I sistemi frenanti tradizionali non sono cambiati molto nel corso dell'ultimo secolo, quindi il concetto di tecnologia brake-by-wire rappresenta un cambiamento epocale che le case automobilistiche e il pubblico in generale sono stati entrambi riluttanti ad accettare. Mentre i sistemi idraulici tradizionali hanno i loro problemi, c'è qualcosa di rassicurante nell'avere una connessione fisica diretta tra il piede e le pastiglie dei freni o le scarpe situate ai quattro angoli del veicolo. Brake-by-wire rompe quella connessione, ed è per questo che la tecnologia è considerata intrinsecamente più pericolosa del controllo elettronico della valvola a farfalla o persino del filo di ferro.
La natura confortante dei freni idraulici
Il modo in cui i sistemi frenanti tradizionali hanno funzionato per decenni è che premendo sul pedale del freno si genera una pressione idraulica che viene poi utilizzata per attivare le ganasce o le pastiglie dei freni. Nei sistemi più vecchi, il pedale agisce direttamente su un componente idraulico noto come cilindro principale. Nei sistemi moderni, un servofreno, solitamente alimentato dal vuoto, ingrandisce la forza del pedale e facilita la frenata.
Quando il cilindro principale è attivato, genera una pressione idraulica nelle linee dei freni. Tale pressione agisce successivamente sui cilindri slave presenti in ciascuna ruota, che pizzicano un rotore tra le pastiglie dei freni o spingono le ganasce del freno verso l'esterno in un tamburo.
I moderni sistemi di frenatura idraulica sono più complicati di così, ma continuano a funzionare secondo lo stesso principio generale. I servofreni idraulici oa vuoto riducono la quantità di forza che il conducente deve applicare e tecnologie come i freni antibloccaggio e i sistemi di controllo della trazione sono in grado di attivare o rilasciare automaticamente i freni.
I freni elettrici ed elettroidraulici sono stati tradizionalmente utilizzati solo sui rimorchi. Poiché i rimorchi hanno già collegamenti elettrici per le luci dei freni e gli indicatori di direzione, è semplice collegare un cilindro elettroidraulico o attuatori elettrici. Tecnologie simili sono disponibili da un paio di OEM, ma la natura cruciale della sicurezza dei freni ha portato a un'industria automobilistica che rimane riluttante ad adottare la tecnologia del freno a filo in qualsiasi capacità reale.
I freni elettroidraulici si fermano brevemente
L'attuale coltura di sistemi by-wire-wire utilizza un modello elettro-idraulico che non è completamente elettronico. Questi sistemi hanno ancora sistemi idraulici, ma il conducente non attiva direttamente il cilindro principale premendo il pedale del freno. Invece, il cilindro principale è attivato da un motore elettrico o una pompa che è regolata da un'unità di controllo.
Quando il pedale del freno viene premuto in un sistema elettroidraulico, l'unità di controllo utilizza le informazioni di un numero di sensori per determinare la forza frenante su cui ogni ruota ha bisogno. Il sistema può quindi applicare la quantità necessaria di pressione idraulica a ciascuna pinza.
L'altra differenza principale tra i sistemi di frenatura elettroidraulica e idraulica tradizionale è quanta pressione è implicata. I sistemi di frenatura elettroidraulici operano tipicamente a pressioni molto più elevate rispetto ai sistemi tradizionali. I freni idraulici funzionano a circa 800 PSI in condizioni di guida normali, mentre i sistemi elettroidraulici Sensotronic mantengono pressioni tra 2.000 e 2.300 PSI.
Sistemi elettromeccanici veramente freno-a-filo
Mentre i modelli di produzione utilizzano ancora sistemi elettroidraulici, la vera tecnologia del freno-a-filo elimina completamente l'idraulica. Questa tecnologia non si è presentata in nessun modello di produzione a causa della natura critica per la sicurezza dei sistemi frenanti, ma ha subito ricerche e test significativi.
A differenza dei freni elettroidraulici, tutti i componenti di un sistema elettromeccanico sono elettronici. Le pinze hanno attuatori elettronici anziché cilindri slave idraulici e tutto è governato direttamente da un'unità di controllo anziché da una pompa principale ad alta pressione. Questi sistemi richiedono anche un numero di hardware aggiuntivo, inclusi temperatura, forza di serraggio e sensori di posizione dell'attuatore in ciascuna pinza.
I freni elettromeccanici includono anche complicate reti di comunicazione poiché ogni calibro deve ricevere più ingressi dati per generare la giusta quantità di forza frenante. E a causa della natura di sicurezza di questi sistemi, in genere deve esserci un bus secondario ridondante per fornire dati grezzi ai calibri.
L'appiccicoso problema di sicurezza della tecnologia Brake-By-Wire
Mentre i sistemi di frenatura idroelettrici ed elettromeccanici sono potenzialmente più sicuri dei sistemi tradizionali, a causa del potenziale di una maggiore integrazione con ABS, ESC e altre tecnologie simili, i problemi di sicurezza li hanno trattenuti. I sistemi frenanti tradizionali possono fallire, ma solo una catastrofica perdita di pressione idraulica può privare completamente il conducente della capacità di fermarsi o rallentare, mentre i sistemi elettromeccanici intrinsecamente più complessi hanno una moltitudine di potenziali punti di guasto.
I requisiti di failover e altre linee guida per lo sviluppo di sistemi critici per la sicurezza come il freno a filo sono governati da standard di sicurezza funzionali come la ISO 26262.
Chi offre la tecnologia Brake-By-Wire?
La ridondanza e i sistemi che sono in grado di lavorare con una quantità ridotta di dati finiranno per rendere la tecnologia elettromeccanica freno-a-filo sufficientemente sicura per un'adozione diffusa, ma a questo punto solo un paio di OEM hanno sperimentato sistemi elettroidraulici.
La Toyota ha introdotto per la prima volta un sistema frenante elettroidraulico nel 2001 per la sua Estima Hybrid, e da allora sono disponibili varianti della sua tecnologia ECB (Electronically Controlled Brake).La tecnologia è apparsa per la prima volta negli Stati Uniti per l'anno modello 2005 con la Lexus RX 400h.
Un esempio in cui la tecnologia del freno-a-filo ha sofferto di un mancato lancio è stata quando Mercedes-Benz ha tirato il suo sistema Sensotronic Brake Control (SBC), che era stato introdotto anche per l'anno modello del 2001. Il sistema è stato ufficialmente ritirato nel 2006 dopo un costoso richiamo nel 2004, con la Mercedes che sosteneva che avrebbe offerto la stessa funzionalità del suo sistema SBC attraverso un sistema frenante idraulico tradizionale.
