17 października 2018
Oto hamulec przyszłości
Elektryczny system hamulcowy Brembo: szybszy, bezpieczniejszy i bardziej przyjazny dla środowiska.
Elektryczny system hamulcowy Brembo: szybszy, bezpieczniejszy i bardziej przyjazny dla środowiska.
Wszystko ewoluuje – także układy hamulcowe w samochodach.
Stoimy dziś na progu rewolucji: czeka nas przejście z systemu hydraulicznego na elektroniczny, który przekształci układ hamulcowy w silnik przyszłości. Firma Brembo jest gotowa, by odegrać wiodącą rolę w nadchodzącej wielkiej zmianie w dziedzinie samochodowych układów hamulcowych. Przygotowania do tej rewolucji trwają w firmie Brembo od prawie dwóch dekad.
Od 2001 roku rosną nakłady na prace badawczo-rozwojowe nad elektrycznymi układami hamulcowymi, lub – zgodnie z określeniem używanym w branży – „brake by wire”. Prace te stanowią siłę napędową, która otworzy drzwi wielkiej zmiany w świecie układów hamulcowych i sprawi, że „hamulec przyszłości” ujrzy światło dzienne. To rezultat rozwoju mechatroniki i zapotrzebowania na pojazdy inteligenrne, bardziej wydajne i połączone ze sobą w sieci.
Odzysk energii zmniejsza wagę pojazdu a co za tym idzie, emisję szkodliwych substancji do atmosfery. Tymczasem układ hamulcowy przyszłości może odegrać decydującą rolę w przypadku obu tych czynników.
Dzisiejsza branża motoryzacyjna w dużej mierze skupia się na kwestii zużycia energii, a układ hamulcowy może okazać się ważnym źródłem jej odzyskiwania. Dlatego Brembo zaangażowało się w rozwój systemów „brake by wire”, nie tylko w pojazdach jeżdżących po publicznych drogach, lecz także w samochodach wyścigowych, o czym świadczy rozwój elektrycznych układów hamulcowych w pojazdach Formuły 1 od 2014 roku.
Ale jak działa system „brake by wire” firmy Brembo? Czym różni się od tradycyjnego układu hamulcowego i przede wszystkim – jakie są jego zalety?
Układ BBW obsługuje się podobnie jak trandycyjny układ hydrauliczny czyli poprzez nasićnięcie pedału hamulca: czujnik ruchu pedału wykrywa jego położenie i przesyła informacje do jednostki sterującej, jednocześnie pedał przywraca kierowcy charakter hamowania tradycyjnego układu hydraulicznego.
Sterownik przetwarza sygnał odebrany z czujnika położenia pedału i wysyła żądanie do elementów wykonawczych. Elektromechaniczny siłownik hydrauliczny przetwarza impuls elektryczny otrzymany ze sterownika na ciśnienie hydrauliczne, które uruchamia zacisk hamulcowy.
Zacisk uruchamiany przez siłownik może być albo zaciskiem hamulcowym z tradycyjnym przyłączem hydraulicznym lub zaciskiem elektromechanicznym sterowanym bezpośrednio przez sterownik, który przetwarza energię elektryczną w siłę hamowania.
Z kolei tarcza hamulcowa w tym układzie to tradycyjna tarcza z żeliwa, stali lub węglowo-ceramiczna. Tego typu układ hamulcowy ma wiele zalet z punktu widzenia kierowców, producentów samochodów i ogólnie rozumianego społeczeństwa.
Zalety z punktu widzenia kierowców: wyższy poziom bezpieczeństwa, komfortu i personalizacji
Zacznijmy od kierowców oraz niepodważalnej wartości jaką jest bezpieczeństwo. Elektryczny układ hamulcowy umożliwia znaczne skrócenie drogi hamowania w porównaniu z układem tradycyjnym.
Konkretnie: najnowsza odsłona systemu „brake by wire” od Brembo uczyniła ogromny krok naprzód pod względem czasu reakcji, przechodząc ze standardowych 300-500 milisekund na 100 milisekund! Aby lepiej zrozumieć, co oznaczają te liczby, należy uświadomić sobie, że w ciągu 300 milisekund pojazd jadący z prędkością 120 km/h przejedzie 11 metrów, a mrugnięcie okiem trwa około 250 milisekund.
Szybkość reakcji hamulców ma kluczowe znaczenie, ponieważ jeśli celem jest natychmiastowe zatrzymanie pojazdu, jedynie szybsza reakcja systemu może umożliwić zaoszczędzenie cennych metrów. W kwestii bezpieczeństwa może mieć to decydujące znaczenie.
Oprócz zalet związanych z czasem reakcji (które można postrzegać w kontekście zwiększenia bezpieczeństwa oraz lepszych osiągów hamowania) układ ma również wiele zalet dotyczących personalizacji i komfortu kierowcy.
Dzięki elektrycznemu układowi hamulcowemu kierowca będzie w stanie dostosować zarówno siłę hamowania, jak i czas reakcji pedału do indywidualnych potrzeb. Przykładowo kierowcy będą mogli wybrać między różnymi stylami hamowania, w zależności od osobistych preferencji i stylu jazdy (np. sportowego, komfortowego itp.), a także będą mogli zgodnie ze swoimi preferencjami wybrać spośród różnych stylów reakcji pedału.
