Se muestra el verdadero potencial del accionamiento del freno electrohidráulico.

Los frenos de un automóvil son sin duda una de las primeras líneas de seguridad a la hora de conducir un automóvil. Por este motivo, los fabricantes de vehículos han invertido y, sin duda, seguirán realizando importantes inversiones en la mejora de los sistemas de frenado de los vehículos.

Los frenos de los automóviles funcionan por medios mecánicos como cables. Sin embargo, la actuación se ha modernizado con el tiempo para incluir métodos hidráulicos, neumáticos y eléctricos, o una combinación de los mismos.

El accionamiento del freno electrohidráulico se considera el primer gran paso hacia los sistemas de freno por cable. Era un mecanismo que fue desarrollado parcialmente por Bosch y utilizado por primera vez por Mercedes-Benz alrededor del cambio de milenio.

Mientras que los frenos hidráulicos convencionales solo funcionan a través de líneas de fluido hidráulico para transferir la presión del pedal de freno a las pinzas de freno, los sensores en un sistema electrohidráulico miden la presión que el conductor ejerce sobre el pedal. Estas señales son interpretadas por una unidad de control electrónico (ECU) y, teniendo en cuenta otros parámetros como la velocidad del vehículo, accionan los frenos a través de un circuito hidráulico y electroválvulas. Esto elimina cualquier conexión física directa entre el conductor y los frenos de las ruedas.

Un sistema de este tipo tiene un potencial inmenso, que incluye aumentar la presión de frenado aplicada en caso de una parada de emergencia. Esto permite a los fabricantes de automóviles integrar una función de frenado de emergencia autónomo (AEB) en la que el vehículo puede controlar la carretera y, si es necesario, aplicar los frenos sin que el conductor tenga que intervenir.

Los sistemas de actuación electrohidráulica del mercado actual ofrecen varias ventajas sobre las variantes hidráulicas tradicionales, que incluyen:

1. Es hora de bloquear: Este es el tiempo que tarda el sistema de frenado en alcanzar la presión deseada. En un sistema de freno hidráulico convencional, este valor está entre 300 y 600 milisegundos (ms). En los sistemas electrohidráulicos, el tiempo de bloqueo se reduce a la mitad a unos 150 ms, y algunas soluciones también han alcanzado los 120 ms. Proporcionar más potencia de frenado rápidamente es de particular beneficio para algunos vehículos ICE convencionales que requieren una mayor potencia de frenado, como B. vehículos del segmento de alto rendimiento y lujo o camionetas pick-up. Por este motivo, uno de los primeros modelos con sistema de accionamiento electrohidráulico fue un vehículo ICE, el Alfa Romeo Giulia.
2. Recuperación de energía: la capacidad de convertir la energía cinética del frenado en electricidad que un vehículo de conducción alternativa puede utilizar para aumentar el alcance y la eficiencia de la batería. Debido a esto, más del 90% de los vehículos que utilizan sistemas electrohidráulicos en la actualidad son completamente eléctricos (BEV) o híbridos (HEV / PHEV). La recuperación en vehículos con propulsores alternativos está entre el 15 y el 30%, lo que se traduce en un aumento del rango para BEV de alrededor del 25 al 30%.
3. Emisiones: Los sistemas de frenos electrohidráulicos pueden reducir las emisiones de CO2 en alrededor de cinco gramos por kilómetro. Esta reducción es comparable a una estrategia de 50 kilogramos para reducir el peso del vehículo. un logro bastante significativo.
4. Peso: Los ahorros de peso conseguidos se sitúan en torno al 30%, especialmente en el caso de sistemas monobloque electrohidráulicos integrados en un componente. Las soluciones de una caja actualmente en el mercado pesan entre cuatro y cinco kilogramos, mientras que los sistemas convencionales (con booster de vacío separado, cilindros maestros, etc.) están en la región de los seis kilogramos.

Crecimiento tecnológico

Dados los beneficios anteriores, no sorprende que se espere que la demanda de sistemas de accionamiento de frenos electrohidráulicos casi se duplique en los próximos dos años. Se espera que este valor aumente aún más a más de 28 millones de unidades para 2026, lo que elevará la valoración del mercado de casi $ 3 mil millones en 2020 a más de $ 7 mil millones en 2026. Esto implica que la actuación de los frenos electrohidráulicos pasará de una cuota de mercado del 13% (del mercado total de sistemas de actuación de los frenos) en 2021 a alrededor del 29% en cinco años.

