サイバーおよびアップデートの安全性	侵入テスト、セキュアなOTA、ロギング、脅威モデリング	ISO/SAE 21434、業界のサイバーセキュリティベストプラクティス
フェイルセーフ動作	冗長性チェック、ウォッチドッグ、機械的フォールバック検証	ISO 26262、OEM安全ケース、規制上のブレーキ規則

センサー搭載車両用のブレーキディスクの選択と取り付け

まず、油圧式、電気油圧式、ブレーキ・バイ・ワイヤ式など、お車のブレーキシステムとセンサー（ホイールスピードセンサー、温度センサー、摩耗センサーなど）を確認してください。これにより、ABSやESCの信号を妨げない正しいブレーキディスクを選択できます。

ディスク素材はニーズに合わせて選択してください：日常運転にはOEM鋳鉄、ヘビーユースにはベンチレーテッドまたはスロット付きローター、そしてカーボンセラミックレース用。直径、厚さ、ボルトパターンなど、お車の仕様と一致していることを確認してください。

センサーの互換性に注意してください。お使いの車にローターマウント式またはパッド摩耗センサーが搭載されている場合は、適切なセンサー穴または互換性のあるアダプターを備えたディスクを選択してください。取り付け後、エラーコードをクリアし、ABSテストを実行し、センサーの読み取り値を確認してください。

ブレーキディスクを正しく取り付けてください：ラグナットを締め、ローターの振れを確認し、慣らし運転を行ってください。ローターをメンテナンスし、適切なパッドを選択し、センサーシステムと連携するブレンボやボッシュのようなブランドを検討してください。ブレーキディスクとパッドに関するその他のヒントについては、Frontech のこのガイドをご覧ください：適切なブレーキディスクの選び方