สร้างใน 02.04

เทคโนโลยีเซ็นเซอร์และการควบคุมอัจฉริยะในระบบเบรก

ระบบเบรกสมัยใหม่ผสมผสานโลหะและการเคลื่อนไหวเข้ากับการตรวจจับดิจิทัลอัจฉริยะ! ผู้ผลิตรถยนต์ เช่น Ford, General Motors, Toyota และ Honda กำลังใช้จานเบรกและคาลิปเปอร์แบบดั้งเดิม แต่ก็กำลังเพิ่มเทคโนโลยีเซ็นเซอร์และการควบคุมอัจฉริยะที่น่าสนใจเพื่อให้เป็นไปตามกฎความปลอดภัยของ NHTSA และ IIHS

การผสมผสานนี้รองรับคุณสมบัติ ADAS ที่น่าทึ่งและการเบรกแบบ electromechanical แบบ drive-by-wire ในรถยนต์รุ่นล่าสุด

ซัพพลายเออร์ชั้นนำอย่าง Bosch, Continental, ZF และ Brembo กำลังจัดหาเซ็นเซอร์และ ECU ซึ่งช่วยให้ระบบเบรกตอบสนองได้เร็วขึ้นและคาดการณ์ได้แม่นยำยิ่งขึ้น ซึ่งหมายถึงระยะเบรกที่สั้นลงและการจัดการความร้อนของจานเบรกที่ดีขึ้น

ผู้ขับขี่จะเพลิดเพลินกับการหยุดทำงานน้อยลง การวินิจฉัยที่ชัดเจนขึ้น และอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้นสำหรับจานเบรกของพวกเขา นอกจากนี้ จานเบรกประสิทธิภาพสูงพร้อมเซ็นเซอร์ที่แม่นยำยังช่วยเพิ่มพลังการหยุดรถได้อย่างมากในทุกสภาพการขับขี่!

เซ็นเซอร์สมัยใหม่เปลี่ยนประสิทธิภาพการเบรกของยานยนต์ได้อย่างไร

ระบบเบรกสมัยใหม่ใช้เซ็นเซอร์ที่แม่นยำซึ่งแปลงการเคลื่อนไหวให้เป็นข้อมูล เพิ่มความปลอดภัยและยืดอายุการใช้งานของส่วนประกอบโดยการให้ข้อมูลป้อนกลับแก่หน่วยควบคุม

สิ่งนี้ส่งผลให้การควบคุมฉลาดขึ้น การตรวจจับข้อผิดพลาดเร็วขึ้น และการบำรุงรักษาที่ตรงจุดสำหรับจานเบรกของรถยนต์

ประเภทของเซ็นเซอร์ที่ใช้ในระบบเบรก

เซ็นเซอร์ความเร็วล้อ เช่น ชนิด Hall-effect ให้ข้อมูลแก่ ABS และ ESC เพื่อตรวจจับการลื่นไถล เซ็นเซอร์แรงดันเบรกช่วยให้ควบคุมแบบเบรกด้วยสายไฟและการผสมแรงดัน

เซ็นเซอร์ตำแหน่งแป้นเบรกอ่านความตั้งใจของผู้ขับขี่ ในขณะที่เซ็นเซอร์อุณหภูมิป้องกันอาการเบรกจาง เซ็นเซอร์สึกหรอเตือนเกี่ยวกับความหนา

หน่วยวัดความเฉื่อย (Inertial units) ให้ข้อมูลความเร่งสำหรับการควบคุมเสถียรภาพ เซ็นเซอร์วัดระยะทาง (Proximity sensors) วัดการส่ายของจานเบรก (disc runout) เพื่อการวินิจฉัย ช่องสัญญาณสำรอง (Redundant channels) ช่วยในการตรวจจับข้อผิดพลาด

การวางตำแหน่งเซ็นเซอร์และการหลอมรวมข้อมูลเพื่อความแม่นยำที่เพิ่มขึ้น

การวางตำแหน่งเป็นสิ่งสำคัญ เซ็นเซอร์วัดความเร็วล้ออยู่ที่ดุมล้อ เซ็นเซอร์วัดแรงดันจะติดอยู่ที่กระบอกเบรกหลัก เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิและการสึกหรอจะติดตั้งบนหรือใกล้จานเบรก

