Come fa il Fren Assist a riconoscere un'emergenza e perché moltiplica la pressione?

Il freno d'emergenza (BAS/BA) è un sistema di sicurezza attiva che, monitorando la velocità e la forza con cui si preme il pedale durante una frenata di panico, rileva l'emergenza in pochi millisecondi e porta automaticamente la pressione del liquido dei freni al massimo. Quando il conducente preme il pedale con forza insufficiente, il sistema colma questa carenza; aumenta la potenza frenante ma non frena da solo, il controllo resta sempre al conducente.

Come il Freno d'Emergenza Riconosce il Pericolo: Velocità e Forza del Pedale

In un momento di panico il piede umano, purtroppo, non è forte quanto l'ingegneria vorrebbe. Quando Mercedes-Benz lo mise alla prova nel 1992 con un simulatore di guida a Berlino, emerse un quadro sorprendente: oltre il 90% dei partecipanti non riusciva ad applicare al pedale forza sufficiente durante una frenata di emergenza. Cioè il problema spesso non è nel sistema frenante, ma in chi lo usa. Ed è proprio per colmare questa carenza che nasce il freno d'emergenza.

La logica di rilevamento del sistema è semplice ma intelligente: monitora continuamente la velocità e la forza di pressione del pedale. Nella guida normale premi il pedale dolcemente; in un momento di panico, invece, il piede scende riflessivamente molto più rapidamente. Quando la velocità del pedale risulta insolitamente elevata, il sistema conclude che si tratta di una frenata di emergenza e aumenta automaticamente la pressione idraulica nei freni delle ruote. Alcuni sistemi fanno un passo in più: osservano anche la velocità con cui si rilascia il pedale dell'acceleratore. Se il conducente ha premuto il gas con un movimento "panico" e lo ha rilasciato di colpo, i freni vengono pre-caricati prima ancora che il piede tocchi il pedale - ovvero il sistema si prepara alla scena prima ancora che tu faccia la mossa.

Questo rilevamento è davvero rapido. Rileva una "panica stop" di emergenza e applica la massima potenza frenante in pochi millisecondi; qualunque sia il piede, il sistema può avviare la frenata completa prima di qualsiasi conducente. In uno studio si è visto che solo la metà dei conducenti frena davvero con decisione - cioè raggiungere la forza frenante corretta senza l'assistente non è così facile per tutti.

Perché il comportamento del conducente è così importante?

È stato misurato più volte che i conducenti inesperti hanno difficoltà ad applicare una forza sufficiente al pedale in caso di emergenza. Un altro reperto interessante è questo: man mano che l'urgenza della collisione aumenta, il tempo di reazione alla frenata si accorcia, ma aumentano anche la decelerazione massima e la velocità di incremento della decelerazione. In altre parole, il panico accelera il riflesso; ma nonostante quella velocità, la maggior parte dei piedi resta comunque insufficiente. Questo è il vero superpotere dell'assistente alla frenata: fungere da aiutante che legge i tuoi riflessi e completa fisicamente la tua intenzione.

Come si moltiplica la pressione: l'era del servofreno a depressione

Dove il sistema moltiplica la pressione dopo averla rilevata? In un veicolo tradizionale il pedale del freno funziona attraverso una catena: leva del pedale, servofreno a depressione, pompa freno e linee idrauliche. Il servofreno a depressione si trova esattamente tra il pedale e la pompa freno e moltiplica la forza applicata dal piede utilizzando il vuoto proveniente dal collettore di aspirazione del motore. Quando l'assistente alla frenata entra in funzione, il supporto di questo servofreno viene portato all'improvviso alla massima potenza; tutta la potenza di riserva oltre la forza che tu premi viene trasferita in un istante alla linea idraulica.

Esiste una differenza importante tra i sistemi meccanici ed elettronici. L'assistente meccanico alla frenata utilizza una soglia preimpostata: quando il pedale viene premuto abbastanza rapidamente e con forza da superare questa soglia, il sistema entra immediatamente in funzione. È efficace ma applica lo stesso schema a tutti - non può adattarsi allo stile di guida individuale. L'assistente elettronico alla frenata invece analizza i pattern di frenata con un'ECU e determina una soglia di attivazione più precisa in base al profilo comportamentale di ciascun conducente. I componenti di base sono simili in entrambi gli approcci:

• Sensori di pressione del freno: monitorano quanto rapidamente e con quanta forza viene premuto il pedale.
• Unità di controllo elettronico: analizza i dati dei sensori in tempo reale e prende la decisione di emergenza.
• Servofreno (booster): quando la decisione è presa, moltiplica la forza frenante pompandola nel circuito idraulico.

