Los sistemas de frenos tradicionales no han cambiado mucho en el último siglo, por lo que el concepto de tecnología de frenado por cable representa un cambio que los fabricantes de automóviles y el público han sido reacios a adoptar. Brake-by-wire se refiere a los sistemas de frenado que controlan los frenos a través de medios eléctricos.
La naturaleza reconfortante de los frenos hidráulicos
En los sistemas de frenos tradicionales, presionar el pedal del freno genera presión hidráulica que activa las zapatas o pastillas de freno. En los sistemas más antiguos, el pedal actúa directamente sobre un componente hidráulico conocido como cilindro primario. En los sistemas modernos, un servofreno, generalmente accionado por vacío, magnifica la fuerza del pedal y facilita el frenado.
El freno por cable rompe esa conexión, razón por la cual algunos consideran que la tecnología es más peligrosa que el control electrónico del acelerador o la dirección por cable.
Cuando se activa el cilindro primario, genera presión hidráulica en las líneas de freno. Esa presión actúa posteriormente sobre los cilindros secundarios presentes en cada rueda, que pellizcan un rotor entre las pastillas de freno o presionan las zapatas de freno hacia afuera en un tambor.
Los sistemas de frenos hidráulicos modernos son más complicados que eso, pero funcionan según el mismo principio general. Los servofrenos hidráulicos o de vacío reducen la cantidad de fuerza que el conductor tiene que aplicar. Tecnologías como los frenos antibloqueo y los sistemas de control de tracción son capaces de activar o liberar automáticamente los frenos.
Los frenos eléctricos y electrohidráulicos se han utilizado tradicionalmente solo en remolques. Dado que los remolques tienen conexiones eléctricas para luces de freno y señales de giro, es fácil conectar un cilindro primario electrohidráulico o actuadores eléctricos. Los fabricantes de equipos originales ofrecen tecnologías similares, pero la naturaleza crítica para la seguridad de los frenos ha resultado en una industria automotriz que duda en adoptar la tecnología de frenos por cable. Sin embargo, con el auge de los sistemas de conducción autónoma y asistida, el freno electrónico se ha generalizado.
Los frenos electrohidráulicos se detienen en corto
Los actuales sistemas de freno por cable utilizan un modelo electrohidráulico que no es totalmente electrónico. Estos sistemas tienen sistemas hidráulicos, pero el conductor no activa directamente el cilindro primario presionando el pedal del freno. En cambio, el cilindro primario es activado por un motor eléctrico o una bomba que está regulada por una unidad de control.
Cuando se presiona el pedal del freno en un sistema electrohidráulico, la unidad de control usa la información de varios sensores para determinar cuánta fuerza de frenado necesita cada rueda. El sistema puede entonces aplicar la cantidad necesaria de presión hidráulica a cada calibrador.
La otra diferencia principal entre los sistemas de frenos electrohidráulicos e hidráulicos tradicionales es la cantidad de presión involucrada. Los sistemas de frenos electrohidráulicos suelen funcionar a presiones más altas que los sistemas tradicionales. Los frenos hidráulicos funcionan a alrededor de 800 PSI en condiciones normales de conducción, mientras que los sistemas electrohidráulicos Sensotronic mantienen presiones entre 2000 y 2300 PSI.
Los sistemas electromecánicos son verdaderamente frenos por cable
Mientras que los modelos de producción todavía usan sistemas electrohidráulicos, la verdadera tecnología de freno por cable elimina por completo la hidráulica. Esta tecnología no ha aparecido en ningún modelo de producción debido a la naturaleza crítica para la seguridad de los sistemas de frenos. Aún así, se ha sometido a importantes investigaciones y pruebas.
A diferencia de los frenos electrohidráulicos, los componentes de un sistema electromecánico son electrónicos. Las pinzas tienen actuadores electrónicos en lugar de cilindros secundarios hidráulicos, y todo está gobernado por una unidad de control en lugar de un cilindro primario de alta presión. Estos sistemas también requieren una variedad de hardware adicional, incluidos sensores de temperatura, fuerza de sujeción y posición del actuador en cada calibre.
Los frenos electromecánicos incluyen redes de comunicación complicadas, ya que cada pinza recibe múltiples entradas de datos para generar la cantidad adecuada de fuerza de frenado. Debido a la naturaleza crítica para la seguridad de estos sistemas, normalmente hay un bus secundario redundante para entregar datos sin procesar a los calibradores.
El complicado problema de seguridad de la tecnología de frenado por cable
Los sistemas de frenos hidroeléctricos y electromecánicos son potencialmente más seguros que los sistemas tradicionales. Sin embargo, debido al potencial de una mayor integración con ABS, ESC y tecnologías similares, las preocupaciones de seguridad han frenado estos sistemas. Los sistemas de frenos tradicionales pueden fallar y fallan, pero solo una pérdida catastrófica de presión hidráulica evitará por completo que el conductor se detenga o disminuya la velocidad. Los sistemas electromecánicos inherentemente más complejos tienen una multitud de posibles puntos de falla.
Los requisitos de conmutación por error y otras pautas para el desarrollo de sistemas críticos para la seguridad, como freno por cable, se rigen por estándares de seguridad funcional como ISO 26262.
¿Quién ofrece la tecnología Brake-By-Wire?
La redundancia y los sistemas que son capaces de trabajar con una cantidad reducida de datos eventualmente harán que la tecnología electromecánica de freno por cable sea lo suficientemente segura para una adopción generalizada. En este momento, solo un par de OEM han experimentado con sistemas electrohidráulicos.
Toyota introdujo un sistema de frenos electrohidráulico en 2001 para su Estima Hybrid. Las variaciones de su tecnología de Freno Controlado Electrónicamente (ECB) han estado disponibles desde entonces. La tecnología apareció por primera vez en los EE. UU. para el modelo del año 2005 con el Lexus RX 400h.
Un ejemplo en el que la tecnología de freno por cable sufrió una falla en el lanzamiento fue cuando Mercedes-Benz retiró su sistema Sensotronic Brake Control (SBC), que también se había introducido para el año modelo 2001. El sistema se retiró oficialmente en 2006 después de un costoso retiro del mercado en 2004, y Mercedes afirmó que ofrecería la misma funcionalidad de su sistema SBC a través de un sistema de frenos hidráulicos tradicional.