การหลอมรวมข้อมูลจะรวมสัญญาณเพื่อกรองสัญญาณรบกวน ECU จะรันตัวประมาณค่าเพื่อการตัดสินใจแบบเรียลไทม์

การออกแบบเพื่อความปลอดภัยใช้เซ็นเซอร์คู่สำหรับอินพุต รูทีนการวินิจฉัยจะตรวจสอบความสมเหตุสมผล และกระตุ้นโหมด limp-home หากพบข้อผิดพลาด

ผลกระทบของเซ็นเซอร์ต่อประสิทธิภาพของจานเบรกและการตรวจสอบการสึกหรอ

การป้อนกลับแบบเรียลไทม์ช่วยให้ตรรกะการควบคุมสามารถปรับการเบรก ลดความร้อนสูงเกินไปและการสึกหรอของจานเบรกในรถยนต์ ยืดอายุการใช้งานสำหรับจานเบรกประสิทธิภาพสูง

การบำรุงรักษาตามสภาพจะใช้ข้อมูลจากเซ็นเซอร์จานเบรกเพื่อเปลี่ยนชิ้นส่วนตามความจำเป็น วิศวกรจะเลือกวัสดุจานเบรกที่ตรงกับรอบการทำงาน รวมถึงเหล็กหล่อและคาร์บอนเซรามิก

จานเบรกหลังการขายต้องเข้ากันได้กับเซ็นเซอร์วัดการสึกหรอ หรือมีจุดยึดสำหรับเซ็นเซอร์ การทำงานร่วมกันที่เหมาะสมช่วยให้การวินิจฉัยแม่นยำและรักษาประโยชน์ของการบำรุงรักษาตามเซ็นเซอร์

สถาปัตยกรรมระบบเบรก: จากกลไกสู่การควบคุมอัจฉริยะ

รถยนต์ในปัจจุบันผสมผสานกลไกเข้ากับเทคโนโลยี ระบบเบรกมีตั้งแต่แบบไฮดรอลิกไปจนถึงแบบอิเล็กโทรเมคคานิค ซึ่งส่งผลต่อความรู้สึก การบริการ และทักษะที่จำเป็น

ระบบอิเล็กโทรเมคคานิคเทียบกับการเบรกแบบไฮดรอลิกทั่วไป

ระบบเบรกไฮดรอลิกมีความแข็งแรงและซ่อมแซมง่ายเนื่องจากใช้คาลิปเปอร์และแม่ปั๊มเบรก

แอคทูเอเตอร์ถูกใช้ในระบบเบรกไฟฟ้า-กลไกเพื่อให้มีการตอบสนองที่รวดเร็วยิ่งขึ้น ทำให้เหมาะสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าและช่วยให้นักออกแบบสามารถปรับแต่งความรู้สึกได้

เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด รถยนต์หลายคันจึงรวมสองระบบเข้าด้วยกัน

หน้าที่ของหน่วยควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ (ECUs) ในระบบเบรกอัจฉริยะ

ECUs ซึ่งอ่านข้อมูลเซ็นเซอร์และควบคุมระบบต่างๆ เช่น ABS และ ESC คือสมองของระบบเบรก

บนแพลตฟอร์มที่ปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัย ตัวควบคุมเหล่านี้ทำงานได้อย่างรวดเร็วและช่วยให้สามารถอัปเดตซอฟต์แวร์ได้โดยไม่ต้องแก้ไขชิ้นส่วน

การทำงานร่วมกับระบบความปลอดภัยและเครือข่ายยานยนต์

การเบรกที่ประสานงานกันพร้อมคุณสมบัติต่างๆ เช่น ระบบรักษาช่องทางเดินรถ เป็นไปได้ด้วยการสื่อสารของ ECUs ระบบเบรกกับระบบอื่นๆ

ระบบความปลอดภัยใช้วิธีการต่างๆ ในการตรวจสอบการสึกหรอของเบรกและควบคุมรถยนต์พร้อมทั้งลดความร้อนของจานเบรก

