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Nos últimos tempos, pode-se ter encontrado discussões sobre capacidades “sem fio” em vários veículos. Durante a condução, estes conceitos técnicos muitas vezes passam despercebidos; no entanto, do ponto de vista técnico, oferecem inúmeros benefícios.

Porsche Taycan//Fonte: Porsche

O setor automóvel é caracterizado por uma transformação constante, evidenciada pelos seus rápidos avanços que superam os de setores como os dispositivos móveis ou os produtos habilitados para IoT. Em apenas algumas décadas, o panorama automóvel sofreu uma metamorfose significativa, tornando-o num espetáculo surpreendente de se ver.

Portanto, é claro que o setor automóvel é uma das indústrias mais regulamentadas do mundo, o que explica, em particular, uma evolução mais lenta em comparação com outras. O exemplo mais flagrante é, sem dúvida, a condução semiautônoma de Tesla, na vanguarda há cinco anos e hoje quase relegada para segundo lugar devido a, em particular por causa de padrões de segurança por vezes muito (demasiado?) restritivos.

Cada desenvolvimento tecnológico num automóvel, especialmente quando se trata da segurança dos utilizadores, está sujeito à análise do legislador. Para experimentar estes novos desenvolvimentos, o melhor laboratório é obviamente o desporto motorizado, e a tecnologia de que vos vamos falar hoje, nomeadamente o sistema de travão por fio, foi testada na Fórmula 1 antes de se tornar “democrática” em alguns dos nossos carros modernos.

Na verdade, seria impreciso afirmar que esta inovação específica surgiu nos últimos anos. Na realidade, devemos olhar para o início do século XXI, que corresponde ao advento dos veículos híbridos. É importante notar que o precursor desses híbridos não foi outro senão a Toyota.

Foi portanto em 2001 que a empresa japonesa introduziu o sistema “Freio Controlado Eletronicamente” (ECB) no Estima e no Alphard, uma minivan para o primeiro, uma van para o segundo, dois modelos que nunca vimos em França. Este sistema marcou, de certa forma, o início de uma revolução em termos de compacidade e precisão na regulação da pressão de travagem graças a uma abordagem eletro-hidráulica.

No entanto, foi necessário um longo período de tempo para que a sua prevalência ocorresse, especialmente antes da implementação generalizada pelos fabricantes em conjunto com uma infra-estrutura hidráulica.

Os princípios básicos da frenagem “by wire”

O mecanismo subjacente ao funcionamento do sistema de travagem de um automóvel baseia-se geralmente num arranjo hidráulico, no qual tubos ocos preenchidos com um líquido pressurizado são utilizados para transmitir a força exercida sobre o pedal do travão.

A aplicação de força resulta na compressão das pastilhas de freio contra as superfícies do rotor, o que posteriormente causa atrito e reduz a velocidade do automóvel. No entanto, com a introdução dos Sistemas Integrados de Travagem (IBS), os técnicos estão a explorar avanços nesta área.

Embora o sistema ainda mantenha seu aspecto hidráulico, a conexão direta entre o pedal do freio e o circuito hidráulico é substituída. Nos sistemas modernos, o pedal funciona essencialmente como uma “seringa”, conectada a um potenciômetro em vez de um cilindro mestre hidráulico.

Do ponto de vista técnico, a função do potenciômetro dentro do sistema de freio serve para comunicar à Unidade de Controle Eletrônico (ECU) o grau em que o pedal do freio foi pressionado, habilitando assim o Módulo Eletro-Hidráulico (EHM), regulado pelo ECU, para executar ações de frenagem automatizadas, modulando a pressão hidráulica aplicada a cada roda individual com base no nível de força aplicada ao pedal do freio. Essencialmente, o pedal do freio pode ser considerado como uma interface eletrônica que facilita o controle preciso e a medição da ação de frenagem.

Esta abordagem lembra a operação de um pedal de jogo em um simulador de vídeo. Em vez de uma ligação direta, o computador controla um módulo eletro-hidráulico, acionando assim a pressão de travagem adequada para cada roda. O fluido hidráulico é direcionado para a caixa ABS/ESP, onde são gerenciadas a distribuição e regulação da pressão.

Em essência, este sistema necessita de maior precisão e eficiência na frenagem com base na pressão exercida no pedal. No entanto, na realidade, houve algumas imperfeições…

A importância do automobilismo

Houve algumas falhas em particular em alguns dos carros vendidos, com travagens difíceis. Houve também alguns na Fórmula 1, que também serviram como uma espécie de laboratório a céu aberto para esta tecnologia.

O design do sistema de travagem traseiro nos veículos de Fórmula 1 partilha certas características com as encontradas nas rodas dianteiras. Porém, existe uma característica distintiva por compreender um pequeno circuito hidráulico conhecido como potenciômetro. Essencialmente, quando o condutor aplica pressão no pedal do travão, este ativa um cilindro mestre que cria pressão dentro de um circuito selado. A força exercida é então monitorada e transmitida ao computador do veículo através de um sensor para análise e ajuste conforme necessário.

