Iniziata la rivoluzione della frenata con il sistema brake-by-wire

La tecnologia dei freni ha subito uno sviluppo significativo negli ultimi anni. Con l'avvento delle auto elettriche e ibride si è cercata una forma di frenata in cui poter recuperare parte dell'energia utilizzata: la frenata rigenerativa. Il sistema brake-by-wire si presta molto bene a questo concetto, anche perché un tale sistema può funzionare in modo completamente indipendente. In questo articolo ci addentriamo un po' più a fondo in questa nuova tecnica: cosa rende il freno a filo così speciale?

Prima un po' di storia

Tutti possono probabilmente ricordare la prima Toyota Prius. Sebbene la tecnologia ibrida fosse ancora agli albori, all'epoca Toyota stava già pensando a un sistema frenante che potesse funzionare bene con il propulsore ibrido. Nel 2001, il marchio ha introdotto "ECB", che sta per Electronically Controlled Brake. Sia il design compatto dell'impianto frenante che la precisione della regolazione della pressione dei freni (un sistema elettroidraulico) erano rivoluzionari. Il sistema è stato introdotto per la prima volta su Toyota Estima e Alphard, due grandi monovolume giapponesi. La Prius di seconda generazione è arrivata nel 2004, seguita dalla Lexus RX 400h e la Lexus GS 430. Anche la famosa Lexus LFA ha montato questo sistema frenante nel 2011. Ci sono voluti diversi anni prima che gli specialisti ABS / ESP Bosch e Continental sviluppassero un proprio sistema.

Cos'è il brake-by-wire?

Con un sistema frenante "tradizionale", non appena si preme il pedale con il piede, un collegamento diretto aziona il pistone nella pompa freno, che viene riempito di fluido idraulico. Questo fluido idraulico viene quindi spinto attraverso i tubi ai cilindretti dei freni delle ruote. Questo sistema idraulico è progettato in modo tale da generare una forza frenante sufficiente per fermare l'auto. Un concetto molto semplice che funziona in modo molto affidabile. Tuttavia, ovviamente, non è molto dinamico. Cosa succede se l'auto viene frenata in modo diverso? Come ad esempio potenti dinamo in grado di immagazzinare l'energia frenante? Come si fa a far funzionare quel sistema convenzionale con questi sistemi moderni?

È proprio per questo che è stato introdotto il Brake-by-Wire. Con il freno a filo, il collegamento fisico tra il pedale del freno e le parti che esercitano la forza frenante scompare. L'unica funzione del pedale del freno ora è inviare un segnale (letteralmente tramite un filo: wire), con il quale un computer può determinare e applicare la forza frenante richiesta. Un motore elettrico della pompa fornisce ora la pressione frenante necessaria nel sistema idraulico. Varie elettrovalvole fanno il resto del lavoro.

Ein vertrautes Gefühl im Bremspedal

Questa nuova tecnologia è ovviamente molto bella, ma le persone sono creature abitudinarie. Una delle preoccupazioni emerse con l'introduzione del freno per cavo era la sensazione nel pedale del freno. Con un sistema di frenata "tradizionale", puoi sentire chiaramente la contropressione del liquido dei freni. E con un pedale del freno elettronico, questa sensazione è completamente assente. Tuttavia?

Possiamo rassicurarvi: l'interazione con il guidatore è stata attentamente studiata con questo nuovo tipo di impianto frenante. In molti casi, il pedale del freno è quindi ancora collegato a un perno che comprime il liquido dei freni in un cilindro. Il liquido in questo cilindro non va da nessun'altra parte ed è puramente inteso a imitare la sensazione di un sistema convenzionale. In alcuni sistemi questo cilindro viene utilizzato anche per misurare la pressione sul pedale del guidatore, in altri casi viene utilizzato un sensore hall per misurare la posizione del pedale del freno.

Ma qualunque sia il metodo scelto, in entrambe le situazioni il segnale viene inviato al computer ABS/ESP. Questo determina quindi quanta forza frenante è effettivamente necessaria e controllerà quindi il motore della pompa e le elettrovalvole corrette per realizzarlo. L'impianto frenante lavora naturalmente insieme a sistemi che recuperano l'energia frenante. Poiché alla fine il computer controlla le azioni di frenata stesso, questo offre molte opzioni aggiuntive. Pensa, ad esempio, a varie modalità di guida come economica, comfort e sport. Viene spesso utilizzata un'interfaccia uomo-macchina (HMI) centrale in cui tutte queste impostazioni possono essere adattate ai desideri del conducente.

