Die Fahrzeugarchitektur befindet sich in einem grundlegenden Wandel. Mechanische Systeme werden zunehmend durch elektronische Steuerungen, intelligente Sensoren und Software ergänzt oder ersetzt. Brake-by-Wire ist ein zentraler Bestandteil dieser Entwicklung.
Statt den Bremsbefehl ausschließlich über mechanische oder hydraulische Verbindungen zu übertragen, arbeiten Brake-by-Wire-Systeme mit Sensoren, elektronischen Steuergeräten und Aktuatoren. Dadurch lassen sich Bremsfunktionen präziser steuern, flexibler anpassen und enger in die elektronische Fahrzeugarchitektur integrieren.
Für Fahrzeughersteller eröffnet dieser Wandel neue Möglichkeiten in der Fahrzeugentwicklung. Gleichzeitig steigen die Anforderungen an die Fertigung, Kalibrierung und Prüfung sicherheitskritischer Komponenten.
Was ist Brake-by-Wire?
Brake-by-Wire bezeichnet Bremssysteme, bei denen der Bremswunsch des Fahrers elektronisch erfasst und als elektrisches Signal an die Bremsaktuatoren übertragen wird. Sensoren messen die Position des Bremspedals oder die aufgebrachte Kraft. Ein elektronisches Steuergerät verarbeitet diese Informationen und bestimmt die erforderliche Bremskraft an den einzelnen Rädern.
Je nach Systemarchitektur wird die Bremskraft hydraulisch, elektrohydraulisch oder vollständig elektromechanisch erzeugt. Unter dem Begriff Brake-by-Wire werden daher unterschiedliche Konzepte zusammengefasst:
- Elektrohydraulische Brake-by-Wire-Systeme nutzen eine elektronische Steuerung, behalten aber die hydraulische Betätigung an den Rädern bei.
- Hybride Systeme kombinieren die elektronische Steuerung mit ausgewählten mechanischen oder hydraulischen Rückfallebenen.
- Elektromechanische oder Dry-Brake-by-Wire-Systeme erzeugen die Bremskraft direkt über elektrisch betriebene Aktuatoren an den Rädern.
Der Elektrifizierungsgrad unterscheidet sich je nach Konzept. Allen Ansätzen gemeinsam ist jedoch, dass sie die Abhängigkeit von konventionellen mechanischen Verbindungen zwischen Bremspedal und Radbremsen reduzieren.
Warum Fahrzeughersteller auf elektronische Bremssysteme setzen
Brake-by-Wire bietet mehr Freiheit bei der Auslegung und Steuerung von Bremssystemen. Da der Bremsbefehl in elektronische Signale umgewandelt wird, lässt sich das Bremsverhalten über Software anpassen und mit anderen Fahrzeugfunktionen koordinieren.
Daraus ergeben sich mehrere Vorteile:
- Schnellere Systemreaktion
- Präzise Bremskraftverteilung
- Verbesserte Integration der Rekuperation
- Weniger mechanische Komponenten
- Mehr konstruktive Freiheit
- Erweiterte Diagnosemöglichkeiten
Diese Vorteile sind insbesondere für Elektrofahrzeuge und automatisierte Fahrzeuge relevant. Bei Elektrofahrzeugen müssen Reibungsbremse und regeneratives Bremsen koordiniert werden, um Energie zurückzugewinnen und gleichzeitig eine gleichmäßige Verzögerung sicherzustellen. Brake-by-Wire ermöglicht es der Fahrzeugsteuerung, diesen Übergang präzise zu regeln.
Die Technologie unterstützt zugleich den übergeordneten Wandel hin zu intelligenten und vernetzten Mobilitätslösungen. Die Bremse ist nicht länger eine isolierte mechanische Funktion. Sie wird Teil eines koordinierten elektronischen Systems aus Antrieb, Lenkung, Stabilitätsregelung und modernen Fahrerassistenzfunktionen.
Brake-by-Wire in softwaredefinierten Fahrzeugen
In einem softwaredefinierten Fahrzeug werden zahlreiche Funktionen durch Software gesteuert, angepasst und weiterentwickelt. Brake-by-Wire schafft die technische Grundlage dafür, auch das Bremssystem in diese Architektur zu integrieren.
Das Bremssystem kann in Echtzeit Informationen mit Sensoren, Steuergeräten und anderen Fahrzeugsystemen austauschen. Dadurch lässt sich das Bremsverhalten an die Fahrsituation, den Fahrzeugzustand oder den ausgewählten Fahrmodus anpassen.
Das System kann die Bremsfunktion beispielsweise mit folgenden Anwendungen koordinieren:
- Elektronische Stabilitätskontrolle
- Adaptive Geschwindigkeitsregelung
- Kollisionsvermeidungssysteme
- Automatisiertes Parken
- Regeneratives Bremsen
- Automatisierte Fahrfunktionen
Elektronische Bremssysteme ergänzen Entwicklungen wie Steer-by-Wire in softwaredefinierten Fahrzeugen. Gemeinsam ermöglichen diese Technologien eine flexiblere Steuerung und engere Vernetzung zentraler Fahrzeugfunktionen.
