Les systèmes de freinage hydrauliques conventionnels n’ont pas beaucoup évolué au cours du siècle dernier. Il faut toutefois évoquer certains jalons du chemin parcouru tels que le passage du frein à tambour au frein à disque ainsi que l’apparition des systèmes antiblocage (ABS) et des programmes électroniques de stabilité (ESP). Plus récemment, les véhicules de série ont bénéficié du freinage par récupération et du freinage d’urgence autonome (AEB). La plupart de ces systèmes vise à améliorer la sécurité des véhicules. Alors pourquoi vouloir modifier ces principes de base ?
La technologie
L’abandon des systèmes à commande mécanique conventionnels en faveur des systèmes électroniques a son origine dans l’aérospatiale et s’inscrit dans la technologie des commandes de vol électriques. Les systèmes de commande de la direction, de l’accélérateur et des freins sont désormais entièrement électriques et ont entraîné la suppression de tous les composants mécaniques tels que câbles et tringleries. Les ingénieurs en aéronautique étaient d’avis que le remplacement des composants mécaniques encombrants par des systèmes électroniques améliorait nettement la fiabilité tout en économisant l’espace. Jusqu’à présent, l’industrie automobile a uniquement adopté cette méthode de commande électronique pour les accélérateurs.
Dans l’industrie automobile, il existe trois types de freinage à commande électronique avancés : le freinage électro-hydraulique, le freinage tout électrique et une combinaison des deux. Le système électro-hydraulique rend le servofrein superflu. Il fait appel à des capteurs et à des actionneurs pour mesurer la pression appliquée à la pédale de frein par le conducteur et transfère cette force à tous les freins à partir du maître-cylindre par le biais du fluide hydraulique et des récepteurs d’embrayage. À l’aide d’unités de commande et d’actionneurs puissants, la pression exercée sur les freins peut être beaucoup plus élevée qu’avec un système de freinage hydraulique conventionnel (2000 psi contre 800 psi). Cette technologie a été utilisée sur certains véhicules de série par Mercedes-Benz par le biais de son système Sensotronic Braking Control (SBC). Toutefois, la vie du SBC a été brève puisqu’il n’a été produit que pendant 4 ans, de 2002 à 2006, pour équiper des véhicules de large diffusion tels que ceux de la classe E (211). Ceci s’explique par des questions liées à la sécurité (rallongement de la distance d’arrêt et effort sur la pédale sans assistance de freinage) et au fait que l’unité de commande hydro-électrique (à remplacer après un nombre prédéterminé de freinages) coûtait près de £1,000, sans compter le montage !
La seconde solution consiste en un système de freinage entièrement électrique remplaçant tous les composants hydrauliques mécaniques par des composants électriques. Les unités de commande et actionneurs sont fixés sur les étriers de frein de chaque roue. Les informations leur sont envoyées à partir d’une unité de commande centrale via un bus de communication filaire. Des capteurs supplémentaires sur chaque étrier transmettent la température, la force de serrage et la position de l’actionneur. En cas de défaillance d’une ou de plusieurs unités de commande des étriers, l’unité centrale est en mesure de préserver la fonctionnalité du système. Actuellement, le temps de réaction des systèmes est de 90 ms contre 300 ms pour un système de freinage hydraulique traditionnel, ce qui encourage la poursuite des recherches sur les véhicules autonomes et semi-autonomes. Les actionneurs des étriers étant entièrement électriques, les pistons non utilisés peuvent être rétractés. Ceci diminue la résistance du véhicule, améliore sa consommation et réduit les principales émissions polluantes en conformité aux réglementations gouvernementales. L’une des entreprises leader dans le domaine des systèmes de freinage est Brembo comme décrit ci-dessous.
Le troisième système est une synthèse des systèmes électro-hydrauliques et électriques purs. Il possède des composant électro-hydrauliques à l’essieu avant et entièrement électriques à l’arrière. Ce système hybride est utilisé sur des véhicules équipés de freins avant grand format qui ne sont pas adaptés aux composants entièrement électriques situés directement sur les étriers de freins avant.
Les systèmes hydrauliques conventionnels ont leurs défauts mais, sachant qu’ils sont directement reliés par la pédale aux quatre freins, les conducteurs sont convaincus de pouvoir ralentir leur véhicule ou de l’immobiliser complètement en présence d’une défaillance du système de freinage. C’est aussi la principale faiblesse des systèmes de freinage à commande électronique qui est responsable du retard accumulé au cours des 15 dernières années. Bien que les systèmes de freinage à commande électronique soient perfectionnés, une alimentation par batterie séparée de la batterie principale du véhicule peut être requise au titre des nombreux dispositifs de sécurité après défaillance.
Grâce à son aptitude à intégrer programmes de stabilité et perfectionnements de la technologie ABS, la technologie du freinage à commande électronique dispose du potentiel nécessaire pour dépasser les systèmes hydrauliques traditionnels en termes de sécurité. Cependant, vu les nombreux obstacles qu’il reste à franchir sur le plan de la sécurité après défaillance, il va certainement falloir patienter encore un peu avant que ces systèmes soient en conformité avec les prescriptions des normes internationales de « Sécurité fonctionnelle des véhicules routiers ».