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Os sistemas de freio tradicionais não mudaram muito no século passado, então o conceito de tecnologia de freio a fio representa uma mudança que as montadoras e o público relutam em adotar. Brake-by-wire refere-se a sistemas de frenagem que controlam os freios por meios elétricos.
A natureza reconfortante dos freios hidráulicos
Em sistemas de freio tradicionais, pressionar o pedal do freio gera pressão hidráulica que ativa as sapatas ou pastilhas do freio. Em sistemas mais antigos, o pedal atua diretamente em um componente hidráulico conhecido como cilindro primário. Em sistemas modernos, um servofreio, geralmente movido a vácuo, aumenta a força do pedal e facilita a frenagem. O freio por fio interrompe essa conexão, e é por isso que a tecnologia é vista por alguns como mais perigosa do que o controle eletrônico do acelerador ou direção por fio. Quando o cilindro primário é ativado, ele gera pressão hidráulica nas linhas do freio. Essa pressão atua subsequentemente nos cilindros secundários presentes em cada roda, que prendem um rotor entre as pastilhas do freio ou pressionam as sapatas do freio para fora em um tambor. Os sistemas de freio hidráulico modernos são mais complicados do que isso, mas funcionam com o mesmo princípio geral. Boosters de freio hidráulico ou a vácuo reduzem a quantidade de força que o motorista deve aplicar. Tecnologias como freios antibloqueio e sistemas de controle de tração são capazes de ativar ou liberar automaticamente os freios. Os freios elétricos e eletro-hidráulicos são tradicionalmente usados apenas em reboques. Como os reboques têm conexões elétricas para luzes de freio e piscas, é fácil conectar um cilindro primário eletro-hidráulico ou atuadores elétricos. Tecnologias semelhantes estão disponíveis em OEMs, mas a natureza crítica de segurança dos freios resultou em uma indústria automotiva que permanece hesitante em adotar a tecnologia Brake-by-wire. No entanto, com o surgimento dos sistemas de direção autônoma e de direção assistida, o uso de freio por cabo foi mais amplo.
Freios eletro-hidráulicos param de repente
Os atuais sistemas de Brake-by-wire usam um modelo eletro-hidráulico que não é totalmente eletrônico. Esses sistemas têm sistemas hidráulicos, mas o motorista não ativa diretamente o cilindro primário pressionando o pedal do freio. Em vez disso, o cilindro primário é ativado por um motor elétrico ou bomba que é regulada 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 quanta força de frenagem cada roda precisa. O sistema pode então aplicar a quantidade necessária de pressão hidráulica a cada calibrador. A outra diferença principal entre os sistemas de freio eletro-hidráulico e hidráulico tradicional é a quantidade de pressão envolvida. Os sistemas de freio eletro-hidráulico normalmente operam sob pressões mais altas do que os sistemas tradicionais. Os freios hidráulicos operam a cerca de 800 PSI em condições normais de direção, enquanto os sistemas eletro-hidráulicos Sensotronic mantêm pressões entre 2.000 e 2.300 PSI.
Os sistemas eletromecânicos são realmente freio por fio
Embora os modelos de produção ainda usem sistemas eletro-hidráulicos, a verdadeira tecnologia Brake-by-wire elimina totalmente a hidráulica. Essa tecnologia não apareceu em nenhum modelo de produção devido à natureza crítica dos sistemas de freio para a segurança. Ainda assim, ele passou por pesquisas e testes significativos. Ao contrário dos freios eletro-hidráulicos, os componentes de um sistema eletromecânico são eletrônicos. As pinças possuem atuadores eletrônicos em vez de cilindros hidráulicos secundários, e tudo é governado por uma unidade de controle em vez de um cilindro primário de alta pressão. Esses sistemas também requerem uma variedade de hardware adicional, incluindo temperatura, força de fixação e sensores de posição do atuador em cada calibrador. Os freios eletromecânicos incluem redes de comunicação complicadas, pois cada compasso recebe várias entradas de dados para gerar a quantidade adequada de força de frenagem. Devido à natureza crítica de segurança desses sistemas, normalmente há um barramento secundário redundante para fornecer dados brutos aos calibradores.
O problema de segurança pegajoso da tecnologia Brake-By-Wire
Os sistemas de freios hidroelétricos e eletromecânicos são potencialmente mais seguros do que os sistemas tradicionais. No entanto, devido ao potencial de maior integração com ABS, ESC e tecnologias semelhantes, as preocupações com a segurança impediram esses sistemas. Os sistemas de freio tradicionais podem falhar e falham, mas apenas uma perda catastrófica de pressão hidráulica impedirá completamente que o motorista pare ou reduza a velocidade. Sistemas eletromecânicos inerentemente mais complexos têm uma infinidade de pontos de falha em potencial. Os requisitos de failover e outras diretrizes para o desenvolvimento de sistemas críticos de segurança, como o Brake-by-wire, são regidos por padrões de segurança funcional como ISO 26262.
Quem oferece a tecnologia Brake-By-Wire?
A redundância e os sistemas que são capazes de trabalhar com uma quantidade reduzida de dados acabarão por tornar a tecnologia freio a fio eletromecânica segura o suficiente para adoção generalizada. Neste ponto, apenas alguns OEMs experimentaram sistemas eletro-hidráulicos. A Toyota introduziu um sistema de freio eletro-hidráulico em 2001 para seu Estima Hybrid. Variações de sua tecnologia de Freio Controlado Eletronicamente (ECB) estão disponíveis desde então. A tecnologia apareceu pela primeira vez nos EUA no ano modelo de 2005 com o Lexus RX 400h. Um exemplo em que a tecnologia Brake-by-wire sofreu uma falha no lançamento foi quando a Mercedes-Benz retirou seu sistema Sensotronic Brake Control (SBC), que também havia sido introduzido para o ano 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 por meio de um sistema de freio hidráulico tradicional.