I vantaggi del freno a filo

Probabilmente hai già concluso che il brake-by-wire è un concetto molto interessante. L'azione frenante è sempre la stessa per il pilota, ma nel frattempo offre molte possibilità. Alcuni vantaggi in breve:

• La possibilità di integrare tutti i tipi di sistemi di sicurezza come la Frenata di Emergenza Autonoma
• Mehr Sicherheit durch schnellere Reaktionszeiten und kürzere Bremswege
• Maggiore sicurezza grazie a tempi di reazione più rapidi e spazi di frenata ridotti
• Meno rumore e vibrazioni nell'auto grazie alla mancanza di un collegamento diretto
• Maggiore flessibilità di progettazione e minor peso del sistema grazie alla mancanza di una connessione diretta
• La possibilità di raccogliere dati e applicarli in tempo reale per migliorare l'esperienza di guida
• La capacità di integrare sistemi che migliorano il comfort come una diversa sensazione di pedalata in diverse modalità di guida

Perché il brake-by-wire è stato davvero sviluppato solo di recente?

La cosa speciale della storia del freno a filo è il tempo impiegato per iniziare davvero. Come spesso accade nell'industria automobilistica, hanno prima aspettato la necessità e l'accettazione da parte dei clienti. Ciò ha notevolmente ritardato l'introduzione.

Lo sapevate?

Poiché la Formula 1 è passata alla tecnologia ibrida dal 2014, lì è stato introdotto il brake-by-wire. Non possiamo dire con certezza se questo abbia dato una spinta allo sviluppo, ma da allora il freno per cavo ha guadagnato slancio. I sistemi più recenti hanno quindi infinite possibilità.

A causa di questa riluttanza, la svolta definitiva del freno per cavo è arrivata solo dopo che sia Bosch che Continental hanno introdotto ciascuno il proprio sistema (ampiamente applicabile). Bosch ha introdotto "iBooster" alla fine del 2013, Continental a sua volta ha lanciato l'MK C1 nel 2016. Questo è stato un grande sviluppo per i produttori, perché non hanno più dovuto reinventare la ruota da soli. Alfa Romeo (Giulia Q), Audi (e-Tron Sportback), Chevrolet (Corvette C8), Porsche (Taycan), Tesla e molti altri stanno ora utilizzando uno di questi sistemi e sempre più marchi automobilistici stanno seguendo l'esempio. Ora che i requisiti ambientali stanno diventando sempre più severi, i produttori non hanno altra scelta che concentrarsi interamente sulla tecnologia ibrida e sulla propulsione elettrica. E la frenata rigenerativa è una parte importante di questi propulsori. Inoltre, cose come la frenata autonoma diventeranno presto un requisito per i nuovi veicoli. Il freno a filo è quindi una necessità.

Il futuro del brake-by-wire

Nel 2022 possiamo dire che il futuro del Brake-by-Wire sembra molto luminoso. Al momento è utilizzato principalmente nel segmento superiore, ma come nel caso di tutte le nuove tecnologie, nel prossimo futuro sarà disponibile anche per i segmenti inferiori. Dopotutto, i vantaggi sono grandi e la forte crescita nel mercato dei veicoli elettrici rafforzerà ulteriormente questo aspetto. Quest'anno, ad esempio, Continental inizierà a produrre la seconda generazione della sua soluzione Brake-by-Wire: la MK C2. È ancora più leggero e offre un'efficienza ancora maggiore durante la frenata rigenerativa.

ACtronics quindi tiene d'occhio questi sviluppi, perché non appena questi sistemi diventeranno lo standard, qualcosa si guasterà senza dubbio. Ovviamente forniremo una soluzione di revisione adeguata. Fino ad allora, se disponi già in officina di un sistema Brake-by-Wire che causa problemi, contattaci. Potremmo essere in grado di aiutarti ulteriormente.