D

برای دهه‌ها، اصل عملکرد سیستم ترمز خودروی متعارف ساده بود.

راننده پدال ترمز را فشار می‌داد، بوستر ورودی را تقویت می‌کرد، فشار هیدرولیک از طریق خطوط ترمز عبور می‌کرد، کالیپر دیسک را می‌فشرد و انرژی جنبشی خودرو به گرما تبدیل می‌شد.

این معماری بسیار قابل اعتماد باقی مانده و یکی از بالغ‌ترین دسته‌های بازار لوازم یدکی در صنعت خودرو را ایجاد کرده است. لنت ترمز، دیسک، کالیپر، سیلندر اصلی، شلنگ‌ها و قطعات سرویس مرتبط به طور گسترده توسط توزیع‌کنندگان، تعمیرگاه‌ها و تکنسین‌ها در سراسر جهان درک می‌شوند.

با این حال، الکتریکی‌سازی، سیستم‌های کمک راننده پیشرفته و معماری خودروهای تعریف شده با نرم‌افزار، نقش سیستم ترمز را تغییر می‌دهند.

ترمز به تدریج از یک زیرسیستم مکانیکی-هیدرولیک به یک عملکرد کنترل حرکت مدیریت شده الکترونیکی شامل سنسورها، کنترل‌کننده‌ها، عملگرها و نرم‌افزار در حال تکامل است.

این انتقال در سال ۲۰۲۶ به طور فزاینده‌ای قابل مشاهده می‌شود. بوش اعلام کرده است که راه‌حل ترمز سیمی هیدرولیک آن قراردادهای تأمین با چندین تولیدکننده خودرو را تضمین کرده و انتظار می‌رود در اواسط سال ۲۰۲۶ وارد تولید انبوه خودروهای سواری شود. ZF و Nexteer نیز در حال گسترش سبد محصولات ترمز سیمی، ترمز الکترومکانیکی و کنترل حرکت یکپارچه خود هستند.

پیامدها فراتر از عملکرد خودرو است. آنها همچنین بر تشخیص بازار لوازم یدکی، شناسایی قطعات، آموزش تکنسین‌ها و مدیریت زنجیره تأمین بین‌المللی تأثیر خواهند گذاشت.

سیستم‌های ترمز هیدرولیک متعارف به دلیل ارائه تعادل عملی بین قابلیت اطمینان، هزینه، عملکرد و قابلیت سرویس، غالب شدند.

یک سیستم معمولی شامل موارد زیر است:

• پدال ترمز
• بوستر ترمز
• سیلندر اصلی
• روغن ترمز
• خطوط هیدرولیک
• کالیپرهای ترمز
• دیسک یا کاسه ترمز
• لنت یا کفشک ترمز

ورودی راننده به فشار هیدرولیک تبدیل شده و به سخت‌افزار ترمز چرخ منتقل می‌شود.

این معماری چندین مزیت دارد:

• توسط تولیدکنندگان خودرو و تکنسین‌های تعمیر به خوبی درک می‌شود؛
• اجزای اصلی در جمعیت بزرگ خودروها استاندارد شده‌اند؛
• روش‌های نگهداری تثبیت شده‌اند؛
• حالت‌های خرابی نسبتاً آشنا هستند؛
• بازار لوازم یدکی دارای زنجیره تأمین بالغ است.

فعالیت‌های رایج تشخیص و تعمیر شامل بررسی سایش لنت، وضعیت دیسک، عملکرد کالیپر، نشتی روغن، هوا در خطوط و عملکرد سیلندر اصلی است.

بنابراین، ترمز سیمی به این دلیل ظهور نمی‌کند که ترمزهای هیدرولیک متعارف اساساً غیرقابل اعتماد هستند.

این به این دلیل ظهور می‌کند که نسل بعدی خودروها به هماهنگی دقیق‌تر بین ترمز، بازیابی انرژی احیاکننده، کنترل پایداری، رانندگی خودکار و مدیریت حرکت خودرو نیاز دارند.

ترمز سیمی صرفاً به معنای جایگزینی پدال ترمز با یک سنسور الکترونیکی نیست.

هدف عمیق‌تر آن بازتعریف رابطه بین ورودی راننده و نیروی ترمز در انتهای چرخ است.

در یک سیستم متعارف، ورودی پدال مستقیماً به فرآیند مکانیکی و هیدرولیک که نیروی ترمز را تولید می‌کند، متصل است.

