Os sistemas de freio tradicionais não mudaram muito no último século, então o conceito de tecnologia de freio por fio representa uma mudança que as montadoras e o público têm relutado em adotar. Brake-by-wire refere-se a sistemas de frenagem que controlam os freios por meios elétricos.
A natureza reconfortante dos freios hidráulicos
Nos sistemas de freio tradicionais, pressionar o pedal do freio gera pressão hidráulica que ativa as sapatas ou pastilhas de freio. Em sistemas mais antigos, o pedal atua diretamente em um componente hidráulico conhecido como cilindro primário. Nos sistemas modernos, um servofreio, geralmente acionado por vácuo, aumenta a força do pedal e facilita a frenagem.
Brake-by-wire quebra essa conexão, e é por isso que a tecnologia é vista por alguns como mais perigosa do que o controle eletrônico do acelerador ou o Steer-by-wire.
Quando o cilindro primário é acionado, gera pressão hidráulica nas linhas de freio. Essa pressão atua subsequentemente nos cilindros secundários presentes em cada roda, que apertam um rotor entre as pastilhas de freio ou pressionam as sapatas de freio para fora em um tambor.
Os sistemas de freios hidráulicos modernos são mais complicados do que isso, mas funcionam com o mesmo princípio geral. Os impulsionadores de freio hidráulicos ou a vácuo reduzem a quantidade de força que o motorista precisa aplicar. Tecnologias como freios antitravamento e sistemas de controle de tração são capazes de ativar ou liberar automaticamente os freios.
Os freios elétricos e eletro-hidráulicos têm sido 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 continua hesitante em adotar a tecnologia de freio por fio. No entanto, com o surgimento de sistemas de direção autônoma e de direção assistida, o freio-por-cabo teve um uso mais amplo.
Freios Eletro-Hidráulicos Param Curto
Os atuais sistemas de freio a fio utilizam um modelo eletro-hidráulico que não é totalmente eletrônico. Esses sistemas possuem 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 pinça.
A outra principal diferença entre os sistemas de freios eletro-hidráulicos e hidráulicos tradicionais é a quantidade de pressão envolvida. Os sistemas de freio eletro-hidráulicos normalmente operam sob pressões mais altas do que os sistemas tradicionais. Os freios hidráulicos operam em torno 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 são realmente freio a fio
Embora os modelos de produção ainda usem sistemas eletro-hidráulicos, a verdadeira tecnologia de freio a fio elimina totalmente o sistema hidráulico. Esta tecnologia não apareceu em nenhum modelo de produção devido à natureza crítica de segurança dos sistemas de freio. Ainda assim, passou por pesquisas e testes significativos.
Ao contrário dos freios eletro-hidráulicos, os componentes de um sistema eletromecânico são eletrônicos. As pinças têm atuadores eletrônicos em vez de cilindros secundários hidráulicos, e tudo é governado por uma unidade de controle em vez de um cilindro primário de alta pressão. Esses sistemas também exigem uma variedade de hardware adicional, incluindo temperatura, força de fixação e sensores de posição do atuador em cada pinça.
Os freios eletromecânicos incluem redes de comunicação complicadas, pois cada pinça 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 calipers.
A questão de segurança da tecnologia de freio por fio
Os sistemas de freio hidroelétrico e eletromecânico 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 de segurança impediram esses sistemas. Os sistemas de freio tradicionais podem falhar, mas apenas uma perda catastrófica de pressão hidráulica impedirá completamente o motorista de parar ou desacelerar. Sistemas eletromecânicos inerentemente mais complexos têm uma infinidade de pontos de falha em potencial.
Requisitos de failover e outras diretrizes para o desenvolvimento de sistemas críticos de segurança, como freio a fio, são regidos por padrões de segurança funcional como ISO 26262.
Quem oferece a tecnologia Brake-by-Wire?
Redundância e sistemas que são capazes de trabalhar com uma quantidade reduzida de dados eventualmente tornarão a tecnologia eletromecânica de freio por fio segura o suficiente para ampla adoção. Neste ponto, apenas alguns OEMs experimentaram sistemas eletro-hidráulicos.
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 para o ano modelo de 2005 com o Lexus RX 400h.
Um exemplo em que a tecnologia de freio a fio sofreu com uma falha no lançamento foi quando a Mercedes-Benz retirou seu sistema Sensotronic Brake Control (SBC), que também foi introduzido no ano modelo de 2001. O sistema foi oficialmente retirado em 2006 após um dispendioso recall em 2004, com a Mercedes alegando que ofereceria a mesma funcionalidade de seu sistema SBC por meio de um sistema de freio hidráulico tradicional.
