Modern Araçlarda pnömatik sistemler

Enerjiyi iletmeye hazır hava kullanan pnömatik sistemler, on yıllardır endüstriyel otomasyonda bir temel olmuştur. Otomotiv bağlamda, daha önce nesil araç mimarisine sahip olan hava frenleri ile en yaygın olarak ilişkilidir.Ancak, ulaşım endüstrisi bağımsızlık için önemli ölçüde, pnömatik araçların rolü bir niş teknolojiden sonraki nesil araç mimarisine kadar gelişmektedir.

Baskısız sıvılara güvenen hidrolik sistemler aksine, pnömatik sistemler sıkıştırılabilir hava kullanır.Bu temel fark, pnömatik özel özellikler verir: daha hafiftir, daha az ısı nesli ile çalışır ve daha güvenli modlarda başarısız olmak için tasarlanmıştır.

Herhangi bir otomotiv pnömatik sisteminin temel bileşenleri, hava kompresörü, depolama tankları (reservoir), valfler, hareketleyiciler (köpekler veya bellows) ve kontrol elektronikleri içerir. kompresör basını, genellikle 100 ila 150 psi arasında ve bir tankta depolanır.Bir işlev gerektiğinde, dinamikler için baskıyı mekanik hareketlere dönüştürmek için açık.

Neden pnömatik araçlar için Doğal bir Fit

Özerk araçlar, geleneksel sürücü destekli araçları aşan bir güvenilirlik ve reddantme seviyesini talep eder.Pekiz sistemleri bu gereksinimleri karşılayan çeşitli doğal avantajlar sunar. İlk olarak, sıkıştırılmış hava depolanabilir ve ana elektrik sistemi başarısız olduğunda bile kullanılabilir, bu kırmızıdanlık seviyesi Seviye 4 ve Seviye 5 için gerekli güvenlik sertifika seviyelerini elde etmek için önemlidir.

İkincisi, pnömatik eylemciler yüksek bir güç-to-saç oranına sahiptir. kompakt bir pnömatik silindir benzer büyüklükteki hidrolik bir silindirle karşılaştırılabilir güç üretebilir, ancak ağırlığın bir kısmında, elektriksel bir araçta, ağırlık azaltma doğrudan hafif bir şekilde çevirir, kapı açıkları, asansörler ve ayarlanabilir süspansiyon sistemleri gibi bileşenler için çekici bir seçenek haline getirir.

Üçüncü olarak, pnömatik sistemler hızlı yanıt süreleri sunar. Compress hava, yakın-sonik hızlarda hatlar aracılığıyla seyahat edebilir ve modern yüksek akışlı diskler 10 milisaniye altında açık ve yakın olabilir.For Frenleme sistemleri için, bu daha kısa durma mesafeler anlamına gelir; çünkü süspansiyon sistemleri için, yol koşullarına yakın bir şekilde ayarlama anlamına gelir. Amongoslar, sensörler ve eylemcileri en az geç saatlere ihtiyaç duyar ve pnömatiklar bu performansı sunar.

Dördüncü, pnömatik sistemler temizdir. Petrol dökülmesinden kaynaklanan kirlenme riski yoktur ve sıvı imha için gerekli değildir. Bu basitlik bakım azaltır ve pnömatikları daha çevresel olarak dostane hale getirir, otonom taksiler ve teslimat araçları kullanan filo operatörleri için önemli bir göz önünde bulundurmaktadır.

Reddans ve Başarısız Güvenli Operasyon

Özerk sistemlerde, tek bir bileşen başarısızlığı felaket bir olaya yol açmamalıdır.Pekiz sistemleri çift devreler, ayrı hava rezervuarları ve mekanik ilkbahar dönüş eylemlerine rağmen otomatik olarak otomatik olarak park fren sistemi uygular.

Mühendisler yerel enerji depolama kullanımını keşfediyorlar - araç etrafında dağıtılan küçük sıkıştırılmış hava tankları - bu eylemcilerin ana hava tedarikinden sonra kontrollü sayıda döngü için çalışmaya devam etmelerini sağlamak. Bu yaklaşım aynalar, uçak sistemlerinde bulunan kırmızıdanlıklı hava tankları ve otonom araç platformları için bir tasarım hedefi haline geliyor.

Drive-by-Wire Architectures ile entegrasyon

Modern otonom araçlar giderek sürücü-blok sistemleri kabul ediyor, sürücü ve tekerlekler arasındaki mekanik bağlantıların elektronik sinyallerle değiştirilmesine izin veriyor.Pektör (veya otonom kontrol) bir elektronik komut gönderir ve bu durumda bir insan olan bir çiftlik valfine gönderir.

BÖRT:0)Bosch[[DÜT:2) ve ) gibi büyük tedarikçiler otomatik sürüş için pnömatik fren-çalı sistemler geliştiriyorlar. Bu sistemler, elektronik stabilite kontrolü ile hava basıncı modulationunu düzelterek, yazılım algoritmaları tarafından iyi niyetli olarak test edilebilir.

