Bremsrevolution per Brake-by-Wire in Gang gesetzt

Die Bremstechnik hat sich in den letzten Jahren stark weiterentwickelt. Mit dem Aufkommen von Elektro- und Hybridautos wurde nach einer Form des Bremsens gesucht, bei der ein Teil der eingesetzten Energie zurückgewonnen werden kann: regeneratives Bremsen. Und Brake-by-Wire eignet sich sehr gut für dieses Konzept, auch weil ein solches System völlig unabhängig funktionieren kann. In diesem Artikel tauchen wir etwas tiefer in diese neue Technik ein: Was macht Brake-by-Wire so besonders?

Vorab ein bisschen Geschichte

Jeder kann sich noch an den allerersten Toyota Prius erinnern. Obwohl die Hybridtechnologie damals noch in den Kinderschuhen steckte, dachte Toyota bereits über ein Bremssystem nach, das gut mit dem Hybridantriebsstrang zusammenarbeiten könnte. Im Jahr 2001 führte die Marke „ECB“ ein, was für Electronically Controlled Brake stand. Revolutionär war sowohl die kompakte Bauweise der Bremsanlage als auch die Präzision der Bremsdruckregelung (ein elektrohydraulisches System). Das System wurde erstmals im Toyota Estima und Alphard, zwei großen japanischen MPVs, eingeführt. Ab 2004 folgte die zweite Generation Prius, der Lexus RX 400h und der Lexus GS 430. Auch der berühmte Lexus LFA bekam 2011 dieses Bremssystem an Bord. Es dauerte dann mehrere Jahre, bis die ABS/ESP-Spezialisten Bosch und Continental ein eigenes System entwickelten.

Was ist Brake-by-Wire?

Sobald Sie bei einem „herkömmlichen“ Bremssystem auf das Pedal treten, betätigt eine direkte Verbindung den Kolben im Hauptbremszylinder, der mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt ist. Diese Hydraulikflüssigkeit wird dann durch Leitungen zu den Radbremszylindern gepresst. Dieses Hydrauliksystem ist so ausgelegt, dass eine ausreichende Bremskraft erzeugt wird, um das Auto zum Stehen zu bringen. Ein sehr einfaches Konzept, das sehr zuverlässig funktioniert. Allerdings ist es natürlich nicht sehr dynamisch. Was ist, wenn das Auto auch anders gebremst wird? Wie zum Beispiel durch starke Dynamos, die die Bremsenergie speichern können? Wie bringt man dieses herkömmliche System dazu, damit zu arbeiten?

Und genau dafür wurde Brake-by-Wire eingeführt. Bei Brake-by-Wire verschwindet die physikalische Verbindung zwischen dem Bremspedal und den Teilen, die die Bremskraft ausüben. Die einzige Funktion des Bremspedals besteht nun darin, ein Signal zu senden (wörtlich über einen Draht: Draht), mit dem ein Computer die erforderliche Bremskraft ermitteln und aufbringen kann. Ein elektrischer Pumpenmotor sorgt nun für den nötigen Bremsdruck im Hydrauliksystem. Diverse Magnetventile erledigen den Rest der Arbeit.

Ein vertrautes Gefühl im Bremspedal

Diese neue Technologie ist natürlich sehr schön, aber der Mensch ist ein Gewohnheitstier. Eines der Bedenken, die bei der Einführung von Brake-by-Wire aufkamen, war das Gefühl im Bremspedal. Bei einem „herkömmlichen“ Bremssystem ist der Gegendruck der Bremsflüssigkeit deutlich zu spüren. Und mit einem elektronischen Bremspedal fehlt dieses Gefühl komplett. Aber?

Wir können Sie beruhigen: Das Zusammenspiel mit dem Fahrer ist bei diesem neuartigen Bremssystem durchdacht. In vielen Fällen ist das Bremspedal daher noch mit einem Stift verbunden, der Bremsflüssigkeit in einem Zylinder komprimiert. Die Flüssigkeit in diesem Zylinder fließt nirgendwo anders hin und soll lediglich das Gefühl eines herkömmlichen Systems nachahmen. In bestimmten Systemen wird dieser Zylinder auch zur Messung des Pedaldrucks des Fahrers verwendet, in anderen Fällen wird ein Hallsensor zur Messung der Position des Bremspedals verwendet.

