control de frenado en curvas

El CBC fue introducido por primera vez por el fabricante de automóviles alemán BMW en 1992 como parte de su nueva función de Control Dinámico de Estabilidad. Se incluyó en el modelo 750i de 1992 (su sedán de la Serie 7 ) y añadió una medida de seguridad adicional a sus funciones preexistentes de ABS y Control Automático de Estabilidad (ASC). ^{[ 1 ]} Al describir la función, BMW afirmó: «Al frenar en curvas o al frenar durante un cambio de carril, la estabilidad de la conducción y la respuesta de la dirección mejoran aún más». ^{[ 8 ]}

Si bien BMW fue el primer fabricante de automóviles en crear esta tecnología, los mandatos federales de la UE en 2009 ^{[ 9 ]} y de los EE. UU. en 2011 ^{[ 10 ]} exigieron la inclusión de esta tecnología de seguridad de frenado en los vehículos futuros dentro de estas regiones.

Las normativas federales hicieron obligatorias las características de seguridad ESC en la producción de automóviles, que incluían tanto la tecnología CBC como sus funciones. ^{[ 11 ]} Esto ha llevado a que otros fabricantes incorporen esta tecnología bajo diferentes nombres.

El fabricante de automóviles alemán Mercedes-Benz introdujo la tecnología en sus sistemas ESP Dynamic Cornering Assist y Curve Dynamic Assist. ^{[ 12 ]} El fabricante Mini, propiedad de BMW , y el fabricante británico Land Rover la incorporaron bajo el nombre de Cornering Brake Control. ^{[ 13 ] [ 14 ]} Otras compañías han utilizado la tecnología CBC como parte de su función ESC, lo que convierte a la tecnología CBC en una medida de seguridad más universal. ^{[ 15 ]}

El bloqueo de las ruedas supone un grave peligro para el conductor al girar. Este bloqueo limita la funcionalidad de la dirección debido a la fuerza centrífuga (una fuerza que actúa sobre el vehículo y que altera su equilibrio al girar), lo que provoca desequilibrios en la presión de frenado que la tecnología CBC puede regular.

El CBC resuelve este problema mediante un sistema adaptativo de fuerza de frenado que distribuye la presión entre los frenos del vehículo al girar. ^{[ 3 ] [ 5 ]} El CBC ajusta la presión en función de la velocidad del vehículo y su posición con respecto a la curva, optimizando así su estabilidad y tracción en la carretera. ^{[ 17 ] [ 18 ]} Esto suaviza tanto la dirección como el frenado para el conductor, limitando la posibilidad de que las ruedas del vehículo se bloqueen.

La tecnología CBC estabiliza el vehículo a una velocidad de guiñada deseada (movimiento de torsión), que se produce al tomar curvas. ^{[ 2 ]} Al frenar bruscamente, la estabilización de la velocidad de guiñada permite que la presión de frenado disminuya fácilmente. También reduce el coeficiente de deslizamiento , que determina la velocidad real del vehículo tras moverse contra la fricción (una fuerza que se opone al movimiento). ^{[ 19 ]} Este cambio ayuda a que la tecnología responda con precisión a las condiciones de la carretera, ya que la velocidad real del vehículo se asemejará con exactitud a la velocidad angular y de avance calculada. ^{[ 20 ]} La lógica CBC alcanza suavemente la velocidad de guiñada y la aceleración lateral deseadas, maximizando la comodidad y el rendimiento de la conducción. ^{[ 2 ]}

La fórmula para calcular la velocidad de guiñada real es: ^{[ 21 ]}

${\displaystyle {\displaystyle \psi =V/R}}$

dónde

• ${\displaystyle \psi }$es la velocidad de guiñada real
• ${\displaystyle V}$es la velocidad hacia adelante (la velocidad tomada en la dirección de avance del vehículo)
• ${\displaystyle R}$es el radio de giro (la distancia al centro de la curva)

En función de factores como el modelo del vehículo y el trazado de la carretera, se realizan cálculos adicionales para garantizar que la tecnología CBC estabilice el vehículo de forma eficaz. El sistema CBC calcula la velocidad de guiñada deseada, teniendo en cuenta tanto la velocidad de guiñada real como la intervención humana necesaria (medida por el ángulo de dirección del vehículo durante un giro).

