Τα παραδοσιακά συστήματα πέδησης δεν έχουν αλλάξει πολύ τον περασμένο αιώνα, επομένως η έννοια της τεχνολογίας brake-by-wire αντιπροσωπεύει μια αλλαγή που οι αυτοκινητοβιομηχανίες και το κοινό ήταν απρόθυμοι να υιοθετήσουν. Το Brake-by-wire αναφέρεται σε συστήματα πέδησης που ελέγχουν τα φρένα μέσω ηλεκτρικών μέσων.
Η άνετη φύση των υδραυλικών φρένων
Στα παραδοσιακά συστήματα φρένων, το πάτημα του πεντάλ του φρένου προς τα κάτω δημιουργεί υδραυλική πίεση που ενεργοποιεί τα παπούτσια ή τα τακάκια των φρένων. Σε παλαιότερα συστήματα, το πεντάλ δρα απευθείας σε ένα υδραυλικό εξάρτημα γνωστό ως πρωτεύων κύλινδρος. Στα σύγχρονα συστήματα, ένας ενισχυτής πέδησης, που συνήθως τροφοδοτείται από το κενό, μεγεθύνει τη δύναμη του πεντάλ και διευκολύνει το φρενάρισμα.
Brake-by-wire διακόπτει αυτή τη σύνδεση, γι' αυτό η τεχνολογία θεωρείται από ορισμένους ως πιο επικίνδυνη από τον ηλεκτρονικό έλεγχο γκαζιού ή το steer-by-wire.
Όταν ενεργοποιείται ο πρωτεύων κύλινδρος, δημιουργεί υδραυλική πίεση στις γραμμές πέδησης. Αυτή η πίεση επενεργεί στη συνέχεια στους δευτερεύοντες κυλίνδρους που υπάρχουν σε κάθε τροχό, οι οποίοι είτε πιέζουν έναν ρότορα ανάμεσα στα τακάκια των φρένων είτε πιέζουν τα παπούτσια φρένων προς τα έξω σε ένα τύμπανο.
Τα σύγχρονα υδραυλικά συστήματα πέδησης είναι πιο περίπλοκα από αυτό, αλλά λειτουργούν με την ίδια γενική αρχή. Οι υδραυλικοί ενισχυτές φρένων ή οι ενισχυτές πέδησης κενού μειώνουν τη δύναμη που πρέπει να ασκήσει ο οδηγός. Τεχνολογίες όπως τα φρένα αντιμπλοκαρίσματος και τα συστήματα ελέγχου πρόσφυσης μπορούν να ενεργοποιούν ή να απελευθερώνουν αυτόματα τα φρένα.
Τα ηλεκτρικά και ηλεκτροϋδραυλικά φρένα χρησιμοποιούνται παραδοσιακά μόνο σε ρυμουλκούμενα. Δεδομένου ότι τα ρυμουλκούμενα διαθέτουν ηλεκτρικές συνδέσεις για τα φώτα φρένων και τα φλας, είναι εύκολο να καλωδιωθούν σε ηλεκτροϋδραυλικό πρωτεύοντα κύλινδρο ή ηλεκτρικούς ενεργοποιητές. Παρόμοιες τεχνολογίες είναι διαθέσιμες από κατασκευαστές OEM, αλλά η κρίσιμη για την ασφάλεια φύση των φρένων έχει οδηγήσει σε μια αυτοκινητοβιομηχανία που εξακολουθεί να διστάζει να υιοθετήσει την τεχνολογία brake-by-wire. Ωστόσο, με την άνοδο των συστημάτων αυτοοδήγησης και υποβοηθούμενης οδήγησης, το φρένο με σύρμα έχει γίνει ευρύτερη χρήση.
Ηλεκτρο-υδραυλικά φρένα βραχυκυκλώματος
Τα τρέχοντα συστήματα φρένων με σύρμα χρησιμοποιούν ένα ηλεκτροϋδραυλικό μοντέλο που δεν είναι πλήρως ηλεκτρονικό. Αυτά τα συστήματα διαθέτουν υδραυλικά συστήματα, αλλά ο οδηγός δεν ενεργοποιεί απευθείας τον κύριο κύλινδρο πατώντας το πεντάλ του φρένου. Αντίθετα, ο πρωτεύων κύλινδρος ενεργοποιείται από έναν ηλεκτρικό κινητήρα ή αντλία που ρυθμίζεται από μια μονάδα ελέγχου.
Όταν πατιέται το πεντάλ του φρένου σε ένα ηλεκτροϋδραυλικό σύστημα, η μονάδα ελέγχου χρησιμοποιεί πληροφορίες από έναν αριθμό αισθητήρων για να καθορίσει πόση δύναμη πέδησης χρειάζεται κάθε τροχός. Το σύστημα μπορεί στη συνέχεια να εφαρμόσει την απαραίτητη ποσότητα υδραυλικής πίεσης σε κάθε δαγκάνα.
Η άλλη κύρια διαφορά μεταξύ των ηλεκτροϋδραυλικών και των παραδοσιακών υδραυλικών συστημάτων πέδησης είναι το πόση πίεση εμπλέκεται. Τα ηλεκτροϋδραυλικά συστήματα πέδησης λειτουργούν συνήθως υπό υψηλότερες πιέσεις από τα παραδοσιακά συστήματα. Τα υδραυλικά φρένα λειτουργούν σε περίπου 800 PSI υπό κανονικές συνθήκες οδήγησης, ενώ τα ηλεκτροϋδραυλικά συστήματα Sensotronic διατηρούν πιέσεις μεταξύ 2.000 και 2.300 PSI.
