A medida que el mundo se acerca cada vez más a las “emisiones cero”, los ingenieros de transporte se ven presionados para encontrar formas creativas de mantener la confianza de los conductores en las tecnologías cambiantes.
Tome el sistema de frenado hidráulico, por ejemplo: el sistema hidráulico actual es nada menos que una obra maestra de la ingeniería. Lo que los conductores dan por sentado cuando pisan el pedal del freno ha tardado décadas en desarrollarse y perfeccionarse. Si bien el sistema que ralentiza el vehículo es en sí mismo una compleja hazaña de ingeniería, la entrada del pedal servoasistida por parte del conductor no es menos impresionante.
Si examinamos la fuerza del pedal que ejerce el conductor frente al retardo del vehículo, vemos que no es lineal. Con la ayuda del “servofreno”, la primera parte de la curva es más empinada, de modo que el conductor tiene una correlación directa entre el esfuerzo del pedal y el retardo. Sin embargo, en un cierto punto, conocido como “punto de inflexión”, la asistencia se reduce para evitar que el conductor bloquee inadvertidamente las ruedas, lo que reduce la eficiencia de frenado.
Aunque los fabricantes de frenos han convertido la ciencia de la optimización de estos sistemas en un arte, existe una línea muy fina entre un gran sistema de frenado y uno que en condiciones extremas puede ser peligroso. El conductor experimentado a menudo detecta esto al frenar de emergencia, cuando el vehículo inicialmente reduce la velocidad como se esperaba, solo para “quedarse sin frenos” el momento antes del accidente. Esto generalmente se atribuye a una caída severa de la asistencia servo, lo que hace que el conductor ejerza una presión de pedal excesiva e inesperada en una etapa crítica de la operación.
Si bien este puede ser el peor de los casos, incluso en las condiciones de conducción del día a día, un sistema de frenado límite puede ofrecer una experiencia de usuario insatisfactoria: los consumidores que se quejan de la falta de sensación, comúnmente conocido en la industria como un ‘pedal de madera’, es generalmente resultado del esfuerzo del pedal aplicado que no coincide con el retardo esperado. En este caso, el conductor se siente desconectado del vehículo.
No obstante, después de perfeccionar el sistema durante varias décadas, la industria se ve obligada a repensar todo lo que ha aprendido: los vehículos eléctricos están redefiniendo los sistemas de control de vehículos.
Sistema de freno por cable de un coche de carreras de Fórmula Uno
Fuente de la imagen: https://www.formula1-dictionary.net
Revolucionando el sistema de frenado para vehículos eléctricos
A medida que la electrificación se afianza y los motores de combustión interna tradicionales se eliminan, los componentes mecánicos, como el servo de vacío, ya no tienen una fuente de energía lista, lo que significa que deben desarrollarse bombas y motores accionados eléctricamente para impulsar los sistemas de control.
Además, para integrar los sistemas de conducción automatizada, los controles se están moviendo rápidamente a la arquitectura eléctrica / electrónica (E / E), a menudo denominada libremente controles “X por cable”.
Pero, para que un sistema de freno por cable funcione de manera segura y eficaz, la integridad de la interfaz hombre-máquina (HMI) debe mantenerse como está. Y para lograr esto, los ingenieros deben trazar los dos conjuntos de fuerzas (en este caso medidas en fuerza / área o presión): el esfuerzo del pedal aplicado por el conductor y la presión resultante sobre los pistones de la pinza / cilindros de rueda en el sistema hidromecánico “tradicional”.
Solo los sensores de presión de alta calidad sirven
La integridad de estos datos es crucial para el desarrollo efectivo del sistema E / E, por lo que solo se pueden usar sensores de presión de alta calidad, que sean capaces de realizar grabaciones precisas y repetibles .
Estos sensores no solo deben ser capaces de capturar datos de alta precisión, sino que también deben hacerlo en un entorno donde los productos químicos agresivos, el calor, las vibraciones y las limitaciones de espacio no siempre favorecen a los equipos de medición cuidadosamente calibrados.
Por esta razón, los equipos de desarrollo confían en un puñado de proveedores de sensores de presión de calidad para proporcionar equipos de medición en los que puedan confiar.
Se trata de la sensación
Armados con las presiones de entrada y salida, los ingenieros ahora deben intentar replicar, no tanto el rendimiento de parada absoluta, sino la sensación del sistema tradicional. Con los sensores de velocidad de las ruedas es bastante fácil maximizar el retardo, pero no es tan fácil replicar la sensación de los conductores cuando realizan una “frenada de control” muy ligera a bajas velocidades.
Aquí es donde los datos del mundo real valen oro: el esfuerzo del pedal frente a la presión del sistema debe ser replicado por una unidad de control electrónico que administra la velocidad a la que se aplican los frenos. Esto en sí mismo es una tarea gigantesca, ya que los conductores aplican los frenos a diferentes velocidades según las condiciones de la carretera y el tráfico y las preferencias personales: un conductor apurado puede dejar el frenado para el último minuto y tener que frenar con fuerza, mientras que las personas mayores pueden esperar evento mucho más pausado.
El grado de dificultad para lograr esta retroalimentación del conductor puede medirse por el rendimiento del sistema cuando se instala en autos de carrera de Fórmula Uno: después de tres años, todavía hay equipos que no pueden proporcionar al conductor un sistema de freno por cable que brinde suficiente sensación para que se comprometan a realizar fuertes maniobras de frenado.
Por lo tanto, si bien los sistemas de freno por cable aún pueden estar a algunos años de la producción en serie en volumen masivo, los vehículos sensibles a los costos, los especialistas en sistemas de frenos han podido cuantificar con precisión, con la ayuda de sensores de presión, exactamente lo que se requiere.