Anahtar Uygulamaları: Frenlerin ve Suspension'ın Ötesinde

Frenleme ve süspansiyon en çok kurulmuş pnömatik uygulamalar olsa da, otonom araçlardaki potansiyel kullanımlar çok daha fazla uzanır. İşte pnömatikların değer katabileceği birkaç alandır.

Otomatik Kapılar ve Access Systems

Özerk sürüş-haileştirici araçlar güvenilir, otomatik olarak kapıları açar.Pektifler kapılar sorunsuz ve sessiz bir şekilde açabilir ve onları uygun bir mühürden bile uzak tutabilirler.Pekizal motorlardan farklı olarak, pnömatik silindirler giymeyi veya reçelmesini gerektirmez. birkaç otomatik olarak üreticilerin kapılarını sorunsuz ve sessiz bir şekilde açabilirler.

Kargo ve Parcel Soyunmaları

Özerk teslimat araçları, bir alıcının mevcut olduğu zaman güvenle açık bölmelere ihtiyaç duyacaktır.Pek kilitler ve hatches hızla hareket edebilir ve ilkbahar basıncı ile güvenli bir şekilde kilitlenebilir. Gerekli olan enerji minimumdur ve hava hatlarının basitliği yüksek prehumidity ortamlarındaki elektrik disklerine kıyasla havayı mühürlemek daha kolay hale getirir.

Ride Comfort için Aktif Suspension

Özerk araçlar, yolcu konforunu sürücü katılımına öncelik verecek. Air süspansiyon sistemleri, zaten yüksek uç araba ve otobüslerde yaygındır, aktif barajlar sağlamak için uyarlanabilir.Sevde otomatik sürüş verileri kamera ve kapaklı olarak ayarlarken, süspansiyon kabine ulaşmadan önce darbeyi absorbe edebilir.

Acil Braking ve Override

Tamamen otonom bir araçta, birincil frenleme sistemi başarısız olursa, ikincil bir sistem devralmalıdır.Pektörler ana elektrik bataryasına bağlı olarak acil frenleme için enerji sağlayabilirler. Benzer şekilde, pnömatik direksiyon hareketleri, elektrik güç direksiyonu başarısız olursa mekanik bir override sağlayabilir.

Enerji Verimliliği ve Soğutma Teknolojisi

Pnömatik sistemlerin tarihsel eleştirilerinden biri enerji verimliliğinidir.Konum hava, bir motor aracılığıyla elektrik enerjisini mekanik harekete dönüştürmekten daha doğal olarak daha az verimlidir. Ancak, kompresör tasarımı ve enerji kurtarmadaki gelişmeler boşluğu daraltmaktadır.

Değişken-Speed Electric kompresörler

Geleneksel pnömatik sistemler, araç kıyı veya yenidenjenesan enerji korumak için sabit hızlanmış kompresörler kullanır. Yeni değişken hızlı fırçasız DC kompresörler talep etmek için çıktıyı azaltabilir, enerji atıklarını azaltır. Araç ana güçle entegre edildiğinde, sadece araç kıyıda veya yenidenjen enerji tasarrufu olduğunda, etkili bir şekilde bir frenleme ürünü haline getirebilir.

Braking'den Enerji Kurtarma

Rejeneratif frenleme elektrikli araçlarda standarttır, ancak ana bataryayı boşaltmadan enerji geri alır. Bu konsept, bazen araştırma grupları tarafından doğrudan havayı sıkıştırabilir ve otonom araçların en sık çalıştıracağı şehirdeki sürücüsüz bir kompresörü otomatik olarak kullanır.

Heat Management

Soğutma makineleri ısı yaratır. Özerk bir araçta, termal yönetim, her ısı kaynağının aşırı ısıtımı ve elektronik kullanımını önlemek için hesabı gerekir. Modern kompresör tasarımları, ısıyı verimli bir şekilde reddetmeye yardımcı olur.

Elektronik ve Yazılım ile entegrasyon

Pnömatik sistemler artık tamamen mekanik değildir. Araç merkezi bilgisayardan veri alan ECU'lar tarafından kontrol edilir. Bu bilgisayar algılama, planlama ve kontrol algoritmaları çalışır.Pektifler için doğru yanıt vermek için, kontrol sistemi, basınç sensörleri ve pozisyon sensörlerinden gelen geri bildirimlerle ve pozisyon sensörleri ile ilgili olarak takip etmelidir.

Kapalı-Loop Control

Açık-loop pnömatik sistemler (bu sadece bir kapak açılırken tam baskı uygular) otomatik araç kontrolü için yeterince kesin değildir.Dönetici sistemleri sürekli olarak hareket eden pozisyon veya güç ve kapak görevleri Mechatronics), yüksek çözünürlüklü baskı sensörleri ve kontrol algoritmaları, havanın sıkıştırılabilmesi için yeterince kesin değildir - sofistike modelleme gerektiren doğrusal olmayan bir özelliktir.

Hata Tespiti ve Tanıklar

Özerk araçlar kendi kendine teşhisli bir bileşen sağlığı olmalıdır.Pekiz sistemleri kendilerini basit tanılara ödünç verir: baskı damla oranları, kapak süreleri, akış oranları sürekli olarak izlenebilir. Bir çizgide yavaş sızıntı veya bir yapışkanlık valfi başarısız olduktan önce tespit edilebilir. Makine öğrenme algoritmaları bu parametreleri proaktif olarak tahmin etmek ve zamanlama bakımı için proaktif olarak, filo araçları için zaman azaltır.