Utilizando um mecanismo controlado, o computador apreende um elemento situado dentro de outra via fluídica, adaptado especificamente para o conjunto do freio posterior. Este arranjo reflete a configuração do IBS detalhada anteriormente, exceto pela exclusão de um minúsculo canal fluídico destinado exclusivamente aos freios traseiros.

Vamos voltar dez anos na F1, aos “bons tempos”, diriam alguns, onde um certo Lewis Hamilton arrasou a competição. Os aficionados podem se lembrar da edição de 2014 do Grande Prêmio do Canadá, onde os dois carros Mercedes de F1 (dirigidos por Lewis Hamilton e Nico Rosberg) sofreram uma falha no MGU-K (para Motor Generator Unit Kinetic, uma espécie de freio regenerativo que converte energia cinética em eletricidade, nota do editor), o que causou a ruptura dos discos traseiros de Lewis Hamilton e sua aposentadoria.

No final do Grande Prémio do Bahrein de 2015, ocorreu um infeliz incidente envolvendo ambos os veículos Mercedes, que sofreram uma avaria simultânea nos seus sistemas de travagem eletrónica. Este problema foi desencadeado por modificações feitas para melhorar o desempenho dos pneus e resultou na perda total da capacidade de travagem dos pilotos da Mercedes.

Divulgado desta forma, poder-se-ia pensar que este sistema não apresenta muitas vantagens. Porém, podemos imaginar que se for utilizado na Fórmula 1, onde o objetivo é ir cada vez mais rápido (e portanto, paradoxalmente, frear sempre melhor…), o sistema freio a fio tem muitas vantagens.

As vantagens (e desvantagens) do freio a fio

Este sistema tem várias vantagens significativas sobre os sistemas de travagem tradicionais. Em primeiro lugar, é mais leve e menos volumoso, o que torna os veículos mais leves (e, portanto, mais eficientes em termos de combustível) e reduz os custos de construção, eliminando a necessidade de componentes como bombas de vácuo.

O uso de um módulo elétrico para controle de frenagem proporciona maior sutileza no processo, eliminando qualquer interferência da pressão do pé humano e permitindo que a máquina lide com a frenagem nas quatro rodas com mais eficiência.

A implementação desta tecnologia agiliza a integração de veículos autônomos ao eliminar a intervenção humana no processo de frenagem, resultando em um sistema simplificado e redução de despesas. Além disso, a ausência de vibração sentida durante a ativação do sistema de travagem antibloqueio (ABS) melhora a experiência geral de condução.

A implementação desta tecnologia permite um equilíbrio refinado entre a travagem regenerativa, governada por motores elétricos, e a travagem mecânica, que depende de pastilhas e discos de travão para controlo em veículos elétricos e híbridos.

Tudo isto é muito bom, mas os entusiastas da condução desportiva não partilham necessariamente da mesma opinião e informam sobre determinados modelos que estão equipados com ela. uma certa falta de sentimento e feedback. Um problema semelhante ao encontrado ao passar da direção hidráulica para as versões “steer by wire”, o que o Tesla Cybertruck carrega, por exemplo?.

Quem usa freio a fio hoje?

Se há mais vantagens do que desvantagens, imaginamos que todos aproveitam? Se os fabricantes de equipamentos que oferecem direções “por fio” se multiplicam, os que trabalham na frenagem sem conexão hidráulica são menos: Hella, Brembo, Continental, ZF ou Hitashi para os japoneses.

Embora a Toyota possa ter lançado as bases para sistemas de freios eletrônicos em 2001, essas tecnologias avançadas não ganharam ampla adoção até serem introduzidas nas corridas de Fórmula 1 em 2014. Naquele ano, a Bosch revelou seu sistema “iBooster”, enquanto a Continental seguiu o exemplo com o lançamento de seu modelo “MK C1” dois anos depois, em 2016.

Audi Q8 e-tron Sportback//Fonte: Marie Lizak para este site

Em termos de controlo de temperatura, o Giulia da Alfa Romeo tem merecido uma atenção significativa pela utilização eficaz desta tecnologia. Da mesma forma, o Chevrolet Corvette C8 também foi atraído pelos seus benefícios potenciais.

Na verdade, mesmo no domínio dos veículos eléctricos, marcas conceituadas como a Audi com o seu e-tron Sportback, a Porsche com o seu Taycan e a Tesla detêm destaque no segmento de luxo.

Vale a pena notar que certos requisitos regulamentares, especialmente os da Europa, exigem a retenção de sistemas eletro-hidráulicos redundantes como medida de segurança no caso de mau funcionamento do sistema “by wire”. A consequência potencial de ocorrer uma falha nos travões devido a tal falha seria certamente indesejável e prejudicial para a segurança do veículo.

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