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Brake by Wire, come funzionano i freni del futuro

Il sistema Brake-by-Wire è una tecnologia avanzata che sostituisce il collegamento idraulico tra il pedale del freno e il sistema di frenatura con un sistema 100% elettrico. Come funzionano i freni elettrici ZF.

L’elettronica è ormai da anni entrata prepotentemente nelle nostre automobili, il cui funzionamento dipende dalle centraline che gestiscono il motore, il controllo di trazione, la diagnostica, i sistemi di infotainment e gli ADAS. Anche i freni sono ormai da decenni accompagnati dal sistema antibloccaggio ABS, ma i circuiti di azionamento maggiormente utilizzati sono ancora quelli idraulici che già nei primi decenni della storia dell’auto hanno soppiantato i vecchi sistemi di frenatura meccanici. Ora è la volta dai freni con azionamento elettrico, chiamati Brake by Wire, tecnologia già utilizzata sui sistema dei freni di stazionamento.

Freni Brake-by-Wire, che cosa sono

Il sistema Brake-by-Wire è una tecnologia avanzata che sostituisce il collegamento meccanico tra il pedale del freno e il sistema di frenatura. Invece di utilizzare il tradizionale impianto idraulico, il Brake-by-Wire impiega una connessione elettrica attraverso cavi, sensori e attuatori elettronici per tradurre in azione frenante l’input del conducente sul pedale. Ciò elimina la necessità del circuito idraulico e quindi del liquido dei freni, che come sappiamo va trattato con particolare attenzione a causa della sua tossicità.

Nel sistema “Brake by Wire”, quando il conducente preme il pedale del freno, il segnale non è trasmesso fisicamente ai freni attraverso un cavo o fluido idraulico. Invece, un sensore rileva la pressione esercitata sul pedale e invia un segnale elettronico a un controllore. Questo controllore, a sua volta, attiva i freni.

Brake by Wire, freni ad azionamento elettrico ZF

Recentemente ZF ha presentato, al Next Generation Mobility Day a Shanghai, il suo sistema brake-by-wire, ovvero un impianto frenante elettromeccanico, nel quale le pinze sono azionate da attuatori elettrici.

Freni elettrici ZF Brake-by-Wire
Nei freni elettrici ZF Brake-by-Wire l’elettronica sostituisce il tradizionale sistema idraulico

Questa nuova tecnologia rappresenta un passo avanti significativo rispetto ai tradizionali sistemi frenanti idraulici, portando con sé una serie di vantaggi in termini di prestazioni, controllo e flessibilità.

Vantaggi sulle auto elettriche

Il Brake-by-Wire permette un controllo più preciso sulla frenata, modulando la distribuzione della forza frenante in modo diverso su ciascuna ruota, con una significativa riduzione degli spazi di frenata: ZF ha stimato circa 9 metri in meno da una velocità di 100 km/h.

Grazie alla gestione elettronica, è possibile adattare dinamicamente la risposta del sistema alle condizioni di guida, al carico del veicolo e ad altri fattori come l’angolo di sterzata. Il risultato è una maggiore precisione nell’applicazione dell’azione frenante su ogni ruota, a tutto vantaggio della stabilità e della motricità del veicolo.

Eliminando le tubazioni del circuito idraulico e gli altri componenti associati ai sistemi frenanti convenzionali, il Brake-by-Wire riduce il peso complessivo del sistema frenante. 

Frenata rigenerativa più efficiente

Ulteriore vantaggio della gestione elettronica della frenata è l’integrazione con i sistemi di recupero dell’energia dei mezzi ibridi ed elettrici, che permetterà all’elettronica di decidere in piena autonomia quanta energia recuperare e quanta far dissipare ai freni, in base alle diverse situazioni di marcia. ZF ha stimato un aumento dell’autonomia del 17% per i mezzi BEV.

freni elettrici auto elettriche
La risposta del pedale dei freni elettrici è simile a quella a cui siamo abituati

Il sistema Brake-by-Wire inoltre è in grado di integrarsi in modo più efficiente con i sistemi avanzati di assistenza alla guida come il controllo di stabilità, il sistema ABS, il controllo della trazione e gli ADAS. La comunicazione elettronica tra questi sistemi consente una risposta più rapida ed efficace del veicolo, in particolare in situazioni di guida critiche.

Meno usura e minori costi di gestione

Con meno componenti soggetti all’usura rispetto ai sistemi frenanti tradizionali, il Brake-by-Wire necessita di una manutenzione ridottissima. Ciò si traduce in costi di gestione più bassi e una maggiore affidabilità nel lungo termine.

Va sottolineato infine che il freno elettrico ZF, grazie alla sua intrinseca precisione, annulla i contatti residui tra pasticche e disco tipici dei sistemi idraulici, eliminando il consumo del materiale frenante, la resistenza all’avanzamento e l’emissione di polveri dovute a questo difetto dei sistemi di frenata tradizionali.

Freni elettrici nel futuro

Nonostante i numerosi vantaggi, l’implementazione su larga scala del sistema Brake-by-Wire presenta alcune sfide. La principale riguarda la fiducia dei conducenti nel nuovo sistema, che potrebbe essere percepito come meno sicuro rispetto ai freni tradizionali. La ZF ha curato questi aspetti, da una parte assicurando una risposta del  pedale simile a quella a cui siamo abituati, dall’altra prevedendo un sistema “ridondante”, ovvero duplicato, esattamente analogo al doppio circuito idraulico dei freni tradizionale.

Guardando al futuro, il Brake-by-Wire potrebbe diventare una parte integrante dei veicoli autonomi, consentendo una maggiore flessibilità nella progettazione e nell’implementazione dei sistemi di frenatura con l’elettronica di bordo. Inoltre, la continua evoluzione delle tecnologie elettroniche promette miglioramenti costanti in termini di prestazioni e sicurezza.

Abitacolo Nissan Chill-Out concept guida autonoma
I freni elettrici in futuro possono diventare parte integrante dei veicoli autonomi

In conclusione, il sistema Brake-by-Wire proposto dalla ZF potrebbe rappresentare un passo importantissimo verso il futuro della frenatura automobilistica. Con i suoi vantaggi in termini di controllo, efficienza e integrazione con altre tecnologie avanzate, potrebbe diventare uno standard nell’industria automobilistica, fornendo un grande contributo alla sicurezza stradale.

Tuttavia, ci sono anche delle sfide, come la necessità di un sistema di backup affidabile in caso di guasto elettrico, e la sensazione di frenata che può essere diversa da quella dei sistemi tradizionali, richiedendo un periodo di adattamento per i conducenti.

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Manuel Cerfeda

Da sempre appassionato di automobilismo e di scrittura. È ingegnere e lavora nel campo delle energie rinnovabili. Ama leggere libri di tecnica motoristica e automobilistica, in particolare sulla storia della Formula 1 e delle auto da competizione in genere. Molto attratto dalle auto storiche, in particolare le youngtimer: il suo sogno è una Porsche 911 Carrera 4 Targa, serie 964 del 1989. Possibilmente rossa. E' autore umoristico e satirico: scrive sulla rivista “L’odio digitale” e ha pubblicato i libri “Autopsie ipocaloriche e altri metodi per perdere peso” e “L'anagramma di derma (non madre, quell'altro)”.
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