La fórmula para calcular la velocidad de guiñada deseada es: ^{[ 22 ]}

${\displaystyle \psi ^{*}=\psi +k*d\delta /dt}$

dónde

• ${\displaystyle \psi ^{*}}$es la velocidad de guiñada deseada
• ${\displaystyle \psi }$es la velocidad de guiñada real
• ${\displaystyle k}$es el factor de escala (determinado por cada marca y modelo de vehículo individual )
• ${\displaystyle d\delta }$es el cambio del ángulo de dirección (${\displaystyle \delta }$) tomada por el vehículo mientras giraba
• ${\displaystyle dt}$es el cambio de tiempo (${\displaystyle t}$)

El CBC puede entonces aplicar parcialmente los frenos para llevar el vehículo gradualmente a la velocidad de guiñada deseada durante el giro. ^{[ 2 ]}

El CBC reduce el par de dirección de frenado no deseado al frenar mientras se gira en las curvas. ^{[ 3 ]} Esto limita el radio (${\displaystyle r}$) que se encuentra en la fórmula general del par motor, que determina qué tan lejos está el vehículo del interior de la curva.

La fórmula para calcular el par es: ^{[ 23 ]}

${\displaystyle \tau =rF\sin \theta }$

dónde

• ${\displaystyle \tau }$es el vector de torque (con magnitud y dirección)
• ${\displaystyle r}$es el radio desde donde se aplica la fuerza hasta donde se mide el par
• ${\displaystyle F}$es la fuerza aplicada
• ${\displaystyle \theta }$es el ángulo entre la fuerza aplicada y el radio

El cambio de radio evita que el vehículo se desvíe hacia afuera y potencialmente abandone el carril, compensando el error del conductor. ^{[ 24 ]}

Los vehículos modernos con CBC pueden tener su eje de dirección desplazado lateralmente (hacia la superficie de la carretera) en la misma dirección que el punto de contacto del neumático (el punto donde el neumático toca la carretera). La distribución adaptativa de la fuerza de frenado es capaz de distribuir la presión sobre los frenos teniendo en cuenta directamente la fuerza de contacto del neumático (la fuerza que se aplica sobre los neumáticos), lo que disminuye el par de dirección de frenado. ^{[ 3 ]}

Como se describe en la fórmula general para el par, la disminución del par de dirección de frenado disminuirá el radio de giro a medida que la fuerza (${\displaystyle F}$) permanece constante, evitando de forma segura que el vehículo se desvíe hacia afuera.

El CBC reduce la distancia de frenado necesaria para detener el vehículo al girar. ^{[ 2 ]} El CBC puede disminuir la presión de frenado, la velocidad de guiñada y el par motor simultáneamente para limitar el movimiento lateral (movimiento lateral). ^{[ 2 ] [ 25 ]} Limitar el movimiento lateral ayuda a mejorar la estabilidad del vehículo al girar, lo que permite que el CBC frene suavemente. ^{[ 25 ]} Esto ayuda al conductor a detener el vehículo inmediatamente ante una situación de emergencia.

La experimentación con respecto a la lógica CBC utilizó pruebas de software en bucle (SiL) para demostrar su validez. Esto utiliza un entorno simulado para probar el código del software en un espacio virtual . ^{[ 26 ]} El algoritmo utilizado para probar la lógica CBC incorporó muchos componentes dentro del vehículo, como neumáticos, suspensión y masa . ^{[ 5 ]} El algoritmo también modeló el comportamiento esperado del conductor y utilizó tanto el comportamiento previsto como los componentes del vehículo para determinar la validez de la lógica CBC.

Los resultados de las pruebas SiL han demostrado claramente que la lógica CBC ayuda a mantener los vehículos dentro de su trayectoria prevista , mejorando la medida de seguridad ABS tradicional . ^{[ 5 ]}