F1: Desmistificando o funcionamento do complexo brake-by-wire

Fórmula 1 e tecnologia andam sempre juntos, principalmente porque os carros são usados como laboratório para os veículos de rua. Todos os sistemas e seguranças são 'testados' entre os 20 - agora 22 - pilotos, como, por exemplo, o sistema de brake-by-wire, sistema eletrônico que controla os freios traseiros. Neste especial, o Motorsport.com explica qual a real importância dessa parte.

Os carros atuais podem atingir até 5G na frenagem - isso é cerca de cinco vezes a mais do que um carro de rua nas frenagens mais extremas. Traduzindo: isso significa que uma quantidade enorme de energia é gasta pelos freios para diminuir a velocidade do monoposto.

Na F1, consideramos uma frenagem forte aquela que pode dissipar mais de 2.000 kW de potência em um período de pelo menos um segundo e meio. Quando você considera que a potência máxima do motor e do sistema híbrido combinados é de cerca de 680 kW, e que essa potência pode proporcionar uma aceleração fenomenal, você começa a entender o quanto os freios de um carro da categoria são especiais. 

Também precisamos entender que o sistema híbrido recupera energia, além de ajudar a alimentar o carro, e essa recuperação ocorre durante a frenagem. Em 2025, o sistema híbrido podia recuperar energia a uma taxa de 120 kW. Em 2026, isso aumentará para 350 kW, o que representa 17,5% da potência de frenagem do carro.

Não devemos confundir potência com energia. Se multiplicarmos a potência que está sendo absorvida pelo tempo em que está sendo absorvida, obteremos a energia que é recuperada. No caso de um sistema de 350 kW, ao frear por um segundo e meio, recuperaremos pouco mais de meio megajoule. Essa energia é usada para carregar a bateria, onde é armazenada, pronta para ser utilizada para ajudar a acelerar o carro.

Até aí, tudo bem. O sistema de recuperação de energia elétrica recolhe energia da desaceleração, que de outra forma teria sido transformada em calor e desperdiçada, e, ao fazê-lo, aumenta a eficiência geral do monoposto e facilita o trabalho dos freios. Mas o que acontece se a bateria estiver totalmente carregada e não puder absorver mais energia?

Nesse caso, o sistema de controle interromperá a recarga, pois não é seguro que a bateria seja sobrecarregada. Agora, considerando que o sistema de recuperação de energia funciona apenas no eixo traseiro, isso não afetaria apenas drasticamente a potência de frenagem, mas também o equilíbrio dos freios entre a dianteira e a traseira. Em um carro de corrida operando no limite, isso poderia ser catastrófico.

Uma frenagem forte em um carro de Fórmula 1 pode dissipar mais de 2.000 kW de potência em um período de pelo menos um segundo e meio.

Foto: Andrea Diodato - NurPhoto - Getty Images

É aqui que entra o sistema de freio 'por fio' [brake-by-wire]. O sistema hidráulico de freios ainda opera as 'pinças' dianteiras e traseiras. As da frente são operadas diretamente com a pressão aplicada pelo cilindro mestre, mas as de trás passam por um sistema de válvulas hidráulicas que controla a pressão na linha de freio traseira de forma um pouco independente da pressão aplicada pelo piloto através do cilindro mestre traseiro.

A pressão da linha de freio traseira é monitorada juntamente com o estado de carga da bateria, e o sistema de freio eletrônico então decide quanto do torque de frenagem do eixo traseiro pode ser tratado pelo sistema de recuperação de energia e quanto pelas pinças. Se a bateria for capaz de assumir a carga, o sistema de controle permitirá a capacidade total de frenagem elétrica e, em seguida, 'completará' a frenagem total necessária aplicando uma pressão específica às pinças traseiras.

Isso pode mudar durante a manobra de frenagem e o sistema deve permitir isso, avaliando constantemente a demanda do piloto, medindo a pressão da linha de freio a montante do coletor do freio por cabo, bem como o estado de carga da bateria. Em seguida, ele usa o sistema hidráulico normal do carro para aplicar pressão, por meio de uma servoválvula que proporcionaliza a pressão, a uma válvula mecânica que fornece pressão à linha de freio traseira.

Como os freios são um sistema de segurança crítico, eles devem ser à prova de falhas. Isso é conseguido fornecendo uma conexão direta através da válvula mecânica do cilindro mestre à linha de freio traseira.

Vale a pena mencionar mais dois aspectos: primeiro, como os freios são um sistema de segurança crítico, eles devem ser à prova de falhas. Isso é conseguido através de uma conexão direta via válvula mecânica do cilindro mestre à linha de freio traseira. Se o sistema hidráulico falhar, isso permite que a pressão do freio traseiro seja aplicada diretamente. Pode não proporcionar a melhor frenagem, mas permitiria que o carro desacelerasse de maneira controlada.

A segunda característica que o sistema de brake-by-wire permite é o controle da 'modelagem' da pressão do freio traseiro. Os pilotos usam um equilíbrio diferente da pressão do freio dianteiro e traseiro para diferentes condições, até mesmo para diferentes curvas. O sistema permite que isso seja facilmente alterado e pode até mesmo modelar a distribuição da pressão do freio durante a frenagem, o que maximiza o desempenho de frenagem e também permite que o sistema ajude no equilíbrio do carro.

O sistema é complexo, mas os híbridos não poderiam funcionar com segurança sem ele, e o benefício de ajustar o equilíbrio dos freios facilmente oferece uma vantagem positiva.

Os pilotos podem alterar o equilíbrio da pressão dos freios dianteiros e traseiros para diferentes condições e até mesmo diferentes curvas.

Foto: Zak Mauger / Motorsport Images

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