Ma tu lo senti? La maggior parte dei conducenti non nota l'attivazione. L'esperienza raccontata dal proprietario di una Prius modello 2012 lo riassume bene: è stata avvertita una risposta di frenata sproporzionatamente maggiore rispetto a quella normalmente richiesta dalla posizione del pedale - come se il pedale fosse stato spinto da terra come un cuscino. Più precisamente, non hai applicato la piena forza sul pedale, ma il veicolo sembra essersi piantato sul freno come se avesse premuto con la testa. Inoltre, la famosa vibrazione "buzzing" sul pedale quando l'ABS è attivo può sorprendere alcuni conducenti; quel suono non è un guasto, è la prova che il sistema sta facendo il suo lavoro.

Collaborazione con l'ABS: dopo il trasferimento della pressione

L'assistente alla frenata non è un eroe da solo; il vero spettacolo inizia quando lavora insieme all'ABS. Dopo aver applicato la frenata massima, il sistema trasferisce il controllo e l'ABS impedisce il bloccaggio delle ruote. La logica è questa: l'assistente porta la pressione al massimo, mentre l'ABS garantisce che ogni ruota continui ad aderire alla superficie anche sotto quell'enorme pressione. Quando si aggiungono anche ESC e controllo di trazione, vengono garantiti insieme antiscivolo, controllo del veicolo e distanza di arresto minima.

Quando il conducente rilascia il pedale del freno, il sistema si disattiva automaticamente e il controllo torna istantaneamente al conducente. Quindi l'assistente non è un supervisore, ma un portinaio: apre l'anello d'emergenza e, fatto il suo compito, si ritira silenziosamente. Per chi si chiede quale sistema faccia cosa nel traffico, questa distinzione è cruciale: l'assistente alla frenata supporta la tua frenata, ma se tu non freni non fa assolutamente nulla.

Qual è la differenza tra l'assistente alla frenata e l'AEB?

Questi due vengono spesso confusi. L'assistente alla frenata (BA/BAS/EBA) si basa sull'input del conducente: devi premere tu il freno, lui si limita ad amplificarne la forza. L'AEB invece rileva autonomamente il rischio di collisione tramite radar e telecamere; se il conducente non reagisce affatto, frena da solo. Nelle auto moderne i due spesso lavorano insieme: l'AEB individua in anticipo un rischio di collisione e pre-carica i freni, e se il conducente tocca il pedale, l'assistente alla frenata porta la forza di quel pedale al massimo.

Uno degli esempi più noti di questa collaborazione è il sistema CWAB di Volvo: rileva il rischio di collisione con il radar, pre-carica i freni e, per quanto leggermente il conducente prema, applica una frenata completa; se necessario, frena persino in modo completamente automatico. Per questo motivo nelle normative viene classificato nella categoria della "frenata di emergenza avanzata". Anche l'impatto reale dell'AEB è stato misurato: la tecnologia AEB a bassa velocità ha garantito una riduzione del 38% nei tamponamenti posteriori nel mondo reale. Se la differenza di velocità tra i due veicoli è inferiore a 10 mph, la collisione può essere completamente evitata; anche se superiore, la velocità d'impatto si riduce in modo significativo.

Quanto incide realmente sulla distanza di frenata?

È la domanda più gettonata dell'argomento e la risposta non si riduce a un solo numero. Nelle situazioni di emergenza, l'effetto dell'assistente alla frenata sulla riduzione della distanza di arresto varia a seconda delle condizioni e del metodo di misurazione. Alcuni studi indicano una riduzione fino al 20%, mentre Toyota, quando presentò il sistema nel 1997, dichiarò che la distanza di frenata di emergenza poteva essere ridotta di circa il 30% e che qualsiasi conducente poteva fermarsi alla stessa distanza di un guidatore esperto. La differenza qui deriva dalla definizione: il 20% è un valore vicino alle medie degli studi indipendenti, il 30% è invece un'affermazione basata sui test del produttore e su un comunicato storico. Il quadro generale può essere riassunto così: qualche metro in buone condizioni, inevitabilmente quei pochi metri che salvano la vita.

Storia e ruolo negli Euro NCAP

Il percorso dell'assistente alla frenata è iniziato con lo sviluppo congiunto di Daimler-Benz e TRW/LucasVarity. Il BAS ha fatto la sua comparsa nel mondo per la prima volta a dicembre 1996 sui modelli Mercedes-Benz S-Class e SL-Class ; nel 1998 Mercedes-Benz è diventato il primo marchio a rendere standard questo sistema su tutti i suoi modelli, seguito in breve tempo da Volvo e BMW. Negli stessi anni Toyota ha sviluppato il proprio assistente alla frenata e lo ha installato sulla maggior parte delle berline più vendute al mondo, inclusi Corolla, Camry e Yaris. Mercedes ha offerto come standard, a partire dal 2006, una versione più avanzata, il BAS Plus, sulla W221 S-Class; questa versione emette un avviso e pre-carica i freni, ma non frena da sola al posto del conducente.