در یک سیستم ترمز سیمی، درخواست راننده ابتدا به صورت الکترونیکی تشخیص داده می‌شود. سپس یک کنترل‌کننده با استفاده از اطلاعاتی مانند سرعت خودرو، سرعت چرخ، شتاب، وضعیت پایداری، تقاضای ترمز احیاکننده و شرایط جاده، کاهش سرعت مورد نیاز را محاسبه می‌کند. سپس عملگر ترمز فرمان را اجرا می‌کند.

زنجیره کنترل به این صورت است:

ورودی راننده ← تشخیص سنسور ← محاسبه نرم‌افزار ← پاسخ عملگر ← کاهش سرعت خودرو

این معماری برای ادغام با موارد زیر مناسب است:

• سیستم‌های ترمز ضد قفل (ABS)؛
• کنترل پایداری الکترونیکی (ESC)؛
• ترمز اضطراری خودکار (AEB)؛
• کروز کنترل تطبیقی (ACC)؛
• پارک خودکار؛
• سیستم‌های حفظ مسیر و فرمان فرار؛
• ترمز احیاکننده؛
• مدیریت حرکت خودروی متمرکز.

بنابراین، ارزش کلیدی ترمز سیمی صرفاً کاهش لوله‌کشی هیدرولیک نیست.

این تبدیل ترمز به یک عملکرد قابل کنترل با نرم‌افزار برای حرکت خودرو است.

ترمز سیمی یک فناوری واحد نیست. این گروهی از معماری‌ها با سطوح مختلف ادغام الکترونیکی و مکانیکی است.

ترمز سیمی هیدرولیک بخشی از پایه هیدرولیک متعارف را حفظ می‌کند اما ترمز را از طریق سیگنال‌های الکترونیکی و عملگرهای کنترل شده الکتریکی مدیریت می‌کند.

مزایای آن عبارتند از:

• استفاده قوی از فناوری ترمز موجود؛
• سازگاری با دیسک‌ها، لنت‌ها و کالیپرهای آشنا؛
• سازگاری آسان‌تر با پلتفرم‌های مختلف خودرو؛
• یک مسیر انتقال نسبتاً قابل مدیریت برای OEM ها.

بوش می‌گوید راه‌حل ترمز سیمی هیدرولیک آن ترکیبی از یک عملگر ترمز تازه توسعه یافته با یک سیستم ESP سنتی است. این شرکت قراردادهای تأمین با پنج تولیدکننده را گزارش کرده و انتظار تولید انبوه در خودروهای سواری از اواسط سال ۲۰۲۶ را دارد.

ترمز الکترومکانیکی که معمولاً به عنوان EMB شناخته می‌شود، نشان‌دهنده یک تغییر عمیق‌تر به سمت عملگرهای الکترونیکی در انتهای چرخ است.

یک سیستم EMB از یک موتور الکتریکی و انتقال مکانیکی در چرخ برای تولید نیروی فشاری استفاده می‌کند. در اصل، این می‌تواند نیاز به یک سیستم هیدرولیک مرکزی متعارف را به طور قابل توجهی کاهش دهد یا حذف کند.

Nexteer در سال ۲۰۲۶ اعلام کرد که فناوری EMB آن توسعه و اعتبارسنجی را تکمیل کرده و به آمادگی بازار رسیده است. این شرکت EMB را در کنار فرمان سیمی در سبد گسترده‌تر Motion-by-Wire خود قرار داده است.

ZF یک رویکرد ترمز سیمی خشک را توصیف کرده است که نیازی به روغن ترمز ندارد. این پتانسیل تغییر منطق نگهداری سنتی ساخته شده پیرامون خطوط هیدرولیک، تعویض روغن و رویه‌های هواگیری را دارد.

از منظر مهندسی، ترمز سیمی خشک ممکن است امکان‌پذیر کند:

• انعطاف‌پذیری بیشتر در بسته‌بندی شاسی؛
• کنترل الکترونیکی مستقیم‌تر؛
• ادغام آسان‌تر با معماری خودروهای تعریف شده با نرم‌افزار؛
• ترمز دقیق‌تر چرخ‌های منفرد؛
• هماهنگی نزدیک‌تر با سیستم‌های فرمان، پیشرانه و تعلیق.

در عین حال، نیاز به ایمنی عملکردی قوی، منبع تغذیه افزونه، تشخیص خطا و قابلیت اطمینان عملگر دارد.