İletişim protokolleri

Pnömatik ECU'lar aracın CAN otobüs veya Ethernet arka kemiği üzerinde iletişim kuruyor.PKK'lar, pnömatik bileşenler için açıklanabilir protokollerin benimsenmesi, sensörlere ve eylemcileri farklı üreticilerden farklı üreticilerden iş birliğine izin vermek gibi standartlaşmış araç platformları için gereklidir.

Pazar Trendleri ve Endüstri Kabul

Özerk araçlardaki pnömatik sistemlerin benimsenmesi henüz yaygın değil, ancak birkaç gösterge büyüme noktası. Küresel otomotiv hava fren sistemi pazarı 2030 yılına kadar yaklaşık% 5'te, otonom ağır kamyonlar tarafından yönlendirilen bir CAGR'de büyümeye başlıyor.

Startups such asurFLT:0)Aiways[DÜT:1) ve [[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜSTÜSÜDÜDÜDÜDÜDÜSÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜN

Düzenleme organları da dikkat çekiyor. Ulusal Oto Trafik Güvenliği Yönetimi (NHTSA) otomatik ticari araçlar için kılavuzlarında pnömatik fren standartları içeriyordu ve Avrupa Birliği'nin Genel Güvenlik Yönetmeliği (GSR) pnömatik frenleme sistemleri gerektirir.

Meydanlar ve Future Research

Avantajlarına rağmen, pnömatik sistemlerden önce önemli engeller bağımsız araçlarda standart hale gelir.

Kısmen Yüklü Enerji Verimliliği

Pnömatik kompresörler kısmi yükte çalışırken daha az verimlidir. Tipik bir sürüş döngüsünde, sıkıştırılmış hava talebi yaygın olarak değişir. Future research is focus on variable-displacement kompresörs and on-board Energy storage that allows the kompresör to run at its most effective operating point while Supplying ball requests from storage. Advanced material, such as fiber tanklar, aynı zamanda genel sistem verimliliğini artırabilir.

Gürültü ve Titreşim

Frekanslar ve egzoz kapakları gürültü üretir. Bir yolcu aracında, özellikle yolcuların çalışmak veya dinlenmesi gereken bir otonom araç, gürültü seviyeleri en aza indirmek zorundadır. Mühendisler, yüksek frekanslı boşluklar, yüksek frekanslı kapılar üzerinde çalışan ve yenidenjeneratif bir havayı yakalamak ve yeniden üretmek yerine.Bu yenilikler zaten premium hava süspansiyon sistemleri ortaya çıkar ve ana modellere hile yapmak için hile yapmak bekleniyor.

Kompaktlık ve Ambalaj

Özerk araçlar sensörler, bilgisayarlar ve batarya paketleri ile doludur. Bir kompresör, tank ve uzay için rekabet eder. pnömatik bileşenlerin azaltılması, bir litreden daha az kullanılan mikro pnömatik eylemciler, yapısal bileşenlere entegrasyon gibi - ağırlık eklemeden uzayı kurtarmak için boşlukları kullanmak gibi.

Soğuk-Weather Performansı

Comed hava, altzero sıcaklıklarında donanabilir, valfleri ve hatları engeller. Otomotiv pnömatik sistemler buz oluşumunu önlemek için hava kurutucuları ve ısıtıcıları kullanır, ancak bu ek karmaşık ve enerji tüketimi için, klima kontrollü garajlar olmadan uzak alanlarda çalışabilecek otonom araçlar için, soğuk hava durumu performansı önemlidir.

Tam Elektrikli Akıcılarla Maliyet Karşılaştırması

Pnömatikler ağır kullanım uygulamaları için maliyetle etkisiz hale gelebilirken, birden fazla eylemciyi paylaşma yeteneği rekabetçi olabilir.Tektenlifli araçlar için özel bir elektrikli motor kullanmaktan daha yüksek olabilir, bakım ve kesinti süreleri maliyetleri göz önünde bulundurulduğunda, sistem seviyesindeki kırmızı yedekler ve bazı konfigürasyonlarda daha az pahalı olabilir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Pnömatik sistemler, otonom araçlarda geniş bir rol oynamaya hazır, bir roman olarak değil, güvenlik-könemli hareket, hafif inşaat ve güvenli olmayan sistemler için pratik bir çözüm olarak, kompresör verimliliğindeki ilerlemeler, kapalı-loop kontrolü ve miniaturizasyon, geleneksel zayıflıklara hitap ediyor. Endüstri 4 ve seviye 5 özerkliğe doğru ilerliyor, temiz ve hızlı devre dışı bırakılıyor, bu da makinelerin nasıl gelişeceğini belirleyecektir.

Mühendisler ve karar vericiler için, anahtar çeki, pnömatikların özerklik mimarisinde birincil bir bileşen olarak göz ardı edilmeleri gerektiğidir.