Poi è toccato alle normative. La Commissione Europea annunciò nell'ottobre 2007 di volere l'assistente alla frenata come standard su tutti i nuovi modelli venduti nell'UE entro il 2009. Risultato: dal 24 novembre 2009 tutti i nuovi tipi di autovetture e veicoli commerciali leggeri, e dal 24 febbraio 2011 tutti i nuovi veicoli, devono essere equipaggiati di serie con l'assistente alla frenata. Anche il Regolamento ONU n. 139 ne ha definito chiaramente la descrizione: l'assistente alla frenata è una funzione del sistema frenante che deduce l'evento di frenata di emergenza da una caratteristica della richiesta di frenata del conducente e che aiuta il conducente a raggiungere la massima velocità di frenata raggiungibile oppure applica una pressione sufficiente a innescare il ciclo completo dell'ABS. Questa versione originale è entrata in vigore il 22 gennaio 2017. Un dettaglio interessante: poiché gli USA non utilizzano le normative UNECE, questo obbligo non esiste negli Stati Uniti; lì l'AEB si è diffuso su base volontaria e, con impegni volontari, i produttori hanno portato FCW e AEB come standard su quasi tutte le nuove autovetture entro settembre 2022.

Anche sul fronte Euro NCAP il sistema ha un posto d'onore. Nella valutazione a stelle ci sono rigorosi requisiti minimi di sicurezza per ogni stella e i test valutano direttamente AEB e ISA. Per le cinque stelle non serve solo la protezione strutturale, ma anche la capacità di evitamento attivo della collisione. L'assistente alla frenata da solo non è un'unità che fa conquistare le stelle, ma è la spina dorsale meccanica che permette all'AEB di non schiantarsi contro il muro; senza di essa mancherebbe la metà frenante della storia dell'evitamento attivo.

Meccanico o Elettronico: Quale Sistema Serve Quando?

Una nota tecnica anche sul booster stesso: non tutti i veicoli utilizzano il vuoto. I sistemi di tipo Hydro-Boost effettuano il servofreno con la pressione idraulica proveniente dalla pompa del servosterzo o da una pompa freni separata e possono fornire una frenata con piena assistenza anche quando la pompa si ferma completamente. Qualunque sia il tipo di servofreno, la logica è la stessa: un meccanismo intermedio che converte la forza del piede del conducente nella pressione idraulica di cui il sistema ha bisogno. L'assistente alla frenata è come un pulsante che in caso di emergenza porta questo intermediario al massimo della scala.

Cosa Devi Sapere Come Conducente

Alle domande più frequenti su questo sistema si risponde brevemente così:

• L'auto frena da sola? No - il BA richiede l'input del conducente, si limita ad amplificare la forza di frenata che applichi.
• Sento l'attivazione? Nella maggior parte dei casi no; ma la vibrazione sul pedale quando l'ABS è in funzione può sorprendere alcuni conducenti.
• Cosa succede se non applico la piena forza sul pedale? Il sistema entra in funzione e supporta la potenza di frenata; senti una risposta frenante molto più grande di quella richiesta dalla posizione del pedale.
• Quando il sistema è disattivato? Nel momento in cui togli il piede dal pedale si disattiva automaticamente e il controllo torna a te.

Un ultimo avvertimento riguardo all'AEB: nei sistemi completamente automatici di frenata si possono verificare lamentele di "phantom braking", cioè frenate improvvise in situazioni inaspettate; alcuni produttori si sono trovati costretti a rilasciare aggiornamenti software e richiami a causa di frenate impreviste. Questa discussione non riguarda l'assistente alla frenata collegato al pedale, ma i sistemi AEB con radar e telecamera - però conoscere la differenza tra i due ti permette anche di prevedere correttamente quale sistema entrerà in funzione e quando. L'unica cosa che devi fare in caso di panico resta sempre la stessa: premi il freno il più rapidamente e decisamente possibile. Il resto lo gestisce questo silenzioso aiutante che legge l'intenzione che aplichi al pedale.

Fonti

• What is Brake Assist?
• Emergency brake assist
• Toyota Develops Brake Assist Safety Technology (comunicato stampa 1997)
• Real world safety benefits of brake assistance systems (NHTSA ESV, Breuer)
• ADAS and Roadmap - documento normativo NHTSA
• What makes a car safer? | Euro NCAP
• How is Emergency Braking Assist implemented?
• Hydro-Boost Brake System
• Low speed AEB effectiveness (Fildes 2015)
• Guide to Automatic Emergency Braking