Les systèmes de freinage traditionnels n’ayant pas beaucoup changé au cours du siècle dernier, le concept de la technologie de freinage électrique représente un changement radical que les constructeurs automobiles et le grand public ont tous deux hésité à adopter. Bien que les systèmes hydrauliques traditionnels posent problème, il existe quelque chose de rassurant dans le fait d’avoir une connexion physique directe entre votre pied et les plaquettes de frein ou les sabots situés aux quatre coins de votre véhicule. Brake-by-Wire rompt cette connexion, raison pour laquelle la technologie est considérée comme intrinsèquement plus dangereuse que la commande électronique du papillon des gaz ou même la direction par fil.
La nature réconfortante des freins hydrauliques
Les systèmes de freinage traditionnels fonctionnent depuis des dizaines d’années, en ce sens qu’une pression sur la pédale de frein génère une pression hydraulique qui est ensuite utilisée pour activer des mâchoires ou des garnitures de frein. Dans les systèmes plus anciens, la pédale agit directement sur un composant hydraulique appelé maître-cylindre. Dans les systèmes modernes, un servofrein, généralement alimenté par le vide, amplifie la force de la pédale et facilite le freinage.
Lorsque le maître-cylindre est activé, il génère une pression hydraulique dans les conduites de frein. Cette pression agit ensuite sur les cylindres esclaves présents dans chaque roue, qui pincent un rotor entre les plaquettes de frein ou pressent des patins de frein vers l’extérieur dans un tambour.
Les systèmes de freinage hydrauliques modernes sont plus compliqués que cela, mais ils fonctionnent toujours sur le même principe général. Les boosters de freins hydrauliques ou à dépression réduisent la force que le conducteur doit appliquer, et des technologies telles que les freins antiblocage et les systèmes de contrôle de la traction sont capables d'activer ou de relâcher les freins automatiquement.
Les freins électriques et électro-hydrauliques sont traditionnellement utilisés uniquement sur les remorques. Les remorques étant déjà dotées de connexions électriques pour les feux de freinage et les clignotants, il est simple de câbler un maître-cylindre électro-hydraulique ou des actionneurs électriques. Des technologies similaires sont disponibles auprès de deux équipementiers, mais le caractère essentiel des freins pour la sécurité a incité l’industrie automobile à hésiter à adopter la technologie de freinage électrique par câble dans toute capacité réelle.
Les freins électro-hydrauliques s'arrêtent court
La gamme actuelle de systèmes de freinage électrique utilise un modèle électro-hydraulique qui n’est pas entièrement électronique. Ces systèmes ont toujours des systèmes hydrauliques, mais le conducteur n’active pas directement le maître-cylindre en appuyant sur la pédale de frein. Au lieu de cela, le maître-cylindre est activé par un moteur électrique ou une pompe régulée par une unité de contrôle.
Lorsque vous appuyez sur la pédale de frein dans un système électrohydraulique, l'unité de commande utilise les informations fournies par un certain nombre de capteurs pour déterminer la force de freinage requise par chaque roue. Le système peut alors appliquer la quantité nécessaire de pression hydraulique à chaque étrier.
L’autre principale différence entre les systèmes de freinage électro-hydrauliques et les systèmes de freinage hydrauliques traditionnels réside dans le niveau de pression utilisé. Les systèmes de freinage électro-hydrauliques fonctionnent généralement sous des pressions beaucoup plus élevées que les systèmes traditionnels. Les freins hydrauliques fonctionnent à environ 800 PSI dans des conditions de conduite normales, tandis que les systèmes électro-hydrauliques Sensotronic maintiennent des pressions comprises entre 2 000 et 2 300 PSI.
Systèmes électromécaniques vraiment freinés par fil
Bien que les modèles de production utilisent encore des systèmes électro-hydrauliques, la véritable technologie de freinage par fil élimine complètement l'hydraulique. Cette technologie n’apparaît dans aucun modèle de production en raison de la nature critique des systèmes de freinage pour la sécurité, mais elle a fait l’objet de nombreuses recherches et essais.
Contrairement aux freins électro-hydrauliques, tous les composants d’un système électro-mécanique sont électroniques. Les étriers ont des actionneurs électroniques à la place des cylindres asservis hydrauliques, et tout est régi directement par une unité de commande au lieu d'un maître-cylindre haute pression. Ces systèmes nécessitent également un certain nombre de matériel supplémentaire, notamment des capteurs de température, de force de serrage et de position d'actionneur dans chaque pied à coulisse.
Les freins électromécaniques comprennent également des réseaux de communication complexes, car chaque étrier doit recevoir plusieurs entrées de données afin de générer la force de freinage appropriée. Et en raison de la nature critique de ces systèmes pour la sécurité, un bus secondaire redondant est généralement nécessaire pour transmettre les données brutes aux compas.
Le problème délicat de la technologie Brake-By-Wire en matière de sécurité
Bien que les systèmes de freinage hydroélectriques et électromécaniques soient potentiellement plus sûrs que les systèmes traditionnels, en raison du potentiel d'intégration accrue avec l'ABS, l'ESC et d'autres technologies similaires, des problèmes de sécurité les ont freinés. Les systèmes de freinage traditionnels peuvent échouer et échouent, mais seule une perte de pression hydraulique catastrophique privera complètement le conducteur de la capacité de ralentir ou de s’arrêter, alors que les systèmes électromécaniques plus complexes en soi comportent une multitude de points de défaillance potentiels.
Les exigences en matière de basculement, ainsi que d'autres directives pour le développement de systèmes critiques pour la sécurité tels que les freins électriques, sont régies par des normes de sécurité fonctionnelles telles que l'ISO 26262.
Qui propose la technologie Brake-By-Wire?
La redondance et les systèmes capables de fonctionner avec une quantité de données réduite rendront éventuellement la technologie de freinage électromécanique par fil suffisamment sûre pour une adoption généralisée, mais à ce stade, seuls quelques constructeurs ont expérimenté les systèmes électro-hydrauliques.
Toyota a introduit pour la première fois un système de freinage électro-hydraulique en 2001 pour son Estima hybride, et des variantes de sa technologie de freinage à commande électronique (ECB) sont disponibles depuis.La technologie est d'abord apparue aux États-Unis pour l'année modèle 2005 avec le Lexus RX 400h.
Un exemple de défaut de lancement de la technologie de freinage électrique par câble a été le lancement par Mercedes-Benz de son système Sensotronic Brake Control (SBC), qui avait également été introduit pour l'année modèle 2001. Le système a été officiellement mis hors service en 2006 après un rappel coûteux en 2004, Mercedes ayant déclaré qu'elle offrirait les mêmes fonctionnalités que son système SBC via un système de freinage hydraulique traditionnel.