ช่างเทคนิคต้องพิจารณาถึงระบบเครือข่าย การอัปเดตเฟิร์มแวร์ และการปรับเทียบ ซึ่งมีความสำคัญพอๆ กับงานทางกล

อัลกอริทึมควบคุมขั้นสูงสำหรับการเบรกแบบปรับได้

ระบบเบรกสมัยใหม่ใช้เซ็นเซอร์ความเร็วสูงและการควบคุมอัจฉริยะเพื่อปรับปรุงการหยุดและการทรงตัว ระบบเหล่านี้อาศัยเซ็นเซอร์ความเร็วล้อ, IMU และข้อมูลอัตราการหมุนเลี้ยว สิ่งนี้ช่วยปรับแรงดันเบรกและแรงบิดเครื่องยนต์เพื่อการขับขี่ที่ปลอดภัยยิ่งขึ้น

ระบบเบรกคาดการณ์ใช้ข้อมูลจากเรดาร์และกล้องเพื่อเตรียมระบบเบรกก่อนเกิดเหตุการณ์วิกฤต ด้วยวิธีนี้ ระบบสามารถเตรียมผ้าเบรกและตัวกระตุ้นล่วงหน้าเพื่อประสิทธิภาพที่ดีขึ้น

ภายในรถยนต์แห่งอนาคตพร้อมเทคโนโลยีเซ็นเซอร์ขั้นสูงที่ผสานเข้ากับแผงหน้าปัด แสดงผลหน้าจอดิจิทัลที่แสดงระบบเบรกแบบคาดการณ์การทำงานอยู่ เบื้องหน้าเน้นที่แผงหน้าปัดพร้อมข้อมูลประสิทธิภาพการเบรกแบบเรียลไทม์และผลตอบรับจากเซ็นเซอร์ ตรงกลางเป็นคนขับในชุดทำงานมืออาชีพที่จดจ่ออยู่กับถนน โดยมองเห็นพวงมาลัย สื่อถึงความรู้สึกควบคุมและความปลอดภัย ด้านหลังเป็นภาพทิวทัศน์เมืองที่เบลอจากการเคลื่อนไหวเพื่อแสดงให้เห็นถึง

ระบบเบรกคาดการณ์พร้อมอินพุตเซ็นเซอร์, ABS และ ESC

ด้วยการปรับแรงดันเบรกเพื่อตอบสนองต่อการลื่นไถล ABS จะช่วยลดระยะเบรกและเพิ่มเสถียรภาพพร้อมทั้งป้องกันล้อล็อก

การใช้เซ็นเซอร์ IMU และอัตราการหมุนเลี้ยว ESC จะปรับแรงดันเบรกที่ล้อเพื่อรักษาเสถียรภาพขณะเข้าโค้ง

ระบบเบรกแบบคาดการณ์ล่วงหน้าใช้แผ่นทำความร้อน, การเตรียมแอคทูเอเตอร์เพื่อการหยุดที่เร็วขึ้น, เรดาร์, กล้อง และเซ็นเซอร์ ADAS เพื่อระบุภัยคุกคามที่อาจเกิดขึ้น

การเบรกในโลกแห่งความเป็นจริงโดยใช้การเรียนรู้ของเครื่องและการควบคุมแบบคาดการณ์โมเดล

การควบคุมแบบคาดการณ์โมเดล (MPC) ช่วยอำนวยความสะดวกในการเบรกแบบร่วมมือโดยการปรับแรงบิดเบรกให้เหมาะสมที่สุด ในขณะที่คำนึงถึงข้อจำกัดของแอคทูเอเตอร์

ด้วยการระบุความผิดปกติของเซ็นเซอร์ ระบบควบคุมการเบรกแบบการเรียนรู้ของเครื่องจะคำนวณแรงเสียดทานระหว่างยางกับถนน และอุณหภูมิของเบรก

โมเดล ML ต้องเป็นไปตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัย ISO 26262 และต้องการข้อมูลการฝึกอบรมที่หลากหลาย

