สร้างใน 02.25

บทบาทของระบบเบรกในเทคโนโลยีการขับขี่อัตโนมัติ

ระบบเบรกมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อรถยนต์ขับเคลื่อนอัตโนมัติที่ปลอดภัย เซ็นเซอร์ตรวจจับอันตราย แต่ระบบเบรกคือสิ่งที่ทำให้รถหยุด ในการจราจร ระบบเบรกที่ดีช่วยให้การเคลื่อนที่ราบรื่นหรือหยุดได้อย่างปลอดภัย

ความเชื่อมโยงระหว่างระบบควบคุมรถยนต์และระบบเบรกนั้นชัดเจน อัลกอริทึมสั่งการระบบเบรก ซึ่งต้องทำงานได้ดีสำหรับการควบคุมอัตโนมัติและแบบแมนนวล

รถยนต์อัตโนมัติ (AVs) ต้องการการเบรกที่สม่ำเสมอ บริษัทต่างๆ เช่น Waymo และ Tesla ทำให้มั่นใจได้ว่าระบบเบรกจะทำงานร่วมกับระบบความปลอดภัยเพื่อการหยุดรถที่ปลอดภัย

ในสหรัฐอเมริกา ผู้ควบคุมตรวจสอบเบรกก่อนที่รถจะออกสู่ถนน บริษัทต่างๆ ตรวจสอบประสิทธิภาพการเบรกเพื่อให้แน่ใจว่าปลอดภัยเมื่อรถยนต์ขับเคลื่อนด้วยตนเองมากขึ้น

พื้นฐานระบบเบรกสำหรับรถยนต์อัตโนมัติ

ระบบเบรกมีความสำคัญต่อความสามารถของรถยนต์อัตโนมัติในการหยุดอย่างปลอดภัย การเข้าใจวิธีการทำงานและการใช้เบรก รวมถึงวิธีการใช้เซ็นเซอร์เพื่อวัดประสิทธิภาพ จะช่วยให้รถยนต์อัตโนมัติหยุดได้อย่างปลอดภัย นักออกแบบต้องการให้การใช้งานเบรกทั้งสองแบบรู้สึกเหมือนกันไม่ว่าจะเป็นรถหรือความเร็วใดๆ; เย็นลงอย่างรวดเร็ว และให้ข้อมูลวินิจฉัยที่ชัดเจนเพื่อช่วยในการตัดสินใจที่ทำโดยระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์

ส่วนประกอบหลัก: แผ่นเบรก, โรเตอร์เบรก, คาลิปเปอร์เบรก, และน้ำมันเบรก

แผ่นเบรกชะลอรถโดยการเสียดสีกับโรเตอร์เบรก วิศวกรเลือกวัสดุแผ่นเบรกที่ทนทานสำหรับอุณหภูมิที่แตกต่างกัน

โรเตอร์เบรกดูดซับความร้อนระหว่างการหยุด โรเตอร์ที่เบาและมีการระบายอากาศช่วยลดน้ำหนักและป้องกันการเกิดความร้อนเกิน

คาลิปเปอร์เบรกจะออกแรงกดไปยังผ้าเบรก คาลิปเปอร์แบบตายตัวให้การควบคุม ในขณะที่คาลิปเปอร์แบบลอยตัวช่วยประหยัดน้ำหนัก

น้ำมันเบรกส่งแรงจากแม่ปั๊มไปยังล้อ ต้องการจุดเดือดสูงและความสะอาดเพื่อการเบรกที่สม่ำเสมอ

สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติม โปรดดูที่คู่มือภาคปฏิบัติเกี่ยวกับกลไกของระบบเบรก. ครอบคลุมแม่ปั๊ม, บูสเตอร์ และน้ำมัน