Natomiast pod względem komfortu jedną z głównych zalet elektronicznego układu hamulcowego Brembo jest stabilność hamowania niezależnie od obciążenia. Hamowanie dostosowuje się automatycznie do obciążenia pojazdu, utrzymując stały odstęp pełnej siły hamowania. Ponadto zwiększenie komfortu dzięki systemowi „brake by wire” polega na przejściu z hamowania stratnego na hamowanie regeneracyjne, które przebiega łagodnie i w sposób niedostrzegalny dla kierowcy.
Kolejnym krokiem, wychodzącym poza integrację dwóch rodzajów hamowania – odzyskowego i stratnego – określaną mianem „blending”, mogłaby być kompletna zmiana stylu jazdy i hamowanie nawet bez użycia pedału hamulca! Po puszczeniu pedału przyspieszenia układ BBW dokonuje automatycznej kompensacji hamowania silnikiem lub hamowania odzyskowego w celu osiągnięcia stabilnego wytracania prędkości, co umożliwia hamowanie podczas normalnej jazdy po drogach publicznych w mieście i poza nim. Natomiast do hamowania w sytuacji awaryjnej lub bardziej sportowej jazdy pedału hamulca używa się tak samo, jak obecnie.
Korzyści dla kierowców samochodów są również ważne z ekonomicznego punktu widzenia, ponieważ większa integracja z hamowaniem regeneracyjnym, dzięki zastosowaniu systemu Brake by Wire, oznacza mniejsze zużycie, a nawet może prowadzić do dziesięciokrotnie niższego zużycia tarcz i klocków.
Nie można również pominąć zmniejszenia – w porównaniu ze standardowym układem hamulcowym – zużycia płynu hamulcowego, które oznacza ograniczenie czynności serwisowych i kosztów serwisowania. Ponadto przeglądy i wymianę tarcz oraz klocków można zsynchronizować z ogólnym harmonogramem przeglądu pojazdu dzięki kontroli zużycia.
Zalety z punktu widzenia producentów samochodów:
Zalety elektronicznego układu hamulcowego „brake by wire” nie ograniczają się do korzyści związanych z bezpieczeństwem, wydajnością i komfortem kierowcy. Zelektryfikowanie układu hamulcowego otwiera perspektywy większej interakcji z innymi podzespołami. Wyobraźmy sobie aktywne hamowanie podczas puszczania pedału przyspieszenia lub osobne hamowanie każdego koła w ramach funkcji różnicowej lub stabilizującej.
Dzięki systemowi „brake by wire” producenci mogą zmienić rozkład podzespołów oraz przeprojektowac pojazd pod kątem zwiększenia przestrzeni, bezpieczeństwa i osiągów. Pojazdy przyszłości będą różnić się jeszcze bardziej radykalnie od obecnych, a system „brake by wire” oferuje producentom większą elastyczność w zakresie optymalizacji rozkładu ciężaru pojazdu.
Hamulec bardziej przyjazny dla środowiska
Nowa generacja elektronicznego układu hamulcowego „brake by wire” od Brembo wygląda na rozwiązanie idealne zarówno dla pojazdów używanych obecnie, jak i tych z bliższej lub dalszej przyszłości.
Z jednej strony integracja systemu BBW z systemami odzyskiwania energii umożliwia optymalizację korzystania z energii i tym samym skrócenie fazy ładowania akumulatorów samochodów elektrycznych lub hybrydowych.
Z dużej strony dużą zaletą systemu BBW w przypadku samochodów z tradycyjnym silnikiem spalinowym jest dalsze ograniczenie zjawiska znanego jako „resztkowy moment obrotowy”.
Polega ono na występowaniu samoistnego i niepożądanego tarcia między tarczą i klockami hamulcowymi poza fazą hamowania, co w sposób niedostrzegalny hamuje ruch pojazdu, przez co rośnie zużycie paliwa i emisja szkodliwych substancji. Zjawisko to udało się już ograniczyć dzięki tradycyjnym, mocowanym na stałe hydraulicznym zaciskom hamulcowym Brembo, ale zastosowanie systemu „brake by wire” umożliwia jeszcze dalej idącą redukcję tego nieporządanego efektu.
Dzięki temu można zmniejszyć emisję CO2 lub zwiększyć zasięg samochodów elektrycznych. Wybiegając w przyszłość, widzimy, że nowe podzespoły umożliwią lepszą integrację z czujnikami, które będą sercem pojazdów bezzałogowych.
Większa trwałość oznacza także większą troskę o środowisko, które skorzysta także na rezygnacji z płynów hamulcowych.
Rzut oka w przyszłość
System „brake by wire” został także zaprojektowany w celu integracji z systemami hamowania odzyskowego i układami wspomagania kierowcy. Dlatego nietrudno wyobrazić sobie dzień, gdy samochody będą hamowały samoczynnie na polecenie z autopilota (tak, jak ma to obecnie miejsce w przypadku elektrycznego układu kierowniczego).
System „brake by wire” oferuje oczywiste dodatkowe zalety w porównaniu z tradycyjnym systemem, a ponadto jest tak wszechstronny, że umożliwia praktycznie każdy scenariusz.
Dzięki temu Brembo jest na najlepszej drodze, aby wykorzystać wszelkie szanse w świecie, w którym zmiany rewolucyjne przeważają ostatnio nad ewolucyjnymi – wystarczy wspomnieć o pojazdach elektrycznych, a nawet autonomicznych. Po raz kolejny Brembo wprowadza innowacje w dziedzinie układów hamulcowych, mając na uwadze aktualne trendy w branży motoryzacyjnej i wychodząc naprzeciw żądaniom klientów, kierowców i społeczeństwa.