กลยุทธ์การปรับตัวสำหรับดิสก์เบรกประเภทและวัสดุที่แตกต่างกัน

อัลกอริทึมควบคุมจะปรับให้เข้ากับประเภทของดิสก์เบรก โดยปรับแรงและการระบายความร้อนสำหรับพฤติกรรมทางความร้อนที่แตกต่างกัน

กลยุทธ์ที่คำนึงถึงวัสดุช่วยให้ดิสก์เบรกประสิทธิภาพสูงมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น โดยป้องกันจุดร้อนและปรับสมดุลแรงบิด

จานเบรกแต่งเปลี่ยนลักษณะการเสียดสีและอุณหภูมิ ระบบปรับอัตโนมัติจะปรับความรู้สึกที่แป้นเบรกและค่าขีดจำกัด ABS เพื่อความปลอดภัย

แนวทางการควบคุม	อินพุตหลัก	ประโยชน์หลัก	เหมาะสมที่สุด
การควบคุมจังหวะ ABS	ความเร็วล้อ, การประมาณการการลื่นไถล	ป้องกันล้อล็อก, รักษาความสามารถในการบังคับเลี้ยว	ยานพาหนะทุกประเภทบนท้องถนน
การเบรกแบบเลือกของ ESC	IMU, อัตราการหมุนรอบแกน, ความเร็วล้อ	เสถียรภาพในการเข้าโค้ง, การแก้ไขการหมุนรอบแกน	รถ SUV, รถสมรรถนะสูง, รถบรรทุก
การเบรกแบบคาดการณ์	เรดาร์, ไลดาร์, กล้อง, การรวมข้อมูล ADAS	ลดเวลาตอบสนอง, การเตรียมพร้อมล่วงหน้า	ยานพาหนะที่มีระบบช่วยเหลือผู้ขับขี่ขั้นสูง
การควบคุมแบบคาดการณ์โมเดล (MPC)	โมเดลยานพาหนะ, ขีดจำกัดของแอคทูเอเตอร์, ข้อมูลถนน	แรงบิดที่เหมาะสมที่สุด, การเบรกแบบร่วมมือ	ยานพาหนะอัตโนมัติและยานพาหนะที่เชื่อมต่อกัน
การควบคุมการเบรกด้วยการเรียนรู้ของเครื่อง	ข้อมูลเซ็นเซอร์ย้อนหลัง, อุณหภูมิ, การเสียดสี	การประมาณการการเสียดสีแบบปรับได้, การตรวจจับความผิดปกติ	ระบบปรับตัว, แพลตฟอร์มที่เต็มไปด้วยเซ็นเซอร์
การปรับตัวที่คำนึงถึงวัสดุ	อุณหภูมิเบรก, ลายการเสียดสี	ปกป้อง ประเภทจานเบรก , ยืดอายุการใช้งาน	จานเบรกประสิทธิภาพสูง, การอัปเกรดหลังการขาย

การบำรุงรักษาและวินิจฉัยจานเบรกด้วยเซ็นเซอร์

การตรวจจับอัจฉริยะเปลี่ยนการบริการจากการคาดเดาเป็นการใช้ข้อมูล ระบบส่งสัญญาณเกี่ยวกับความลึกของผ้าเบรก, ความหนาของจานเบรก, อุณหภูมิ และการสั่นสะเทือน ช่วยในการบำรุงรักษาจานเบรก ระบบเทเลมาติกส์และหน้าจอแสดงการแจ้งเตือนล่วงหน้า ลดเวลาหยุดทำงาน

การตรวจสอบการสึกหรอแบบเรียลไทม์สำหรับจานเบรกใช้เซ็นเซอร์ หน้าสัมผัสการสึกหรอ, โพรบ และเกจที่ฝังอยู่จะวัดโดยตรง ระยะการเคลื่อนที่ของลูกสูบและลายการสั่นสะเทือนบ่งชี้ถึงการเกิดกระจกหรือรอยขีดข่วน ซึ่งช่วยในการตรวจสอบ