ความชอบของแพลตฟอร์มอัตโนมัติสำหรับดิสก์เบรกเทียบกับดรัมเบรก มีดังนี้

AV ส่วนใหญ่ชอบดิสก์เบรกเพราะระบายความร้อนได้เร็วกว่าและทนทานต่อการซีดจางได้ดีกว่าดรัมเบรก ดังนั้น ดิสก์เบรกจะถูกใช้สำหรับระบบเบรกส่วนใหญ่ของ AV อย่างไรก็ตาม AV บางรุ่นอาจยังคงใช้ดรัมเบรกที่เพลาล้อหลังด้วยเหตุผลทางเศรษฐกิจ และอาจมีปัญหาด้านประสิทธิภาพเมื่อใช้งานหนัก ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมดรัมเบรกจึงแทบไม่เคยถูกใช้เป็นระบบเบรกหลักของยานพาหนะ

การทำงานร่วมกันของ ABS กับระบบควบคุมอัตโนมัติ

ABS ป้องกันล้อล็อกและทำให้รถยังคงบังคับเลี้ยวได้ระหว่างการเบรกกะทันหัน ซึ่งถือเป็นคุณสมบัติด้านความปลอดภัยขั้นพื้นฐาน

ABS ส่งข้อมูลความเร็วล้อไปยังตัวควบคุมรถยนต์ โดยทำงานร่วมกับ LiDAR, เรดาร์ และกล้อง เพื่อปรับการเบรกแบบเรียลไทม์

นักออกแบบสร้างสมดุลระหว่าง ABS และระบบเบรกอัตโนมัติ เพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัยแม้เซ็นเซอร์ทำงานผิดพลาด

การรวมเซ็นเซอร์และซอฟต์แวร์เข้ากับระบบเบรก

ระบบเบรกสมัยใหม่ใช้เซ็นเซอร์และซอฟต์แวร์ LiDAR, เรดาร์ และกล้องช่วยในการตัดสินใจแรงเบรกและจังหวะเวลา ระบบนี้ต้องรวดเร็ว คาดการณ์ได้ และทนทานต่อข้อผิดพลาดเพื่อความปลอดภัย

LiDAR, เรดาร์ และกล้องแจ้งการตัดสินใจเบรกได้อย่างไร

การสร้างภาพ 3 มิติที่ LiDAR ให้มาจะให้ข้อมูลเกี่ยวกับวัตถุในแง่ของระยะทางและรูปร่างแก่อัลกอริทึม เพื่อช่วยกำหนดปริมาณแรงเบรกที่ต้องการ

เรดาร์จะรวบรวมข้อมูลความเร็วเมื่อทัศนวิสัยไม่ดี ซึ่งมีความสำคัญต่อการกำหนดปริมาณแรงเบรกและเวลาที่ต้องใช้

กล้องจะรวบรวมข้อมูลเพิ่มเติม (เช่น ไฟจราจร คนเดินเท้า ฯลฯ) เกี่ยวกับสภาพแวดล้อม ซึ่งให้รายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีที่ระบบโดยรวมเข้าใจสภาพแวดล้อม การรวมข้อมูลจากเซ็นเซอร์ที่แตกต่างกัน (sensor fusion) ช่วยลดข้อผิดพลาดในการตัดสินใจเบรกและปรับปรุงการทำงานร่วมกันของส่วนประกอบต่างๆ ของระบบ

ระบบเบรกแบบไฟฟ้า (Brake-by-wire) และการทำงานซ้ำซ้อนของซอฟต์แวร์

ระบบเบรกแบบไฟฟ้า (Brake-by-wire) ใช้คำสั่งอิเล็กทรอนิกส์สำหรับการเบรกที่รวดเร็วและแม่นยำ

เพื่อความปลอดภัย จึงมีการทำงานซ้ำซ้อนของซอฟต์แวร์ (software redundancy) และระบบป้องกันความผิดพลาด (fail-safes) เพื่อให้แน่ใจว่าฟังก์ชันการเบรกยังคงทำงานได้แม้จะเกิดความล้มเหลว

การประมวลผลข้อมูลแบบเรียลไทม์สำหรับการเบรกฉุกเฉิน

การหยุดฉุกเฉินต้องการการตอบสนองที่รวดเร็ว การเบรกแบบเรียลไทม์ (real-time braking) ต้องการการประมวลผลข้อมูลที่รวดเร็วเพื่อการหยุดที่ปลอดภัย

