Poziom 1:(pojedyncze zadanie operacyjne według systemu):ACC/LKS
Poziom 2:(połączone zadania operacyjne przez system i nadzór przez kierowcę): zintegrowany asystent tempomatu
Poziom 3:(zadania operacyjne i taktyczne wykonywane przez system, kierowca może zostać ponownie włączony w razie potrzeby): pilot korków, pilot parkowania, pilot autostrady
Poziom 4:(zadania operacyjne i taktyczne wykonywane przez system w określonym otoczeniu): autopilot w określonym otoczeniu
Poziom 5:(zadania operacyjne i taktyczne wykonywane przez system wszędzie): autopilot
Różne poziomy zautomatyzowanej jazdy
Istnieje ważny punkt podziału w tej klasyfikacji, którym jest L3. Przed L3 (w tym L3) układ hamulcowy przechodzi w tryb zapasowy po awarii, wymagając od kierowcy przejęcia kontroli nad pojazdem, co jest często nazywane trybem fail-safe. Kierowca staje się w rzeczywistości najbardziej niezawodnym trybem zapasowym dla funkcji wspomagania jazdy. Po osiągnięciu etapów L4 i L5 układ sterowania pojazdem odpowiada za stan pojazdu po awarii układu hamulcowego. W tym momencie wszystkie czynności pierwotnie przejęte i wykonane przez kierowcę muszą zostać wykonane przez pojazd, co jest tzw. trybem fail-operational.
Stojąc u progu 2020 roku, większość głównych firm samochodowych znajduje się w fazie przejściowej z L2 do L3, takiej jak wzmocnienie i popularyzacja funkcji, takich jak APA i TJA. Kilka pionierskich firm samochodowych zajęło już wysokie miejsce wspomaganej jazdy L3 i podejmuje wysiłki, aby wykonać „ekscytujący skok” w kierunku autonomicznej jazdy na poziomie L4. Wraz z tym skokiem, jakie są nowe wymagania dla układu hamulcowego na poziomie kierowniczym?
2.1 Architektura układu hamulcowego (zasada działania IPB)
Poniższy rysunek przedstawia uproszczony schemat układu hamulcowego IPB, który dzieli się na trzy główne części: część pedał-pompa główna-symulator pedału, część generująca ciśnienie i część regulująca ciśnienie.
System IPB jest systemem rozdzielonym. Podczas normalnej pracy zawory 1, 4 i 5 są połączone, a zawory 2 i 3 są rozłączone. Gdy kierowca naciśnie pedał, płyn hamulcowy dostaje się do cylindra głównego i symulatora pedału, wytwarzając ciśnienie. Krzywa siły pedału-skoku pedału jest określana przez charakterystykę cylindra głównego i symulatora pedału. Jednocześnie sterownik IPB rozpoznaje sygnał przesunięcia pedału i steruje silnikiem, aby wytwarzać ciśnienie w oparciu o skalibrowaną krzywą ciśnienia układu przesunięcia pedału, aby wygenerować opóźnienie pojazdu. W sterowaniu ruchem wzdłużnym i odchyleniem, ciśnienie cylindra koła każdego koła jest regulowane za pomocą modułu modulacji hydraulicznej ABS/ESC. Dlatego w przypadku układu hamulcowego IPB krzywą przesunięcia pedału-opóźnienia można zmienić, odświeżając parametry kalibracji.
Tryb degradacji IPB jest stosunkowo złożony, a różne typy awarii odpowiadają różnym trybom degradacji. Niniejszy artykuł koncentruje się na awariach wspomaganych elektrycznie, takich jak przerwy w dostawie prądu w IPB. W tym trybie IPB przechodzi w tryb rezerwowy, zawory 1, 4 i 5 są zamknięte, a zawory 2 i 3 są otwarte. Ciśnienie wytworzone przez pedałowanie kierowcy trafia bezpośrednio do cylindra koła i generuje opóźnienie pojazdu. Zgodnie z postanowieniami regulaminu ECE R13-H, system musi być zdolny do wytworzenia opóźnienia hamowania wynoszącego co najmniej 2,44 m/s².
Biorąc pod uwagę, że pedał hamulca jest odsprzęgnięty, nie ma potrzeby rozważania wpływu zapotrzebowania na płyn pompy głównej na przesunięcie pedału. Średnica cylindra głównego IPB może być mniejsza niż średnica cylindra tradycyjnego układu hamulcowego. W trybie mechanicznego wspomagania układ generuje wyższe ciśnienie przy tej samej sile nacisku na pedał. Podczas procesu projektowania dopasowania układu hamulcowego ważne jest uwzględnienie objętości płynu hamulcowego (odpowiadającej skokowi i średnicy cylindra głównego). Podczas procesu projektowania należy wziąć pod uwagę następujące czynniki:
W trybie awaryjnym wymagane jest opóźnienie hamowania wynoszące 2,44 m/s2 (obejmujące dopasowanie pedału i podstawowego układu hamulcowego).
Zmiany systemowe zachodzą w trakcie eksploatacji pojazdu, w tym zużycie tarcz ciernych, zmiany sztywności systemu, zmiany współczynnika tarcia itd. Niniejszy artykuł nie zawiera szczegółowych wyjaśnień.
Schemat zintegrowanego układu hamulcowego (IPB)
2.2 Od wspomagania kierowcy do jazdy wysoce zautomatyzowanej
Jak wspomniano wcześniej, obecna konstrukcja systemów wspomagania kierowcy stawia kierowcę w centrum operacji, a system działa jako funkcja uzupełniająca. W niektórych zaawansowanych systemach wspomagania kierowcy L3, takich jak Park Pilot i Highway Pilot, kierowcy mogą przekazać kontrolę nad pojazdem w określonych scenariuszach. Jednak kierowca nadal musi pozostać na fotelu kierowcy. W przypadku awarii układu hamulcowego kierowca musi przejąć kontrolę w dowolnym momencie i zaparkować pojazd w bezpiecznym miejscu w trybie mechanicznego wspomagania.
Od L3 do L4/L5 kierowca stopniowo rezygnuje z odpowiedzialności i nie musi już siedzieć na miejscu kierowcy. Dzięki temu nawet w przypadku awarii układ sterowania pojazdem doprowadzi pojazd do bezpiecznego miejsca. W przypadku układu hamulcowego kwestia, w jaki sposób wykonać operacje pierwotnie wykonywane przez kierowcę przez układ sterowania pojazdem, stanowi nowe wyzwanie dla układu hamulcowego w przypadku autonomicznej jazdy na wysokim poziomie.