การบำรุงรักษาเชิงพยากรณ์ช่วยยืดอายุการใช้งานของจานเบรกที่มีประสิทธิภาพสูงโดยการรวมประวัติการใช้งานกับแบบจำลองวัสดุ ระบบติดตามพลังงานการเบรกและอุณหภูมิ การแจ้งเตือนช่วยให้ทีมสามารถกำหนดเวลาการบริการก่อนที่จะเกิดความล้มเหลว

เวิร์กโฟลว์เชื่อมโยงการวินิจฉัยกับซอฟต์แวร์และแอปพลิเคชันในร้าน การแจ้งเตือนแนะนำชิ้นส่วนและหมายเหตุการติดตั้งสำหรับวัสดุโรเตอร์ ซึ่งช่วยปรับปรุงการบำรุงรักษาจานเบรกและช่วยให้ฟลีทจัดการสินค้าคงคลัง

สำหรับรถยนต์ที่ใช้เบรกไฟฟ้า อาจต้องมีการปรับเทียบใหม่เมื่อเปลี่ยนรูปทรงหรือวัสดุของจาน การติดตั้งโดยมืออาชีพช่วยรักษาความปลอดภัยและการรับประกัน รายการตรวจสอบความเข้ากันได้ช่วยลดการอ่านค่าผิดพลาดของเซ็นเซอร์

ความปลอดภัย, กฎระเบียบ, และการทดสอบของระบบเบรกอัจฉริยะ

การเบรกอัจฉริยะใช้เซ็นเซอร์และซอฟต์แวร์เพื่อประสิทธิภาพและความปลอดภัยที่สม่ำเสมอ ปกป้องผู้ขับขี่บนถนน

ISO 26262 แนะนำแนวทางการทำงานด้านความปลอดภัยของระบบเบรก โดยผู้ผลิตรถยนต์จะทดสอบชิ้นส่วนภายใต้สภาวะต่างๆ เช่น ความร้อนและความชื้น

FMVSS กำหนดมาตรฐานขั้นต่ำสำหรับระบบเบรกของยานพาหนะทุกประเภท

มาตรฐานข้อบังคับสำหรับการตรวจสอบความถูกต้องของเซ็นเซอร์และการควบคุม

เซ็นเซอร์จะได้รับการทดสอบเพื่อให้แน่ใจว่าทำงานได้และจัดการกับข้อผิดพลาด เพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัยของเบรก

กฎการทดสอบที่เข้มงวดช่วยให้มั่นใจว่าเซ็นเซอร์ทำงานได้ตามที่คาดหวัง สำหรับข้อมูลเพิ่มเติม โปรดดูที่กฎข้อบังคับด้านความปลอดภัยยานยนต์ของแคนาดา:กฎข้อบังคับด้านความปลอดภัยยานยนต์.

ระเบียบการทดสอบวัสดุและประสิทธิภาพของจานเบรก

จานเบรกได้รับการทดสอบในห้องปฏิบัติการและบนท้องถนนเพื่อวัดความร้อน, การสึกหรอ, และแรงเสียดทาน โดยประเมินโครงสร้างวัสดุและความแข็งแรง

การทดสอบในโลกแห่งความเป็นจริงบนพื้นผิวที่หลากหลายช่วยให้วิศวกรเข้าใจประสิทธิภาพของจานเบรก เพื่อให้แน่ใจว่าการทดสอบเป็นไปตามมาตรฐาน ASTM และ SAE อย่างยุติธรรม

ความปลอดภัยทางไซเบอร์และข้อกำหนด Fail-safe ในระบบเบรกอัจฉริยะ

ความปลอดภัยทางไซเบอร์มีความสำคัญอย่างยิ่งในการป้องกันการเข้าถึงโดยไม่ได้รับอนุญาต มาตรฐาน ISO/SAE 21434 จัดการความเสี่ยงในการสื่อสารของยานพาหนะ

การออกแบบ Fail-safe พร้อมระบบสำรองช่วยให้มั่นใจในความปลอดภัยและลดเวลาหยุดทำงานให้น้อยที่สุดหลังเกิดปัญหา

