Nivel 1:(tarea operativa única por sistema):ACC/LKS
Nivel 2:(tareas operativas combinadas por sistema y supervisión por parte del conductor): asistente de crucero integrado
Nivel 3:(tareas operativas y tácticas realizadas por el sistema, el conductor puede volver a conectarse si es necesario): piloto de atascos, piloto de estacionamiento, piloto de autopista
Nivel 4:(tareas operativas y tácticas realizadas por el sistema en un entorno definido): piloto automático en un entorno definido
Nivel 5:(tareas operativas y tácticas realizadas por el sistema en todas partes): piloto automático
Diferentes niveles de conducción automatizada
En esta clasificación hay un punto de división importante, que es el L3. Antes del L3 (incluido el L3), el sistema de frenado entra en modo de respaldo después de una falla, lo que requiere que el conductor tome el control del vehículo, lo que a menudo se denomina modo a prueba de fallas. El conductor se convierte en el respaldo más confiable para las funciones de conducción asistida. Después de alcanzar las etapas L4 y L5, el sistema de control del vehículo es responsable del estado del vehículo después de que falla el sistema de frenado. En este momento, todas las acciones que originalmente asumió y completó el conductor deben ser completadas por el vehículo, lo que se denomina modo de operación en caso de falla.
En el nodo de 2020, la mayoría de las empresas automovilísticas tradicionales se encuentran en la etapa de transición de L2 a L3, como el fortalecimiento y la popularización de funciones como APA y TJA. Algunas empresas automovilísticas pioneras ya han ocupado el terreno alto de la conducción asistida L3 y están haciendo esfuerzos para dar un "salto emocionante" hacia la conducción autónoma de nivel L4. Con este salto, ¿cuáles son los nuevos requisitos para el sistema de frenado a nivel ejecutivo?
2.1 Arquitecturas de sistemas de frenos (principio de funcionamiento del IPB)
La siguiente figura es un diagrama simplificado del sistema de frenado IPB, que se divide principalmente en tres partes: parte del simulador de pedal-cilindro maestro-pedal, parte de generación de presión y parte de ajuste de presión.
El sistema IPB es un sistema desacoplado. Durante el funcionamiento normal, las válvulas 1, 4 y 5 están conectadas y las válvulas 2 y 3 están desconectadas. Una vez que el conductor pisa el pedal, el líquido de frenos ingresa al cilindro maestro y al simulador de pedal, generando presión. La curva de fuerza del pedal-recorrido del pedal está determinada por las características del cilindro maestro y del simulador de pedal. Al mismo tiempo, la ECU del IPB reconoce la señal de desplazamiento del pedal y controla el motor para generar presión en función de la curva calibrada de desplazamiento del pedal-presión del sistema para generar la desaceleración del vehículo. En el control de movimiento longitudinal y de guiñada, la presión del cilindro de rueda de cada rueda se ajusta a través del módulo de modulación hidráulica ABS/ESC. Por lo tanto, para el sistema de frenado IPB, la curva de desplazamiento del pedal-desaceleración se puede cambiar actualizando los parámetros de calibración.
El modo de degradación del IPB es relativamente complejo, ya que a los distintos modos de degradación corresponden distintos tipos de fallos. En este artículo nos centramos en los fallos asistidos por potencia, como por ejemplo los cortes de suministro eléctrico del IPB. En este modo, el IPB entra en modo de respaldo mecánico, se cierran las válvulas 1, 4 y 5 y se abren las válvulas 2 y 3. La presión establecida por el pedaleo del conductor entra directamente en el cilindro de la rueda y genera la desaceleración del vehículo. De acuerdo con lo estipulado en la normativa ECE R13-H, el sistema debe ser capaz de producir una desaceleración de frenado de al menos 2,44 m/s².
Dado que el pedal de freno está desacoplado, no es necesario considerar el impacto de la demanda de líquido del cilindro maestro en el desplazamiento del pedal. El diámetro interior del cilindro maestro del IPB puede ser menor que el de un sistema de aplicación de frenos tradicional. En el modo de respaldo mecánico, el sistema genera una mayor presión con la misma fuerza del pedal. Durante el proceso de diseño de adaptación del sistema de frenos, es importante considerar el volumen de líquido de frenos (que corresponde a la carrera y el diámetro interior del cilindro maestro). Durante el proceso de diseño se deben tener en cuenta los siguientes factores:
En el modo de respaldo, se requiere una desaceleración de frenado de 2,44 m/s2 (que implica la adaptación del pedal y del sistema de frenado básico).
A lo largo de la vida útil del vehículo se producen cambios en el sistema, como el desgaste de las placas de fricción, los cambios en la rigidez del sistema, los cambios en el coeficiente de fricción, etc. Este artículo no ofrece una explicación detallada.
Esquema de un freno de potencia integrado (IPB)
2.2 De la asistencia al conductor a la conducción altamente automatizada
Como ya se ha dicho, el diseño actual de los sistemas de asistencia al conductor sitúa al conductor en el centro de la operación, y el sistema actúa como una función complementaria. En algunos sistemas de asistencia al conductor de nivel L3 de alto nivel, como el piloto de aparcamiento y el piloto de carretera, los conductores pueden ceder el control del vehículo en determinadas situaciones. Sin embargo, el conductor sigue teniendo que permanecer en el asiento del conductor. En caso de fallo del sistema de frenos, el conductor debe asumir el control en cualquier momento y aparcar el vehículo en una zona segura en modo de respaldo mecánico.
De L3 a L4/L5, el conductor va cediendo responsabilidades y ya no tiene que sentarse en el asiento del conductor. Esto garantiza que, incluso en caso de avería, el sistema de control del vehículo lleve el vehículo a una zona segura. En el caso del sistema de frenos, la cuestión de cómo completar mediante el sistema de control del vehículo las operaciones que originalmente realizaba el conductor es un nuevo reto para el sistema de frenos de la conducción autónoma de alto nivel.