แพลตฟอร์มอย่าง NVIDIA Drive ทำงานเหล่านี้ โดยให้ความสำคัญกับข้อความการเบรก

การทดสอบจะประเมินความเร็วในการตอบสนองของระบบ เพื่อยืนยันการหยุดที่ปลอดภัยในสถานการณ์จริง

ความสามารถ	เซ็นเซอร์หลัก	จุดแข็ง	บทบาทในการเบรก
ระยะทางและรูปร่าง	LiDAR	รูปทรงเรขาคณิต 3 มิติความละเอียดสูง	คำนวณระยะเบรกและรูปทรงของวัตถุเพื่อกำหนดเวลาเบรกที่แม่นยำ
ความเร็วและอัตราความเร็วในการเข้าใกล้	เรดาร์	การวัดความเร็วที่แม่นยำในสภาพอากาศเลวร้าย	ให้ข้อมูลอัตราความเร็วในการเข้าใกล้เพื่อกำหนดแรงเบรกและหลีกเลี่ยงการชน
บริบทเชิงความหมาย	กล้อง	การจำแนกวัตถุและความเข้าใจในฉาก	ระบุคนเดินเท้า สัญญาณไฟจราจร และเส้นเลนเพื่อตัดสินใจความจำเป็นในการเบรก
การควบคุมการทำงาน	Brake-by-wire	การควบคุมแรงบิดอิเล็กทรอนิกส์ความเร็วสูง	ดำเนินการตามโปรไฟล์การเบรกที่วางแผนไว้ด้วยความแม่นยำและสามารถทำซ้ำได้
การวางชั้นความปลอดภัย	ECU และเซ็นเซอร์สำรอง	เส้นทางการทำงานสำรองที่เป็นอิสระ	รักษาฟังก์ชันการเบรกภายใต้ความล้มเหลวบางส่วนผ่าน ความซ้ำซ้อนของซอฟต์แวร์
การตอบสนองที่กำหนดได้	Edge compute + RTOS	การประมวลผลระดับมิลลิวินาที	รับประกัน การเบรกแบบเรียลไทม์ การตัดสินใจเป็นไปตามข้อกำหนดด้านเวลา

การตรวจสอบประสิทธิภาพและสมรรถนะด้านความปลอดภัยของระบบเบรก

การทดสอบและการตรวจสอบเป็นกุญแจสำคัญในการสร้างความไว้วางใจในระบบเบรกอัตโนมัติ วิศวกรจะตรวจสอบระยะเบรก เวลาที่ใช้ในการหยุด และความเร็วที่รถชะลอตัวลง นอกจากนี้ยังพิจารณาถึงความสม่ำเสมอของการเบรกด้วย

ระบบเบรกไฮเทคที่เน้นภายในรถยนต์ไร้คนขับที่ทันสมัย แสดงส่วนประกอบเบรกที่ซับซ้อน เช่น จานเบรก คาลิปเปอร์ และเซ็นเซอร์ ด้านหน้าเป็นภาพระยะใกล้ของระบบเบรกที่มองเห็นการหมุนและการปล่อยความร้อน สะท้อนถึงพลวัตประสิทธิภาพสูง ส่วนกลางเป็นรถยนต์ไร้คนขับที่กำลังเคลื่อนที่ พร้อมการแสดงผลแบบโปร่งใสที่แสดงข้อมูลแบบเรียลไทม์ เช่น ตัวชี้วัดประสิทธิภาพเบรกและตัวบ่งชี้การตรวจสอบความปลอดภัย ด้านหลังเป็นภาพอนาคต

เพื่อเปรียบเทียบค่าเฉลี่ย การทดสอบเบรกฉุกเฉินจะดำเนินการภายใต้สภาวะควบคุม โดยทดสอบในสถานที่ต่างๆ เช่น M-City สำหรับปัจจัยต่างๆ รวมถึงประสิทธิภาพของเบรกและความร้อน การยืนยันข้อกำหนดการตรวจสอบสำหรับชิ้นส่วน