Τα ηλεκτρομηχανικά συστήματα είναι πραγματικά Brake-by-Wire
Ενώ τα μοντέλα παραγωγής εξακολουθούν να χρησιμοποιούν ηλεκτροϋδραυλικά συστήματα, η πραγματική τεχνολογία brake-by-wire καταργεί πλήρως τα υδραυλικά. Αυτή η τεχνολογία δεν έχει εμφανιστεί σε κανένα μοντέλο παραγωγής λόγω της κρίσιμης για την ασφάλεια φύσης των συστημάτων πέδησης. Ωστόσο, έχει υποβληθεί σε σημαντική έρευνα και δοκιμές.
Σε αντίθεση με τα ηλεκτροϋδραυλικά φρένα, τα εξαρτήματα σε ένα ηλεκτρομηχανικό σύστημα είναι ηλεκτρονικά. Οι δαγκάνες έχουν ηλεκτρονικούς ενεργοποιητές αντί για υδραυλικούς δευτερεύοντες κυλίνδρους και όλα διέπονται από μια μονάδα ελέγχου αντί για έναν πρωτεύοντα κύλινδρο υψηλής πίεσης. Αυτά τα συστήματα απαιτούν επίσης μια ποικιλία πρόσθετου υλικού, συμπεριλαμβανομένων των αισθητήρων θερμοκρασίας, δύναμης σφιγκτήρα και θέσης ενεργοποιητή σε κάθε δαγκάνα.
Τα ηλεκτρομηχανικά φρένα περιλαμβάνουν πολύπλοκα δίκτυα επικοινωνίας, καθώς κάθε δαγκάνα λαμβάνει πολλαπλές εισόδους δεδομένων για τη δημιουργία της κατάλληλης δύναμης πέδησης. Λόγω της κρίσιμης φύσης αυτών των συστημάτων για την ασφάλεια, υπάρχει συνήθως ένας περιττός, δευτερεύων δίαυλος για την παράδοση ακατέργαστων δεδομένων στις δαγκάνες.
Το κολλώδες ζήτημα ασφάλειας της τεχνολογίας Brake-By-Wire
Τα υδροηλεκτρικά και ηλεκτρομηχανικά συστήματα πέδησης είναι δυνητικά ασφαλέστερα από τα παραδοσιακά συστήματα. Ωστόσο, λόγω της δυνατότητας για μεγαλύτερη ενσωμάτωση με ABS, ESC και παρόμοιες τεχνολογίες, οι ανησυχίες για την ασφάλεια έχουν καθυστερήσει αυτά τα συστήματα. Τα παραδοσιακά συστήματα πέδησης μπορούν και αποτυγχάνουν, αλλά μόνο μια καταστροφική απώλεια υδραυλικής πίεσης θα αποτρέψει εντελώς τον οδηγό από το να σταματήσει ή να επιβραδύνει. Τα εγγενώς πιο πολύπλοκα ηλεκτρομηχανικά συστήματα έχουν πολλά πιθανά σημεία αστοχίας.
Απαιτήσεις Failover και άλλες κατευθυντήριες γραμμές για την ανάπτυξη κρίσιμων για την ασφάλεια συστημάτων, όπως το brake-by-wire, διέπονται από λειτουργικά πρότυπα ασφάλειας όπως το ISO 26262.
Ποιος προσφέρει τεχνολογία Brake-By-Wire;
Ο πλεονασμός και τα συστήματα που είναι ικανά να λειτουργούν με μειωμένο όγκο δεδομένων θα καταστήσουν τελικά την ηλεκτρομηχανική τεχνολογία φρένων-με-σύρμα αρκετά ασφαλή για ευρεία υιοθέτηση. Σε αυτό το σημείο, μόνο μερικοί OEM έχουν πειραματιστεί με ηλεκτροϋδραυλικά συστήματα.
Η Toyota παρουσίασε ένα ηλεκτροϋδραυλικό σύστημα πέδησης το 2001 για το Estima Hybrid. Από τότε είναι διαθέσιμες παραλλαγές της τεχνολογίας Ηλεκτρονικά Ελεγχόμενων Φρένων (ECB). Η τεχνολογία εμφανίστηκε για πρώτη φορά στις ΗΠΑ για το μοντέλο του 2005 με το Lexus RX 400h.
Ένα παράδειγμα όπου η τεχνολογία brake-by-wire υπέφερε από αποτυχία εκτόξευσης ήταν όταν η Mercedes-Benz τράβηξε το σύστημα Sensotronic Brake Control (SBC), το οποίο είχε επίσης εισαχθεί για το έτος μοντέλου 2001. Το σύστημα αποσύρθηκε επίσημα το 2006 μετά από μια δαπανηρή ανάκληση το 2004, με τη Mercedes να ισχυρίζεται ότι θα προσφέρει την ίδια λειτουργικότητα με το σύστημα SBC της μέσω ενός παραδοσιακού υδραυλικού συστήματος πέδησης.