Unabhängig davon, welche Methode gewählt wird, wird das Signal in beiden Situationen an den ABS / ESP-Computer gesendet. Diese bestimmt dann, wie viel Bremskraft tatsächlich benötigt wird und steuert dann den Pumpenmotor und die richtigen Magnetventile, um dies zu realisieren. Das Bremssystem arbeitet selbstverständlich mit Systemen zusammen, die Bremsenergie zurückgewinnen. Da der Computer die Bremsvorgänge letztendlich selbst steuert, bietet dies viele zusätzliche Möglichkeiten. Denken Sie zum Beispiel an verschiedene Fahrmodi wie Economic, Comfort und Sport. Häufig wird ein zentrales Human Machine Interface (HMI) verwendet, in dem diese Einstellungen alle an die Wünsche des Fahrers angepasst werden können.

Die Vorteile von Brake-by-Wire

Sie haben wahrscheinlich bereits festgestellt, dass Brake-by-Wire ein sehr nützliches Konzept ist. Die Bremswirkung fühlt sich für den Fahrer immer noch gleich an, bietet aber inzwischen viele Möglichkeiten. Einige Vorteile auf einen Blick:

• Die Möglichkeit, alle Arten von Sicherheitssystemen wie autonomes Notbremssystem zu integrieren
• Mehr Sicherheit durch schnellere Reaktionszeiten und kürzere Bremswege
• Weniger Geräusche und Vibrationen im Auto durch den Wegfall einer direkten Verbindung
• Mehr Designflexibilität und geringeres Systemgewicht durch Wegfall einer direkten Verbindung
• Reduzierter Kraftstoffverbrauch durch Zusammenarbeit mit Regulierungssystemen
• Die Möglichkeit, Daten zu sammeln und in Echtzeit anzuwenden, um das Fahrerlebnis zu verbessern
• Die Fähigkeit, komfortverbessernde Systeme wie unterschiedliches Pedalgefühl in verschiedenen Fahrmodi zu integrieren

Warum ist Brake-by-Wire erst seit Kurzem so richtig auf dem Vormarsch?

Das Besondere an der Brake-by-Wire-Geschichte ist die Zeit, die es brauchte, um richtig in Fahrt zu kommen. Wie so oft in der Automobilindustrie warteten sie zunächst auf die Notwendigkeit und die Kundenakzeptanz. Dies hat die Einführung stark verzögert.

Wussten Sie schon?

Weil die Formel 1 ab 2014 auf Hybridtechnik umgestiegen ist, wurde dort Brake-by-Wire eingeführt. Ob dies der Entwicklung Auftrieb gegeben hat, können wir nicht mit Sicherheit sagen, aber Brake-by-Wire hat seitdem an Fahrt gewonnen. Die neuesten Systeme haben daher unendliche Möglichkeiten.

Aufgrund dieser Zurückhaltung kam der endgültige Durchbruch von Brake-by-Wire erst, nachdem sowohl Bosch als auch Continental jeweils ein eigenes (weit verbreitetes) System vorgestellt hatten. Bosch hat 'iBooster' Ende 2013 eingeführt, Continental wiederum hat 2016 den MK C1 auf den Markt gebracht. Für die Hersteller eine tolle Entwicklung, denn sie mussten das Rad nicht mehr selbst neu erfinden. Alfa Romeo (Giulia Q), Audi (e-Tron Sportback), Chevrolet (Corvette C8), Porsche (Taycan), Tesla und viele andere nutzen mittlerweile eines dieser Systeme und immer mehr Automarken ziehen nach. Angesichts strengerer Umweltauflagen bleibt den Herstellern nichts anderes übrig, als sich ganz auf Hybridtechnologie und Elektroantrieb zu konzentrieren. Und regeneratives Bremsen ist ein wichtiger Bestandteil dieser Antriebsstränge. Darüber hinaus werden Dinge wie autonomes Bremsen bald zu einer Anforderung für neue Fahrzeuge. Brake-by-Wire ist daher eine Notwendigkeit.

Die Zukunft von Brake-by-Wire

Im Jahr 2022 können wir sagen, dass die Zukunft von Brake-by-Wire sehr rosig aussieht. Derzeit wird sie hauptsächlich im oberen Segment eingesetzt, wird aber wie alle neuen Technologien in naher Zukunft auch für die unteren Segmente verfügbar sein. Schließlich sind die Vorteile groß und das starke Wachstum des EV-Marktes wird dies weiter verstärken. So startet Continental in diesem Jahr mit der Produktion der zweiten Generation ihrer Brake-by-Wire-Lösung: dem MK C2. Es ist noch leichter und bietet eine noch höhere Effizienz beim regenerativen Bremsen.

ACtronics beobachtet diese Entwicklungen daher genau, denn sobald diese Systeme zum Standard werden, wird zweifellos etwas kaputt gehen. Und natürlich sorgen wir dann für eine passende Revisionslösung. Wenn Sie bis dahin bereits ein Brake-by-Wire-System in der Werkstatt haben, das Probleme macht, kontaktieren Sie uns bitte. Eventuell können wir Ihnen weiter helfen.