จะมีการทดสอบหลายประเภท ตัวอย่างเช่น การจำลองสถานการณ์ช่วยให้เราสามารถทดสอบได้หลายสภาวะและเปลี่ยนแปลงข้อกำหนดดิจิทัลก่อนที่เราจะนำไปใช้งานจริง

การทดสอบจะดำเนินการกับยานพาหนะจริงบนถนนสาธารณะ เพื่อให้ข้อมูลเกี่ยวกับสิ่งที่ได้ผลดีที่สุดภายใต้สภาวะถนนทั่วไป และวิธีการปรับปรุงผลิตภัณฑ์ของเรา เพื่อให้มั่นใจว่าผลิตภัณฑ์เป็นไปตามมาตรฐาน FMVSS และ NHTSA ในด้านความน่าเชื่อถือและความปลอดภัย

แต่ละรัฐได้พัฒนากฎระเบียบที่ควบคุมการทดสอบรถยนต์ไร้คนขับ เพื่อให้แน่ใจว่าผู้ผลิตจะให้ข้อมูลอุบัติเหตุและหลักฐานว่าระบบของตนมีความน่าเชื่อถือ ดังนั้น ผู้ผลิตจะต้องให้ข้อมูลหรือข้อมูลจากการทดสอบหรือการจำลองเพื่อพิสูจน์การปฏิบัติตามกฎระเบียบของรัฐ ส่งผลให้มีวิธีการตรวจสอบและควบคุมที่คล่องตัวขึ้น

ข้อควรพิจารณาในการบำรุงรักษายานยนต์ไร้คนขับ

ยานยนต์ไร้คนขับจำเป็นต้องได้รับการบำรุงรักษาทั้งฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์อย่างรอบคอบ ระบบเทเลเมติกส์และโมเดลคาดการณ์ช่วยหลีกเลี่ยงการชำรุด ผู้จัดการยานยนต์ใช้ข้อมูลสำหรับการวางแผนและการตรวจสอบ

การตรวจสอบการสึกหรอของผ้าเบรกและจานเบรกด้วยระบบเทเลเมติกส์

ระบบเทเลเมติกส์ติดตามการสึกหรอของเบรก ตรวจสอบความหนาของผ้าเบรกและการใช้พลังงาน การแจ้งเตือนจะบ่งชี้เมื่อเบรกต้องการการดูแล

การวินิจฉัยระยะไกลตรวจจับจานเบรกที่ไม่เรียบหรือคาลิปเปอร์หลวม ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับรถรับส่งและรถตู้ไฟฟ้า

รถยนต์ไฟฟ้าขนาดเล็กและรถตู้ใช้ระบบเบรกแบบสร้างพลังงานกลับคืน (regenerative braking) ซึ่งช่วยลดการสึกหรอของผ้าเบรก แต่ยังคงจำเป็นต้องใช้เบรกแบบเสียดทานสำหรับกรณีฉุกเฉิน

การจัดการน้ำมันเบรกและช่วงเวลาเข้ารับบริการ

น้ำมันเบรกจะดูดซับความชื้นและสูญเสียจุดเดือด การตรวจสอบเป็นประจำมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความปลอดภัย รถยนต์ในกองยานจะเปลี่ยนถ่ายน้ำมันเบรกทุกๆ สองถึงสามปี

การแจ้งเตือนอัตโนมัติช่วยให้การบำรุงรักษาเป็นไปตามกำหนด บันทึกการเข้ารับบริการจะบันทึกการเปลี่ยนถ่ายน้ำมันและการผลลัพธ์สำหรับหน่วยงานกำกับดูแล

การบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์ช่วยป้องกันความล้มเหลว

การบำรุงรักษาเชิงพยากรณ์ใช้การเรียนรู้ของเครื่องในการวิเคราะห์ข้อมูลโทรมาตรีเพื่อคาดการณ์การล้มเหลวของชิ้นส่วนและติดตามสุขภาพของเซ็นเซอร์。

