Perinteiset jarrujärjestelmät eivät ole juurikaan muuttuneet viime vuosisadalla, joten jarrutustekniikan käsite edustaa muutosta, jota autonvalmistajat ja yleisö olivat haluttomia omaksumaan. Brake by-wire viittaa jarrujärjestelmiin, jotka käyttävät jarruja sähköisesti.
Hydraulisten jarrujen rauhoittava luonne
Perinteisissä jarrujärjestelmissä jarrupolkimen painaminen synnyttää hydraulisen paineen, joka aktivoi jarrukengät tai -palat. Vanhemmissa järjestelmissä poljin vaikuttaa suoraan hydraulikomponenttiin, joka tunnetaan ensisijaisena sylinterinä. Nykyaikaisissa järjestelmissä jarrutehostin, joka toimii yleensä tyhjiöllä, lisää polkimen tehoa ja helpottaa jarruttamista. Brake-by-wire katkaisee tämän yhteyden, minkä vuoksi jotkut pitävät tekniikkaa vaarallisempana kuin elektroninen kaasuvipu tai ohjaaminen johdolla. Kun pääsylinteri aktivoituu, se synnyttää hydraulipainetta jarrulinjoissa. Tämä paine vaikuttaa sitten kussakin pyörässä oleviin toissijaisiin sylintereihin, jotka joko puristavat roottorin jarrupalojen väliin tai työntävät jarrukengät ulos rumpuun. Nykyaikaiset hydrauliset jarrujärjestelmät ovat tätä monimutkaisempia, mutta toimivat samalla yleisperiaatteella. Hydrauliset tai tyhjiöjarrutehostimet vähentävät kuljettajan kohdistamaa voimaa. Tekniikat, kuten lukkiutumattomat jarrut ja luistonestojärjestelmät, voivat aktivoida tai deaktivoida jarrut automaattisesti. Sähköisiä ja sähköhydraulisia jarruja on perinteisesti käytetty vain perävaunuissa. Koska perävaunuissa on sähköliitännät jarruvaloja ja suuntavilkkuja varten, on helppo kytkeä sähköhydraulinen pääsylinteri tai sähkökäytöt. Vastaavia tekniikoita on saatavilla OEM-valmistajilta, mutta jarrujen turvallisuuskriittinen luonne on johtanut siihen, että autoteollisuus epäröi ottaa käyttöön brake by-wire -tekniikkaa. Itseajavien ja ajoavusteisten järjestelmien yleistyessä jarrutusta käytetään kuitenkin laajemmin.
Sähköhydrauliset jarrut Pysähdy hetkeksi
Nykyiset brake by-wire -järjestelmät käyttävät sähköhydraulista mallia, joka ei ole täysin elektroninen. Näissä järjestelmissä on hydraulijärjestelmä, mutta kuljettaja ei aktivoi pääsylinteriä suoraan painamalla jarrupoljinta. Sen sijaan primäärisylinteri aktivoidaan sähkömoottorilla tai pumpulla, jota ohjaa ohjausyksikkö. Kun jarrupoljinta painetaan sähköhydraulisessa järjestelmässä, ohjausyksikkö käyttää useiden antureiden tietoja määrittääkseen, kuinka paljon jarrutusvoimaa kukin pyörä tarvitsee. Järjestelmä voi sitten kohdistaa tarvittavan määrän hydraulipainetta jokaiseen jarrusatulaan. Toinen suuri ero sähköhydraulisten ja perinteisten hydraulisten jarrujärjestelmien välillä on paineen määrä. Sähköhydrauliset jarrujärjestelmät toimivat yleensä korkeammilla paineilla kuin perinteiset järjestelmät. Hydrauliset jarrut toimivat noin 800 PSI:llä normaaleissa ajo-olosuhteissa, kun taas Sensotronicin sähköhydrauliset järjestelmät pitävät paineet välillä 2000-2300 PSI.
Sähkömekaaniset järjestelmät ovat aidosti Brake-by-Wire
Vaikka tuotantomalleissa käytetään edelleen sähköhydraulisia järjestelmiä, todellinen brake-by-wire -tekniikka tekee hydrauliikasta täysin vanhentunutta. Tätä tekniikkaa ei ole löydetty mistään tuotantomalleista johtuen jarrujärjestelmien turvallisuuskriittisestä luonteesta. Silti se on käynyt läpi merkittävää tutkimusta ja testausta. Toisin kuin sähköhydraulisissa jarruissa, sähkömekaanisen järjestelmän komponentit ovat elektronisia. Satulassa on elektroniset käyttövoimat hydraulisten toisiosylintereiden sijaan, ja kaikkea ohjaa ohjausyksikkö korkeapaineisen primäärisylinterin sijaan. Nämä järjestelmät vaativat myös useita lisälaitteita, mukaan lukien lämpötila-, puristusvoima- ja toimilaitteen asentoanturit kussakin jarrusatulassa. Sähkömekaaniset jarrut sisältävät monimutkaisia tietoliikenneverkkoja, koska jokainen jarrusatula vastaanottaa useita tietosyötteitä oikean määrän jarrutusvoiman luomiseksi. Koska nämä järjestelmät ovat turvallisuuskriittisiä, niissä on yleensä redundantti, toissijainen väylä, joka toimittaa raakadataa jarrusatulalle.
Brake-by-Wire-tekniikan tahmea turvallisuusongelma
Vesisähköiset ja sähkömekaaniset jarrujärjestelmät ovat mahdollisesti turvallisempia kuin perinteiset järjestelmät. Turvallisuusongelmat ovat kuitenkin jarruttaneet näitä järjestelmiä, koska niitä on mahdollista integroida paremmin ABS-, ESC- ja vastaavien teknologioiden kanssa. Perinteiset jarrujärjestelmät voivat epäonnistua ja epäonnistuvat, mutta vain katastrofaalinen hydraulipaineen menetys estää täysin kuljettajaa pysähtymästä tai hidastamasta vauhtia. Luonnostaan monimutkaisemmilla sähkömekaanisilla järjestelmillä on suuri määrä mahdollisia vikakohtia. Failover-vaatimuksia ja muita turvallisuuskriittisten järjestelmien, kuten brake by-wire, kehittämiseen liittyviä ohjeita säätelevät toiminnalliset turvallisuusstandardit, kuten ISO 26262.
Kuka tarjoaa Brake-by-Wire-teknologiaa?
Redundanssi ja järjestelmät, jotka pystyvät käsittelemään rajoitettua määrää dataa, tekevät lopulta sähkömekaanisesta brake-by-wire -tekniikasta riittävän turvallisen laajaan käyttöön. Tähän mennessä vain harvat OEM-valmistajat ovat kokeilleet sähköhydraulisia järjestelmiä. Toyota esitteli sähköhydraulisen jarrujärjestelmän Estima Hybridiin vuonna 2001. Sittemmin on tullut saataville muunnelmia elektronisesti ohjatusta jarrusta (ECB). Tekniikka ilmestyi ensimmäisen kerran Yhdysvalloissa vuonna 2005 Lexus RX 400h:n kanssa. Yksi esimerkki brake by-wire -tekniikan epäonnistumisesta oli, kun Mercedes-Benz veti Sensotronic Brake Control (SBC) -järjestelmänsä, joka oli myös otettu käyttöön mallivuonna 2001. Järjestelmä poistettiin virallisesti vuonna 2006 kalliin takaisinkutsumisen jälkeen vuonna 2004, ja Mercedes väitti, että se tarjoaisi saman toiminnallisuuden kuin sen SBC-järjestelmä perinteisen hydraulisen jarrujärjestelmän kautta.