Varios fabricantes de automóviles como General Motors, Tesla y Toyota ya han adoptado este sistema para sus diversas plataformas de vehículos, cuyos detalles se detallan a continuación:

• Toyota: es y sigue siendo el OEM con la mayoría de los sistemas electrohidráulicos que se utilizan en su cartera debido al alto grado de penetración de los vehículos de propulsión alternativa. Para placas de identificación como el Corolla, la instalación de sistemas de actuación electrohidráulica casi se duplicará en cinco años.
• General Motors y Ford: Los casos de uso de los sistemas de acción electrohidráulica son impulsados ​​no solo por la electrificación, sino también por camionetas como el Ford Everest. Un ejemplo perfecto es la plataforma GM T1XX, que adopta la variante de ZF TRW para lograr un mejor manejo en vehículos de alto rendimiento como la Chevrolet Silverado.
• Volkswagen: Al igual que otros fabricantes de equipos originales alemanes, el Grupo VW ha adoptado la tecnología debido al bajo nivel de penetración de vehículos eléctricos e híbridos en su gama. Con la introducción de la plataforma eléctrica especial MEB, ahora se espera que las unidades de sistemas de actuación electrohidráulica crezcan en línea con el desempeño del OEM de vehículos eléctricos.
• Tesla: Como nuevo OEM basado en BEV, todas las placas de identificación de Tesla contienen frenos electrohidráulicos. El modelo S viene con el sistema Bosch i-Booster.

Con el tiempo, se espera que la activación del freno electrohidráulico penetre en todos los segmentos del vehículo. Sin embargo, el crecimiento es particularmente evidente en el segmento C. Aunque actualmente se sitúa en alrededor de tres millones de unidades, los datos de IHS Markit predicen un aumento a casi 10 millones de unidades para 2026, un aumento del 230% durante un período de cinco años.

También se espera que la demanda de los segmentos B, D y E muestre un fuerte aumento del 150% (1,2 a 3 millones de unidades) en el mismo período. 120% (4,7 millones a 10,4 millones de unidades); o 140% (1,8 millones a 4,4 millones de unidades). Esto se debe al hecho de que a medida que aumenta el nivel de automatización del vehículo, esta tecnología se considera pionera en las funciones de frenado autónomo. Como resultado, los proveedores de este componente pueden beneficiarse de enfocarse específicamente en la activación de frenos electrohidráulicos y los sistemas de freno por cable.

Volviendo al beneficio del tiempo para bloquear que los sistemas electrohidráulicos tienen sobre los sistemas hidráulicos tradicionales, este tiempo reducido para aplicar completamente los frenos será de fundamental importancia en los vehículos autónomos L4-L5 donde la comunicación rápida entre las unidades de control es esencial por razones de seguridad. .

panorama

En base a todo esto, se podría argumentar que los sistemas electrohidráulicos aparentemente están destinados a ser la nueva mercancía en el espacio del chasis; como EPS se ha convertido en la dirección. La razón por la que es poco probable que la tecnología alcance estas alturas es por su costo.

Un sistema de accionamiento hidráulico convencional, que (en la mejor solución) consiste en un servofreno y un regulador (control electrónico de estabilidad), cuesta a los OEM aproximadamente un 50-60% menos que un sistema de accionamiento electrohidráulico en la configuración de dos cajas. Significativamente, el sistema hidráulico es un 80-90% más económico en comparación con una solución de una sola caja.

A pesar de la creciente penetración de varios segmentos de vehículos, este precio sigue siendo relativamente inasequible para los fabricantes de equipos originales del mercado masivo. La complejidad del sistema también significa que es poco probable que la producción en masa reduzca significativamente su costo. IHS Markit predice una disminución en el precio de los sistemas electrohidráulicos de alrededor del 5 al 6%, principalmente debido a una disminución en los costos de ECU junto con un mayor volumen de producción.

A largo plazo, las líneas hidráulicas quedarán obsoletas en un futuro completamente electrificado y automatizado. Si bien los sistemas electrohidráulicos pueden y se usarán en vehículos autónomos, están siendo reemplazados lentamente por variantes electromecánicas que no contienen líneas de fluido en absoluto.

Esto podría mejorar aún más el rendimiento y el manejo de un vehículo, y hacer que el sistema sea más compatible con la inteligencia artificial que "impulsará" los coches del futuro. Muchos proveedores están trabajando actualmente en este sistema y los datos de IHS Markit sugieren que los primeros modelos en la carretera equipados con tales soluciones aparecerán alrededor de 2027.

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Publicado el 24 de febrero de 2021 por Paolo Martino, Director Asociado, Tecnología y Cadena de Suministro Automotriz, IHS Markit