Sistemele de frânare tradiționale nu s-au schimbat prea mult în ultimul secol, așa că conceptul de tehnologie brake-by-wire reprezintă o schimbare pe care producătorii de automobile și publicul au fost reticente să o accepte. Brake-by-wire se referă la sistemele de frânare care controlează frânele prin mijloace electrice.
Natura reconfortantă a frânelor hidraulice
În sistemele tradiționale de frânare, apăsarea pedalei de frână generează o presiune hidraulică care activează saboții sau plăcuțele de frână. În sistemele mai vechi, pedala acționează direct asupra unei componente hidraulice cunoscute sub numele de cilindru primar. În sistemele moderne, un servofrânare, de obicei alimentat de vid, mărește forța pedalei și ușurează frânarea.
Brake-by-wire întrerupe această conexiune, motiv pentru care tehnologia este văzută de unii ca fiind mai periculoasă decât controlul electronic al accelerației sau direcția prin cablu.
Când cilindrul primar este activat, acesta generează presiune hidraulică în conductele de frână. Această presiune acționează ulterior asupra cilindrilor secundari prezenți în fiecare roată, care fie prinde un rotor între plăcuțele de frână, fie presează saboții de frână în exterior într-un tambur.
Sistemele moderne de frânare hidraulice sunt mai complicate decât atât, dar funcționează pe același principiu general. Sistemele de servofrânare hidraulice sau de vacuum reduc forța pe care șoferul trebuie să o aplice. Tehnologii precum frânele antiblocare și sistemele de control al tracțiunii sunt capabile să activeze sau să elibereze automat frânele.
Frânele electrice și electro-hidraulice au fost folosite în mod tradițional numai pe remorci. Deoarece remorcile au conexiuni electrice pentru luminile de frână și semnalizatoarele de direcție, este ușor de conectat într-un cilindru primar electro-hidraulic sau actuatoare electrice. Tehnologii similare sunt disponibile de la OEM, dar natura critică pentru siguranță a frânelor a dus la o industrie auto care rămâne ezită să adopte tehnologia frână cu fir. Cu toate acestea, odată cu creșterea sistemelor de conducere autonomă și de conducere asistată, frânarea prin cablu a cunoscut o utilizare mai largă.
Frânele electro-hidraulice se opresc scurt
Sistemele actuale de frână prin cablu utilizează un model electro-hidraulic care nu este complet electronic. Aceste sisteme au sisteme hidraulice, dar șoferul nu activează direct cilindrul primar prin apăsarea pedalei de frână. În schimb, cilindrul primar este activat de un motor electric sau de o pompă care este reglată de o unitate de control.
Când pedala de frână este apăsată într-un sistem electro-hidraulic, unitatea de comandă utilizează informații de la un număr de senzori pentru a determina de câtă forță de frânare are nevoie fiecare roată. Sistemul poate aplica apoi cantitatea necesară de presiune hidraulică fiecărui etrier.
Ceal altă diferență principală între sistemele de frânare electro-hidraulice și cele tradiționale hidraulice este cât de multă presiune este implicată. Sistemele de frânare electro-hidraulice funcționează de obicei la presiuni mai mari decât sistemele tradiționale. Frânele hidraulice funcționează la aproximativ 800 PSI în condiții normale de conducere, în timp ce sistemele electro-hidraulice Sensotronic mențin presiuni între 2.000 și 2.300 PSI.
Sistemele electromecanice sunt cu adevărat frânate cu fir
În timp ce modelele de producție încă folosesc sisteme electro-hidraulice, adevărata tehnologie brake-by-wire elimină complet hidraulica. Această tehnologie nu a apărut în niciun model de producție din cauza naturii critice pentru siguranță a sistemelor de frânare. Totuși, a fost supus unor cercetări și testări semnificative.
Spre deosebire de frânele electro-hidraulice, componentele unui sistem electromecanic sunt electronice. Etrierele au actuatoare electronice în loc de cilindri secundari hidraulici, iar totul este guvernat de o unitate de control în locul unui cilindru primar de în altă presiune. Aceste sisteme necesită, de asemenea, o varietate de hardware suplimentar, inclusiv senzori de temperatură, forță de strângere și poziție a actuatorului în fiecare etrier.
Frânele electromecanice includ rețele de comunicații complicate, deoarece fiecare etrier primește mai multe intrări de date pentru a genera cantitatea adecvată de forță de frânare. Datorită naturii critice pentru siguranță a acestor sisteme, există de obicei o magistrală secundară redundantă pentru a furniza date brute către etrier.
Problema de siguranță lipicioasă a tehnologiei Brake-By-Wire
Sistemele de frânare hidroelectrice și electromecanice sunt potențial mai sigure decât sistemele tradiționale. Cu toate acestea, din cauza potențialului de integrare mai mare cu ABS, ESC și tehnologii similare, preocupările legate de siguranță au reținut aceste sisteme. Sistemele de frânare tradiționale pot eșua și nu, dar numai o pierdere catastrofală a presiunii hidraulice va împiedica complet șoferul să oprească sau să încetinească. Sistemele electromecanice mai complexe în mod inerent au o multitudine de puncte potențiale de defecțiune.
Cerințele de failover și alte linii directoare pentru dezvoltarea sistemelor critice pentru siguranță, cum ar fi frâna prin cablu, sunt guvernate de standarde de siguranță funcțională precum ISO 26262.
Cine oferă tehnologia Brake-By-Wire?
Redundanța și sistemele care sunt capabile să lucreze cu o cantitate redusă de date vor face, în cele din urmă, tehnologia electromecanică frână cu fir suficient de sigură pentru adoptarea pe scară largă. În acest moment, doar câțiva producători OEM au experimentat cu sisteme electro-hidraulice.
Toyota a introdus un sistem de frânare electro-hidraulic în 2001 pentru Estima Hybrid. Variante ale tehnologiei sale de frânare controlată electronic (ECB) au fost disponibile de atunci. Tehnologia a apărut pentru prima dată în SUA pentru anul model 2005 cu Lexus RX 400h.
Un exemplu în care tehnologia brake-by-wire a suferit din cauza unei eșecuri la lansare a fost atunci când Mercedes-Benz și-a retras sistemul Sensotronic Brake Control (SBC), care a fost introdus și pentru anul model 2001. Sistemul a fost retras oficial în 2006, după o rechemare costisitoare în 2004, Mercedes susținând că va oferi aceeași funcționalitate ca sistemul său SBC printr-un sistem tradițional de frânare hidraulic.
