Traditionella hydrauliska bromssystem har inte ändrats så mycket under det senaste seklet. Förbättringar på vägen har inkluderat en övergång från trumbromsar till skivbromsar och även tillägget av låsningsfria bromssystem (ABS) och ESP (Electronic Stability Programs). Nyare tillägg som har nått produktionsfordon inkluderar regenerativ bromsning och AEB (Autonomous Emergency Braking). De flesta av dessa system har introducerats för att göra fordon säkrare på vägarna. Så varför ändra grunddragen?
Tekniken
Den gradvisa övergången från traditionella mekaniska styrsystem till system som är elektroniskt styrda utforskades först inom rymdindustrin som en del av Fly-by-wire-teknik. Styrsystem för styrning, gasreglage och bromsar blev helt elektriska, och användningen av mekaniska komponenter såsom kablar och stänger blev överflödig. Flygteknikerna upptäckte att man genom att ta bort dessa skrymmande mekaniska komponenter och i stället använda elektroniska system förbättrade tillförlitligheten i stor utsträckning och att de var också kompaktare. Tills nu har bilindustrin infört denna metod med elektroniskt styrda system endast i throttle-by-wire-teknik (gaspedal med elektrisk kabel).
I bilindustrin finns det tre typer av brake-by-wire-lösningar som vidareutvecklar bromssystem: elektrohydraulisk, helt elektrisk och den tredje är en kombination av de två. Med det elektrohydrauliska systemet försvinner behovet av en bromsbooster. Systemet använder sensorer och ställdon för att mäta mängden tryck som ansätts på pedalen av föraren, och denna kraft överförs till alla bromsar från huvudcylindern med hjälp av hydraulvätska och slavcylindrar. Genom användning av styrenheter och kraftfulla ställdon kan trycket som ansätts på bromsarna vara mycket högre än i traditionella hydrauliska bromssystem (2000 psi kontra 800 psi). Denna teknik användes på vissa produktionsfordon av Mercedes-Benz i deras SBC-system (Sensotronic Braking Control). SBC var emellertid kortlivat, det tillverkades endast i 4 år för deras konventionella fordon, t.ex. E-klass (211) 2002-06. Detta berodde på problem med felsäkringshinder (ökad bromssträcka och pedalkraft utan hjälp av bromsbooster) och det faktum att den hydroelektriska styrenheten var en dyr serviceartikel (byttes efter att ett förutbestämt antal bromsaktiveringar utfördes) med en kostnad på nära £1000 bara för komponenten!
Mercedes-Benz SBC hydroelektrisk styrenhet
Den andra lösningen är ett helt elektriskt bromssystem som ersätter alla hydrauliska, mekaniska komponenter med elektriska. Styrenheter och elektroniska ställdon fästs på bromsoken vid varje hjul. Information skickas till dem från en central styrenhet via kommunikationsbussledningar. Extra sensorer vid varje ok inkluderar temperatur, klämkraft och ställdonsläge. Om det uppstår ett eller flera fel på bromsokens styrenheter kan den centrala styrenheten fortfarande behålla systemfunktionalitet. Systemens reaktionstid är för närvarande 90 ms kontra 300 ms för ett traditionellt hydrauliskt bromssystem, vilket kan komma att lämpa sig för semi-autonoma och autonoma fordon. Eftersom ställdonen på bromsoken är helt elektriska kan kolvarna dras tillbaka när de inte används, vilket orsakar mindre släpighet för fordonet, reducerar bränsleförbrukningen och reducerar alla viktiga avgasutsläpp för att uppfylla de gällande bestämmelserna i landet. Ett företag som leder vägen med helt elektriska bromssystem är Brembo, som visas nedan.
Bakre broms med ECU och ställdon på bromsoket
Det tredje systemet är en blandning av det elektrohydrauliska och det helt elektriska systemet. Det har elektrohydraulik på framaxeln och helt elektriska komponenter på bakaxeln. Detta kombinerade system används på fordon med större frambromsar, eftersom det inte går att montera de helt elektriska komponenterna direkt på frambromsarnas bromsok.
Traditionella hydrauliska system har sina brister, men förare känner sig trygga med det faktum att de har en direktlänk från pedalen till alla fyra bromsar i händelse av ett fel i bromssystemet för att sakta ner fordonet eller stanna det helt. Detta är den huvudsakliga negativa aspekten med brake-by-wire-system som har hållit tekniken under utveckling de senaste 15 åren. Trots att brake-by-wire-system är avancerade kan också en separat batteriförsörjning från fordonets huvudbatteri behövas för helt elektriska system som en av många säkerhetsanordningar.
Med sin förmåga att integrera stabilitetsprogram och framsteg i ABS-teknik har brake-by-wire-teknik potential att vara säkrare än traditionella hydrauliska bromssystem. Det finns dock så många felsäkringshinder att övervinna att vi kan behöva vänta lite längre innan dessa system kan uppfylla standarderna i de internationella bestämmelserna ”Road Vehicle – Functional Safety” (funktionssäkerhet för vägfordon).