พื้นที่การตรวจสอบความถูกต้อง	การทดสอบหลัก	มาตรฐานที่เกี่ยวข้อง
ความทนทานของเซ็นเซอร์	EMC, การหมุนเวียนด้วยความร้อน, การพ่นเกลือ, การสั่นสะเทือน, การเปลี่ยนแปลงตลอดอายุการใช้งาน	วิธีการทดสอบ SAE, โปรโตคอล OEM, ISO 26262 แนวทาง
วัสดุจานเบรก	โลหะวิทยา, ความแข็ง, ความเมื่อยล้า, ช็อกความร้อน, การลดประสิทธิภาพของไดนามอมิเตอร์	มาตรฐานวัสดุ ASTM, วัฏจักรการทดสอบ SAE, ข้อมูลจำเพาะของผู้ผลิต
ประสิทธิภาพในระดับระบบ	การทดสอบรถยนต์ที่มีอุปกรณ์วัด, NVH, การหมุน, ความแปรปรวนของความหนา	ข้อกำหนด FMVSS, ขั้นตอนการตรวจสอบความถูกต้องของ SAE
ความปลอดภัยทางไซเบอร์และการอัปเดต	การทดสอบการเจาะ, OTA ที่ปลอดภัย, การบันทึก, การสร้างแบบจำลองภัยคุกคาม	ISO/SAE 21434, แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดด้านความปลอดภัยทางไซเบอร์ของอุตสาหกรรม
พฤติกรรม Fail-safe	การตรวจสอบความซ้ำซ้อน, Watchdogs, การตรวจสอบการทำงานสำรองทางกล	ISO 26262, กรณีความปลอดภัยของ OEM, กฎการเบรกตามกฎระเบียบ

การเลือกและติดตั้งจานเบรกสำหรับยานยนต์ที่ติดตั้งเซ็นเซอร์

ประการแรก ให้ตรวจสอบระบบเบรกและเซ็นเซอร์ของรถยนต์ของคุณ รวมถึงประเภทไฮดรอลิก, อิเล็กโทร-ไฮดรอลิก, หรือเบรกแบบใช้สาย (brake-by-wire) รวมถึงเซ็นเซอร์วัดความเร็วล้อ, อุณหภูมิ, หรือการสึกหรอ เพื่อให้แน่ใจว่าการเลือกจานเบรกถูกต้องและจะไม่รบกวนสัญญาณ ABS หรือ ESC

เลือกวัสดุจานเบรกตามความต้องการของคุณ: เหล็กหล่อ OEM สำหรับการขับขี่ประจำวัน, จานเบรกแบบมีช่องระบายอากาศหรือแบบมีร่องสำหรับงานหนัก, และคาร์บอนเซรามิกสำหรับการแข่งขัน ตรวจสอบให้แน่ใจว่าตรงกับสเปครถของคุณ เช่น เส้นผ่านศูนย์กลาง ความหนา และรูปแบบการเจาะรู

คำนึงถึงความเข้ากันได้ของเซ็นเซอร์ หากรถของคุณมีเซ็นเซอร์ที่ติดตั้งบนโรเตอร์หรือเซ็นเซอร์วัดการสึกหรอของผ้าเบรก ให้เลือกจานเบรกที่มีรูเซ็นเซอร์ที่ถูกต้องหรือตัวแปลงที่เข้ากันได้ หลังจากการติดตั้ง ให้ล้างรหัสข้อผิดพลาด ทำการทดสอบ ABS และตรวจสอบค่าเซ็นเซอร์

ติดตั้งจานเบรกอย่างถูกต้อง: ขันน็อตล้อให้แน่น ตรวจสอบการหมุนของโรเตอร์ และทำการรันอิน (bed in) จานเบรก รักษาโรเตอร์ เลือกผ้าเบรกที่เหมาะสม และพิจารณาแบรนด์อย่าง Brembo หรือ Bosch ที่ทำงานได้ดีกับระบบเซ็นเซอร์ สำหรับเคล็ดลับเพิ่มเติมเกี่ยวกับจานเบรกและผ้าเบรก โปรดดูคู่มือนี้จาก Frontech: วิธีเลือกที่เหมาะสมจานเบรก

ข่าวที่เกี่ยวข้อง