رابطه بین خودروهای الکتریکی و ترمز سیمی عمیق‌تر از این واقعیت ساده است که خودروهای الکتریکی از الکترونیک بیشتری استفاده می‌کنند.

خودروهای الکتریکی نیازهای کاهش سرعت متفاوتی دارند.

یک خودروی الکتریکی مدرن ممکن است ترکیبی از موارد زیر باشد:

• ترمز احیاکننده از طریق موتور محرک؛
• ترمز اصطکاکی؛
• کنترل ضد قفل؛
• مدیریت پایداری خودرو؛
• محدودیت‌های وضعیت شارژ باتری؛
• محدودیت‌های دمای موتور و توان.

اگر این عملکردها در یک معماری کنترل متعارف جدا باقی بمانند، خودرو نمی‌تواند منابع ترمز موجود را به طور مؤثر بهینه کند.

ترمز سیمی به نرم‌افزار اجازه می‌دهد تا نیروی ترمز را به صورت پویا توزیع کند.

به عنوان مثال:

• هنگامی که باتری می‌تواند انرژی بیشتری را بپذیرد، ترمز احیاکننده می‌تواند افزایش یابد؛
• هنگامی که چسبندگی جاده ضعیف است، نیروی ترمز می‌تواند در چرخ‌های منفرد تنظیم شود؛
• در طول ترمز اضطراری، پایداری می‌تواند اولویت‌بندی شود؛
• هنگامی که ADAS مداخله می‌کند، سیستم می‌تواند مستقیماً یک فرمان ترمز دقیق صادر کند؛
• در طول رانندگی طولانی در سراشیبی، ترمز احیاکننده و اصطکاکی می‌توانند متعادل شوند؛

بنابراین، سیستم ترمز فراتر از یک دستگاه کاهش سرعت می‌شود.

این به یک گره مهم در مدیریت انرژی و کنترل حرکت خودرو تبدیل می‌شود.

توسعه شاسی خودرو از بهینه‌سازی اجزای مجزا به سمت کنترل هماهنگ حرکت خودرو در حال حرکت است.

Nexteer فرمان سیمی، ترمز سیمی، فرمان چرخ عقب و توابع نرم‌افزاری را در یک استراتژی گسترده‌تر Motion-by-Wire گروه‌بندی می‌کند. ZF نیز از طریق رویکرد Chassis 2.0 و پلتفرم‌های نرم‌افزاری خود که عملگرهای فرمان، ترمز، پیشرانه و تعلیق را هماهنگ می‌کنند، مسیری مشابه را دنبال می‌کند.

هنگامی که یک خودرو فرمان سیمی و ترمز سیمی را ترکیب می‌کند، استراتژی‌های کنترل پیشرفته‌تری امکان‌پذیر می‌شود.

در یک رویداد اجتناب از اضطرار:

1. سنسورهای محیطی یک خطر را تشخیص می‌دهند؛
2. کنترل‌کننده خودرو ریسک برخورد را محاسبه می‌کند؛
3. ترمز سیمی ترمزهای متفاوتی را در چرخ‌ها اعمال می‌کند؛
4. فرمان سیمی جهت خودرو را تنظیم می‌کند؛
5. سیستم پیشرانه گشتاور محرک را کاهش یا قطع می‌کند؛
6. کنترل پایداری به طور مداوم وضعیت خودرو را تصحیح می‌کند.

این سطح از هماهنگی با سیستم‌های مکانیکی که توسط راننده عمل می‌کنند به تنهایی دشوار است.

در نتیجه، ترمز سیمی و فرمان سیمی به احتمال زیاد به دو ماژول عملگر اصلی در یک شاسی هوشمند یکپارچه تبدیل خواهند شد تا دسته‌های محصول جداگانه.

ترمز سیمی بلافاصله اجزای ترمز متعارف را حذف نخواهد کرد، اما نحوه تشخیص و تعمیر خطاها را تغییر خواهد داد.

سرویس ترمز سنتی بر مسائلی مانند تمرکز دارد:

• سایش لنت؛
• تغییر شکل دیسک؛
• گیر کردن کالیپر؛
• نشتی هیدرولیک؛
• هوا در مدار ترمز؛
• خرابی سیلندر اصلی یا بوستر.

سیستم‌های ترمز سیمی نیازمندی‌های تشخیصی جدیدی را اضافه می‌کنند:

• سیگنال‌های سنسور؛
• پاسخ عملگر؛
• ارتباط کنترل‌کننده؛