การวิเคราะห์ตรวจจับการเสื่อมสภาพ ทำให้ซอฟต์แวร์สามารถจำกัดการทำงานของยานพาหนะหรือกระตุ้นการบริการได้。

พื้นที่การบำรุงรักษา	ข้อมูลโทรมาตรีหลัก	ช่วงเวลาปกติ	การดำเนินการของฟลีท
ผ้าเบรก	ความหนาผ้าเบรก, จำนวนครั้งที่ทำงาน, พลังงานต่อการหยุด	แปรผัน; เปลี่ยนเมื่อถึงเกณฑ์	กำหนดเวลาเปลี่ยน, บันทึกการบริการ
จานเบรก	รูปแบบการสั่นสะเทือน, การวัดค่า Run-out, อุณหภูมิที่พุ่งสูง	ตรวจสอบระหว่างการเปลี่ยนผ้าเบรกหรือเมื่อมีการแจ้งเตือน	ปรับผิวหน้าหรือเปลี่ยนใหม่ บันทึกประวัติโรเตอร์
น้ำมันเบรก	ปริมาณความชื้น การทดสอบจุดเดือด	ทุก 2-3 ปี หรือตาม OEM	ล้างและเติมใหม่ บันทึกในแพลตฟอร์ม
สุขภาพของเซ็นเซอร์และระบบ ABS	ความแปรปรวนของความเร็วล้อ, รหัสข้อผิดพลาด, สัญญาณขาดหาย	การตรวจสอบอย่างต่อเนื่องพร้อมการยืนยันเป็นระยะ	เรียกใช้การวินิจฉัย, ซ่อมแซมหรือเปลี่ยนชิ้นส่วน
การบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์	ข้อมูลทางไกลในอดีต, ข้อมูลสภาพแวดล้อม, อายุของส่วนประกอบ	การอัปเดตโมเดลอย่างต่อเนื่อง	จัดลำดับความสำคัญของการซ่อมแซม, ลดระยะเวลาหยุดทำงาน

ความท้าทายในการปฏิบัติงานและผลกระทบต่อความปลอดภัยสาธารณะ

ยานยนต์อัตโนมัติ (AVs) เผชิญกับความท้าทาย เช่น ประสิทธิภาพการเบรกที่สม่ำเสมอ ซึ่งต้องจัดการกับถนนที่มีน้ำแข็งและฝนตกหนัก สิ่งนี้ต้องการการควบคุมที่ปรับตัวเพื่อลดความเสี่ยง。

เซ็นเซอร์อาจถูกหิมะหรือสิ่งสกปรกบดบัง ทำให้เกิดความล่าช้าและการเบรกกะทันหันเพื่อความปลอดภัย

การจัดการยานพาหนะเพิ่มความซับซ้อน การบำรุงรักษา อะไหล่ และการฝึกอบรมช่างเทคนิคเป็นสิ่งสำคัญ หากจัดการไม่ดี ระบบเบรกจะได้รับผลกระทบ เพิ่มความเสี่ยงต่ออุบัติเหตุและส่งผลเสียต่อความปลอดภัยสาธารณะ

กฎที่ชัดเจนสำหรับการปฏิบัติงานของ AV มีความสำคัญต่อความปลอดภัยและความรับผิดชอบ

ความโปร่งใสในการรายงานเหตุการณ์สร้างความไว้วางใจ ซึ่งมีความสำคัญต่อการยอมรับ AV และการให้ความสำคัญกับความปลอดภัย

เพื่อเพิ่มความปลอดภัยของ AV เราใช้ชั้นการป้องกันหลายชั้น รวมถึงเซ็นเซอร์และซอฟต์แวร์ และกำหนดขีดจำกัดการปฏิบัติงานในสภาพอากาศเลวร้าย การทำงานร่วมกับหน่วยงานท้องถิ่นเป็นสิ่งจำเป็น

ข่าวที่เกี่ยวข้อง