Traditionelle Bremssysteme haben sich im letzten Jahrhundert nicht sehr verändert, daher stellt das Konzept der Brake-by-Wire-Technologie eine Veränderung dar, die Autohersteller und die Öffentlichkeit nur ungern annehmen. Brake-by-Wire bezieht sich auf Bremssysteme, die Bremsen elektrisch steuern.
Die beruhigende Natur hydraulischer Bremsen
Bei herkömmlichen Bremssystemen erzeugt das Herunterdrücken des Bremspedals hydraulischen Druck, der die Bremsbacken oder -beläge aktiviert. Bei älteren Systemen wirkt das Pedal direkt auf ein hydraulisches Bauteil, den sogenannten Primärzylinder. In modernen Systemen verstärkt ein Bremskraftverstärker, der normalerweise mit Vakuum betrieben wird, die Kraft des Pedals und erleichtert das Bremsen.
Brake-by-wire unterbricht diese Verbindung, weshalb die Technologie von manchen als gefährlicher angesehen wird als elektronische Drosselklappensteuerung oder Steer-by-wire.
Wenn der Primärzylinder aktiviert wird, erzeugt er hydraulischen Druck in den Bremsleitungen. Dieser Druck wirkt anschließend auf die in jedem Rad vorhandenen Sekundärzylinder, die entweder einen Rotor zwischen Bremsbeläge einklemmen oder Bremsbacken nach außen in eine Trommel drücken.
Moderne hydraulische Bremssysteme sind komplizierter, funktionieren aber nach dem gleichen Grundprinzip. Hydraulische oder Vakuum-Bremskraftverstärker reduzieren den Kraftaufwand des Fahrers. Technologien wie Antiblockiersysteme und Traktionskontrollsysteme sind in der Lage, die Bremsen automatisch zu aktivieren oder zu lösen.
Elektrische und elektrohydraulische Bremsen werden traditionell nur bei Anhängern verwendet. Da Anhänger elektrische Anschlüsse für Bremslichter und Blinker haben, ist es einfach, einen elektrohydraulischen Primärzylinder oder elektrische Aktuatoren zu verdrahten. Ähnliche Technologien sind von OEMs erhältlich, aber die sicherheitskritische Natur von Bremsen hat dazu geführt, dass eine Automobilindustrie weiterhin zögert, die Brake-by-Wire-Technologie einzuführen. Mit dem Aufkommen von selbstfahrenden und unterstützten Fahrsystemen hat Brake-by-Wire jedoch eine breitere Anwendung gefunden.
Elektrohydraulische Bremsen stoppen kurz
Die aktuellen Brake-by-Wire-Systeme verwenden ein elektrohydraulisches Modell, das nicht vollständig elektronisch ist. Diese Systeme haben hydraulische Systeme, aber der Fahrer aktiviert den Primärzylinder nicht direkt durch Drücken des Bremspedals. Stattdessen wird der Primärzylinder von einem Elektromotor oder einer Pumpe angetrieben, die von einem Steuergerät geregelt wird.
Wenn das Bremspedal in einem elektrohydraulischen System betätigt wird, verwendet das Steuergerät Informationen von einer Reihe von Sensoren, um zu bestimmen, wie viel Bremskraft jedes Rad benötigt. Das System kann dann den erforderlichen Hydraulikdruck auf jeden Bremssattel aufbringen.
Der andere Hauptunterschied zwischen elektrohydraulischen und herkömmlichen hydraulischen Bremssystemen besteht darin, wie viel Druck erforderlich ist. Elektrohydraulische Bremssysteme arbeiten typischerweise unter höheren Drücken als herkömmliche Systeme. Hydraulische Bremsen arbeiten unter normalen Fahrbedingungen mit etwa 800 PSI, während Sensotronic-Elektrohydrauliksysteme einen Druck zwischen 2.000 und 2.300 PSI aufrechterh alten.
Elektromechanische Systeme sind wirklich Brake-by-Wire
Während Serienmodelle immer noch elektrohydraulische Systeme verwenden, kommt die echte Brake-by-Wire-Technologie vollständig ohne Hydraulik aus. Diese Technologie hat sich aufgrund der sicherheitskritischen Natur von Bremssystemen in keinem Serienmodell gezeigt. Dennoch wurde es umfassend erforscht und getestet.
Im Gegensatz zu elektrohydraulischen Bremsen sind die Komponenten in einem elektromechanischen System elektronisch. Statt hydraulischer Sekundärzylinder haben die Bremssättel elektronische Aktuatoren, und statt eines Hochdruck-Primärzylinders wird alles von einem Steuergerät geregelt. Diese Systeme erfordern auch eine Vielzahl zusätzlicher Hardware, einschließlich Temperatur-, Klemmkraft- und Aktuatorpositionssensoren in jedem Bremssattel.
Elektromechanische Bremsen beinh alten komplizierte Kommunikationsnetzwerke, da jeder Bremssattel mehrere Dateneingänge erhält, um die richtige Bremskraft zu erzeugen. Aufgrund der sicherheitskritischen Natur dieser Systeme gibt es normalerweise einen redundanten, sekundären Bus, um Rohdaten an die Bremssättel zu liefern.
Das heikle Sicherheitsproblem der Brake-By-Wire-Technologie
Hydroelektrische und elektromechanische Bremssysteme sind potenziell sicherer als herkömmliche Systeme. Aufgrund des Potenzials für eine stärkere Integration mit ABS, ESC und ähnlichen Technologien haben Sicherheitsbedenken diese Systeme jedoch zurückgeh alten. Herkömmliche Bremssysteme können und werden versagen, aber nur ein katastrophaler Verlust des Hydraulikdrucks wird den Fahrer vollständig daran hindern, anzuh alten oder langsamer zu werden. Von Natur aus komplexere elektromechanische Systeme haben eine Vielzahl potenzieller Fehlerpunkte.
Failover-Anforderungen und andere Richtlinien für die Entwicklung sicherheitskritischer Systeme wie Brake-by-Wire werden durch funktionale Sicherheitsstandards wie ISO 26262 geregelt.
Wer bietet Brake-By-Wire-Technologie an?
Redundanz und Systeme, die mit einer reduzierten Datenmenge arbeiten können, werden die elektromechanische Brake-by-Wire-Technologie schließlich sicher genug für eine breite Einführung machen. Bisher haben nur wenige OEMs mit elektrohydraulischen Systemen experimentiert.
Toyota führte 2001 ein elektrohydraulisches Bremssystem für seinen Estima Hybrid ein. Seitdem sind Variationen der elektronisch gesteuerten Bremstechnologie (ECB) verfügbar. Die Technologie erschien erstmals in den USA für das Modelljahr 2005 mit dem Lexus RX 400h.
Ein Beispiel, bei dem die Brake-by-Wire-Technologie unter einem Startfehler litt, war, als Mercedes-Benz sein Sensotronic Brake Control (SBC)-System zurückzog, das ebenfalls für das Modelljahr 2001 eingeführt worden war. Das System wurde 2006 nach einem kostspieligen Rückruf im Jahr 2004 offiziell zurückgezogen, wobei Mercedes behauptete, dass es die gleiche Funktionalität seines SBC-Systems über ein herkömmliches hydraulisches Bremssystem bieten würde.
