Remrevolutie in gang gezet door brake-by-wire

Remtechnologie heeft de afgelopen jaren een sterke ontwikkeling doorgemaakt. Door de komst van elektrische en hybride auto’s werd er gezocht naar een vorm van afremmen waarbij een deel van de gebruikte energie weer teruggewonnen kan worden: regeneratief remmen. En brake-by-wire leent zich echt uitstekend voor dit concept, mede doordat zo’n systeem volledig onafhankelijk kan functioneren. In dit artikel duiken we eens wat dieper in deze nieuwe techniek: Wat maakt brake-by-wire zo bijzonder?

Een beetje geschiedenis vooraf

Iedereen kan zich nog wel de allereerste Toyota Prius herinneren. Hoewel de hybridetechnologie toen nog behoorlijk in de kinderschoenen stond, dacht Toyota in die tijd ook al na over een remsysteem dat goed kon samenwerken met de hybride aandrijflijn. In 2001 introduceerde het merk dan ook ‘ECB’, wat stond voor Electronically Controlled Brake. Zowel het compacte ontwerp van het remsysteem als de precisie van de remdrukregeling (een elektrohydraulisch systeem) waren revolutionair. Het systeem werd eerst op de markt gebracht in de Toyota Estima en Alphard, twee grote Japanse MPV’s. Vanaf 2004 volgden ook de tweede generatie Prius, de Lexus RX 400h en de Lexus GS 430. Zelfs de beroemde Lexus LFA kreeg in 2011 dit remsysteem aan boord. Het duurde daarna nog enkele jaren voordat ABS / ESP specialisten Bosch en Continental een eigen systeem ontwikkelden.

Wat is brake-by-wire?

Zodra je bij een ‘traditioneel’ remsysteem met je voet op het pedaal trapt, bedien je met een directe verbinding de zuiger in de hoofdcilinder, die is gevuld met hydraulische vloeistof. Die hydraulische vloeistof wordt dan via leidingen naar de wielremcilinders gedrukt. Dit hydraulische systeem is zo ontworpen dat er voldoende remkracht ontstaat om de auto te laten stoppen. Een heel basic concept dat bijzonder betrouwbaar functioneert. Echter, erg dynamisch is het natuurlijk niet. Wat nu als de auto ook op een andere manier wordt afgeremd? Zoals bijvoorbeeld door sterke dynamo’s die de remenergie kunnen opslaan? Hoe laat je dat conventionele systeem dan daarmee samenwerken?

En dit is precies waarom brake-by-wire geïntroduceerd is. Bij brake-by-wire verdwijnt namelijk de fysieke verbinding tussen het rempedaal en de onderdelen die de remkracht uitoefenen. De enige functie van het rempedaal is nu nog het versturen van een signaal (letterlijk via een draadje: wire), waarmee een computer de benodigde remkracht kan bepalen en toepassen. Een elektrische pompmotor zorgt nu voor de benodigde remdruk in het hydraulische systeem. Diverse magneetventielen doen de rest van het werk.

Een vertrouwd gevoel in het rempedaal

Nu is die nieuwe techniek natuurlijk heel mooi, maar mensen zijn nu eenmaal gewoontedieren. Eén van de zorgen die bij de introductie van brake-by-wire naar boven kwam, was dan ook het gevoel in het rempedaal. Bij een ‘traditioneel’ remsysteem voel je namelijk duidelijk de tegendruk van de remvloeistof. En bij een elektronisch rempedaal is dit gevoel geheel afwezig. Toch?

We kunnen je geruststellen: Bij dit nieuwe type remsysteem is goed nagedacht over de interactie met de bestuurder. In veel gevallen zit het rempedaal daarom nog steeds gekoppeld aan een stift die remvloeistof in een cilinder samendrukt. De vloeistof in deze cilinder gaat overigens verder nergens naartoe en is puur bedoeld om het gevoel van een conventioneel systeem na te bootsen. In bepaalde systemen wordt deze cilinder ook gebruikt om de pedaaldruk van de bestuurder te meten, in andere gevallen gebruikt men een hall sensor om de positie van het rempedaal te meten.