Neue Möglichkeiten für das Fahrzeugdesign
Durch den Wegfall oder die Reduzierung konventioneller mechanischer und hydraulischer Verbindungen erhalten Fahrzeugentwickler mehr Freiheit bei der Gestaltung des Innenraums, des Fahrwerks und der gesamten Systemarchitektur.
Die Pedalcharakteristik kann elektronisch erzeugt werden, statt ausschließlich durch das physikalische Verhalten des Hydrauliksystems bestimmt zu sein. Dadurch können Hersteller ein gleichbleibendes Pedalgefühl über unterschiedliche Betriebszustände und Fahrzeugvarianten hinweg realisieren.
Zukünftige Brake-by-Wire-Konzepte können zudem die Anzahl hydraulischer Komponenten reduzieren, die Fahrzeugmontage vereinfachen und eine kompaktere Bauweise unterstützen. Dies ist besonders relevant, da Plattformen für Elektrofahrzeuge zusätzlichen Bauraum für Batteriesysteme, Leistungselektronik und neue Innenraumkonzepte benötigen.
Mit der größeren konstruktiven Freiheit steigt allerdings auch die Bedeutung einer zuverlässigen Systemintegration. Sensoren, Aktuatoren, Steuergeräte, Kommunikationsschnittstellen und Software müssen unter allen spezifizierten Bedingungen sicher zusammenarbeiten.
Sicherheit und Redundanz stehen im Mittelpunkt
Das Bremsen gehört zu den sicherheitskritischsten Fahrzeugfunktionen. Eine elektronische Bremsarchitektur muss daher so ausgelegt sein, dass das Fahrzeug auch beim Ausfall einzelner Komponenten oder Kommunikationswege kontrollierbar bleibt.
Abhängig vom jeweiligen Systemkonzept können dafür redundante Sensoren, unabhängige Energieversorgungen, zusätzliche Kommunikationskanäle oder alternative Betätigungsmechanismen erforderlich sein. Das Steuerungssystem muss den Zustand der Komponenten kontinuierlich überwachen, Abweichungen erkennen und angemessen darauf reagieren.
Diese Anforderungen beeinflussen nicht nur die Produktentwicklung, sondern auch die industrielle Fertigung. Jede Komponente muss präzise montiert werden. Gleichzeitig müssen die elektrischen, mechanischen und funktionalen Eigenschaften zuverlässig geprüft werden.
Eine stabile Produktion erfordert daher kontrollierte Prozesse für:
- Komponentenhandling und Positionierung
- Füge- und Schraubprozesse
- Elektrische Verbindungen
- Kalibrierung von Sensoren und Aktuatoren
- Dichtheits- und Druckprüfung
- Funktionale Validierung
- Datenerfassung und Rückverfolgbarkeit
Von der Fahrzeuginnovation zur industriellen Fertigung
Mit der Weiterentwicklung von Brake-by-Wire müssen Hersteller neue Systemkonzepte aus der Entwicklung und Pilotfertigung in stabile industrielle Produktionsprozesse überführen.
Die Produktionssysteme müssen empfindliche Elektronik, enge mechanische Toleranzen und unterschiedliche Produktvarianten beherrschen. Gleichzeitig müssen sie sämtliche Daten erfassen, die zur Dokumentation der relevanten Montage- und Prüfschritte erforderlich sind.
Modulare Automatisierungskonzepte können diesen Übergang unterstützen. Prozesse, Stationen und Prüffunktionen lassen sich erweitern, wenn die Produkte einen höheren Reifegrad erreichen oder die Produktionsmengen steigen. Flexible Anlagenkonzepte erleichtern außerdem die Anpassung an neue Komponentengenerationen und sich verändernde Bremssystemarchitekturen.
Auf Basis umfassender Erfahrung in den Bereichen Präzisionsmontage, Prüftechnik und Rückverfolgbarkeit entwickelt die HAHN Automation Group Konzepte für die Industrialisierung zukünftiger Bremstechnologien. Die Case Study Brake-by-Wire-Systeme: Automatisierungskompetenz für die Produktion der Zukunft zeigt die relevanten Automatisierungskompetenzen von kontrollierten Montageprozessen bis zur umfassenden End-of-Line-Prüfung.
Die Produktion auf die nächste Generation der Bremssysteme vorbereiten
Brake-by-Wire ist mehr als der Ersatz einer konventionellen Bremstechnologie. Das Konzept verändert, wie die Bremsfunktion mit dem gesamten Fahrzeug interagiert, und eröffnet neue Möglichkeiten für elektrische, automatisierte und softwaredefinierte Mobilität.
Die erfolgreiche Industrialisierung dieser Systeme erfordert eine enge Abstimmung zwischen Produktentwicklung, Prozessengineering, Automatisierung und Prüftechnik. Produktionskonzepte müssen von Beginn an Präzision, Flexibilität und eine umfassende Qualitätssicherung miteinander verbinden.
Wer Fertigungsprozesse frühzeitig auf neue Systemarchitekturen, wechselnde Varianten und steigende Produktionsmengen vorbereitet, schafft eine zuverlässige Grundlage für die nächste Generation elektronischer Bremssysteme.
