Os sistemas de freios tradicionais não mudaram muito no último século, então o conceito de tecnologia brake-by-wire representa uma mudança radical que as montadoras e o público em geral têm relutado em adotar. Enquanto os sistemas hidráulicos tradicionais têm seus problemas, há algo de reconfortante em ter uma conexão física direta entre seu pé e as pastilhas ou calços de freio localizados nos quatro cantos do seu veículo. O freio a fio interrompe essa conexão, e é por isso que a tecnologia é considerada inerentemente mais perigosa do que o controle eletrônico do acelerador ou mesmo a direção por fio.
A natureza reconfortante dos freios hidráulicos
A maneira como os sistemas de freio tradicionais funcionam há décadas é que pressionar o pedal do freio gera pressão hidráulica que é usada para ativar sapatas de freio ou pastilhas. Em sistemas mais antigos, o pedal atua diretamente em um componente hidráulico conhecido como cilindro mestre. Nos sistemas modernos, um servofreio, geralmente alimentado a vácuo, aumenta a força do pedal e facilita o freio.
Quando o cilindro mestre é ativado, gera pressão hidráulica nas linhas de freio. Essa pressão age subseqüentemente nos cilindros escravos presentes em cada roda, que prendem um rotor entre as pastilhas de freio ou pressionam as sapatas de freio para fora em um tambor.
Os modernos sistemas de freios hidráulicos são mais complicados do que isso, mas ainda funcionam segundo o mesmo princípio geral. Os reforçadores hidráulicos ou de freio a vácuo reduzem a quantidade de força que o motorista precisa aplicar, e tecnologias como freios antitravamento e sistemas de controle de tração são capazes de ativar ou liberar automaticamente os freios.
Freios elétricos e eletro-hidráulicos têm sido tradicionalmente utilizados apenas em reboques. Como os reboques já possuem conexões elétricas para luzes de freio e sinais de direção, é simples conectar um cilindro mestre eletro-hidráulico ou atuadores elétricos. Tecnologias similares estão disponíveis em alguns OEMs, mas a natureza crítica dos freios resultou em uma indústria automotiva que permanece hesitante em adotar a tecnologia brake-by-wire em qualquer capacidade real.
Freios Eletro-Hidráulicos Parem Curto
A atual safra de sistemas de freio a cabo usa um modelo eletro-hidráulico que não é totalmente eletrônico. Esses sistemas ainda têm sistemas hidráulicos, mas o motorista não ativa diretamente o cilindro mestre pressionando o pedal do freio. Em vez disso, o cilindro mestre é ativado por um motor elétrico ou bomba que é regulado por uma unidade de controle.
Quando o pedal do freio é pressionado em um sistema eletro-hidráulico, a unidade de controle usa informações de vários sensores para determinar a força de frenagem necessária para cada roda. O sistema pode então aplicar a quantidade necessária de pressão hidráulica em cada um dos paquímetros.
A outra principal diferença entre os sistemas de freio hidráulico eletro-hidráulico e tradicional é a quantidade de pressão envolvida. Os sistemas de freio eletro-hidráulicos normalmente operam sob pressões muito mais altas que os sistemas tradicionais. Os freios hidráulicos operam a cerca de 800 PSI em condições normais de condução, enquanto os sistemas eletro-hidráulicos Sensotronic mantêm pressões entre 2.000 e 2.300 PSI.
Sistemas eletromecânicos verdadeiramente freio a cabo
Enquanto os modelos de produção ainda usam sistemas eletro-hidráulicos, a verdadeira tecnologia de freio por cabo acaba com a hidráulica por completo. Essa tecnologia não apareceu em nenhum modelo de produção devido à natureza crítica de segurança dos sistemas de freio, mas passou por pesquisas e testes significativos.
Ao contrário dos freios eletro-hidráulicos, todos os componentes de um sistema eletromecânico são eletrônicos. As pinças têm atuadores eletrônicos em vez de cilindros hidráulicos, e tudo é controlado diretamente por uma unidade de controle, em vez de um cilindro mestre de alta pressão. Esses sistemas também requerem um número de hardware adicional, incluindo temperatura, força de fechamento e sensores de posição do atuador em cada calibrador.
Os freios eletromecânicos também incluem redes de comunicação complicadas, pois cada calibrador precisa receber várias entradas de dados para gerar a quantidade adequada de força de frenagem. E devido à natureza crítica de segurança desses sistemas, normalmente há que haver um barramento secundário redundante para entregar dados brutos aos calibradores.
A questão da segurança aderente da tecnologia Brake-By-Wire
Embora os sistemas de freios hidrelétricos e eletromecânicos sejam potencialmente mais seguros que os sistemas tradicionais, devido ao potencial de maior integração com ABS, ESC e outras tecnologias similares, as preocupações de segurança os impediram. Os sistemas tradicionais de freio podem falhar, mas somente uma perda catastrófica de pressão hidráulica irá roubar completamente o driver da capacidade de parar ou desacelerar, enquanto sistemas eletromecânicos inerentemente mais complexos têm uma infinidade de possíveis pontos de falha.
Os requisitos de failover e outras diretrizes para o desenvolvimento de sistemas críticos de segurança, como freio a cabo, são regidos por normas de segurança funcionais, como a ISO 26262.
Quem oferece tecnologia Brake-By-Wire?
A redundância e os sistemas capazes de trabalhar com uma quantidade reduzida de dados acabarão por tornar a tecnologia eletromecânica brake-by-wire segura o suficiente para adoção generalizada, mas, neste momento, apenas alguns OEMs experimentaram sistemas eletro-hidráulicos.
A Toyota introduziu pela primeira vez um sistema de freio eletro-hidráulico em 2001 para o seu Estima Hybrid, e as variações de sua tecnologia de freios eletronicamente controlados (ECB, Electronically Controlled Brake) estão disponíveis desde então.A tecnologia apareceu pela primeira vez nos EUA para o ano de 2005 com o Lexus RX 400h.
Um exemplo onde a tecnologia freio a cabo sofreu com a falta de lançamento foi quando a Mercedes-Benz puxou seu sistema Sensotronic Brake Control (SBC), que também havia sido introduzido para o modelo de 2001. O sistema foi oficialmente retirado em 2006, após um recall caro em 2004, com a Mercedes alegando que ofereceria a mesma funcionalidade de seu sistema SBC através de um sistema tradicional de freios hidráulicos.