Maar voor welke methode er ook gekozen wordt, in beide situaties wordt het signaal dus verstuurd naar de ABS / ESP computer. Deze bepaalt dan hoeveel remkracht er werkelijk nodig is en zal vervolgens de pompmotor en de juiste magneetventielen aansturen om dit te realiseren. Hierbij werkt het remsysteem uiteraard samen met systemen die remenergie terugwinnen. Doordat de computer uiteindelijk zelf de remacties aanstuurt, biedt dit veel extra mogelijkheden. Denk bijvoorbeeld aan diverse rijmodi zoals economic, comfort en sport. Vaak wordt er gebruik gemaakt van een centrale Human Machine Interface (HMI) waarin deze instellingen allemaal naar wens van de bestuurder kunnen worden aangepast.

De voordelen van brake-by-wire

Waarschijnlijk heb je nu zelf al de conclusie getrokken dat brake-by-wire een bijzonder handig concept is. De remactie voelt voor de bestuurder nog steeds hetzelfde, maar ondertussen biedt het enorm veel mogelijkheden. Wat voordelen op een rijtje:

• De mogelijkheid tot het integreren van allerlei veiligheidssystemen zoals Autonomous Emergency Braking
• Een verbeterde veiligheid door snellere reactietijden en kortere remafstanden
• Minder geluid en trillingen in de auto door het ontbreken van een directe verbinding
• Meer ontwerpflexibiliteit en een lager systeemgewicht door het ontbreken van een directe verbinding
• Een lager brandstofverbruik door samenwerking met regeratieve systemen
• De mogelijkheid om gegevens te verzamelen en real-time toe te passen om de rijervaring te verbeteren
• De mogelijkheid tot het integreren van comfortverhogende systemen zoals een verschillend pedaalgevoel bij verschillende rijmodi

Waarom zit brake-by-wire pas sinds recent echt in de lift?

Het bijzondere aan het brake-by-wire verhaal is toch wel de tijd die het heeft gekost om echt aan de slaan. Zoals wel vaker in de autobranche, werd er eerst gewacht op noodzaak en op de acceptatie van klanten. Dit heeft de introductie sterk vertraagd.

Wist je dat?

Omdat er in de Formule 1 vanaf 2014 werd overgestapt naar hybridetechnologie, deed brake-by-wire daar zijn intrede. We kunnen niet met zekerheid zeggen of dit de ontwikkeling een boost heeft gegeven, maar sindsdien is brake-by-wire wel in een stroomversnelling geraakt. De nieuwste systemen hebben daardoor eindeloze mogelijkheden.

De definitieve doorbraak van brake-by-wire kwam door deze terughoudendheid dus eigenlijk pas nadat zowel Bosch als Continental elk een eigen (breed inzetbaar) systeem introduceerden. Bosch introduceerde eind 2013 ‘iBooster’, Continental bracht op haar beurt in 2016 de MK C1 op de markt. Voor fabrikanten was dit een mooie ontwikkeling, want zij hoefden hierdoor niet meer zelf het wiel uit te vinden. Alfa Romeo (Giulia Q), Audi (e-Tron Sportback), Chevrolet (Corvette C8), Porsche (Taycan), Tesla en vele anderen maken inmiddels gebruik van één van deze systemen en steeds meer automerken volgen dit voorbeeld. Nu de milieueisen steeds strenger worden, kunnen fabrikanten ook niet anders meer dan zich volledig te richten op hybridetechnologie en elektrische aandrijving. En regeneratief remmen is nu eenmaal een belangrijk onderdeel van deze aandrijflijnen. Bovendien worden zaken als autonoom remmen binnenkort een verplichting voor nieuwe voertuigen. Brake-by-wire is dus pure noodzaak.

De toekomst van brake-by-wire

Anno 2022 kunnen we stellen dat de toekomst van brake-by-wire er bijzonder rooskleurig uitziet. Op dit moment wordt het nog vooral in het hogere segment toegepast, maar zoals dat met alle nieuwe technologie gaat, zal dit in de nabije toekomst ook beschikbaar worden voor de lagere segmenten. De voordelen zijn immers groot en de sterke groei in de EV markt zal dit verder versterken. Dit jaar zal Continental bijvoorbeeld al beginnen met het produceren van de tweede generatie van hun brake-by-wire oplossing: de MK C2. Deze is nog lichter en zorgt voor een nog hoger rendement bij het regeneratief remmen.

ACtronics houdt deze ontwikkelingen daarom ook goed in de gaten, want zodra deze systemen de standaard worden, zal er ongetwijfeld ook wel eens iets defect raken. En natuurlijk zullen wij dan zorgen voor een passende revisie-oplossing. Mocht je tot die tijd toch al een brake-by-wire systeem in de werkplaats hebben dat problemen geeft, neem dan vooral contact met ons op. Wellicht kunnen we je verder helpen.