ברוב המכוניות החשמליות ובחלק מכל המכוניות שייוצרו בעולם בסוף העשור הנוכחי לא תהיה מערכת בלימה הידראולית כמו זאת שמוכרת לנו. על מהלך הבלימה – שמתחיל בלחיצה על דוושת הבלימה ומסתכם באיזון עדין של עוצמת הבלימה של הרכב – יופקדו מחשב קטן, אלגוריתם מוצלח יותר או פחות, וקאליפרים חשמליים.
קחו לכם רגע כדי לחשוב על זה.
כיום, כאשר אתם לוחצים על דוושת הבלמים ברכב שלכם או סוחטים את מנוף הבלם באופנוע – אתם שולטים בלחץ שמופעל על מגבר בלימה שדוחס נוזל הידראולי דרך צנרת. הנוזל הזה דוחף מערכת מכאנית שמצמידה דיסקיות חיכוך שמאטות או עוצרות את תנועת כלי הרכב שבו אתם נוהגים.
המבנה הבסיסי של מערכות בלימה עם קשר ישיר בין רגל ימין לקצב האטת הרכב לא השתנה כבר יותר מ-120 שנים מאז שאוגי ופרד דוזנברג ציידו את ה-Duesenberg Model A שלהם בבלמים הידראוליים לארבעת הגלגלים.
צריך לדייק: אלקטרוניקה כן מתערבת באופן הבלימה שלנו כבר כמה עשרות שנים, בתחילה באמצעות מערכות למניעת נעילת בלמים (ABS) ולאחר מכן עם מערכות בקרת יציבות (ESC) שנחשבות לאמצעי הבטיחות האפקטיבי ביותר אחרי חגורות הבטיחות.
אבל בעשור האחרון מתחולל מהפך דרמטי (אך שקט) סביב הקשר בין דוושת הבלמים אל גלגלי הרכב, וכשהוא יושלם לא יהיה יותר קשר פיזי בין רגל ימין שלנו לבין החיכוך שעוצר את הרכב. למעשה – ברכב עם בלמים חשמליים הנהג לא לוחץ יותר על משאבה אלא על כפתור.
מהלך ראשון במהפך הזה בוצע בזהירות: השליטה בבלימה הועברה למחשב, אבל ברקע נותר קו פיזי של מערכת הידראולית שסיפקה יתירות וגיבוי במקרה של תקלת מחשב. בשלב השני – שמתרחש כעת – מוחלפת ההידראוליקה במערכת חשמלית טהורה, ואם חושבים על תרחיש קיצון לא קשה לדמיין האקר שמחבל ברכב שלנו מרחוק ומנטרל את יכולת הבלימה שלנו.
אבל למה לחשוב על דברים רעים? בואו נתחיל דווקא בדברים הטובים.
במערכת בלימה קונבנציונלית מותקנת בדרך כלל משאבת הבלם על "קיר האש" שמפריד בין תא הנוסעים לתא המנוע, וזה מקשה על מהנדסי הבטיחות לתכנן את ההגנה על הנהג בעת תאונה. מתוך מגבר הבלם מסתעפת צנרת הידראולית שחייבת לעבור דרך מספר אזורים רגישים בדרכה אל ארבעת גלגלי הרכב וכל האלמנטים האלה תופסים מקום ומוסיפים למשקל הרכב. מעצבי רכב מוגבלים על-ידי הצנרת הזאת וזה מפריע במיוחד ברכב חשמלי שממילא מבצע 90% מן הבלימה שלו באמצעות מערכת רגנרטיבית שממחזרת אנרגיה במקום לבזבז אותה על חיכוך ויצירת חום.
למען האמת, ברכב חשמלי משמשת דוושת הבלמים בעיקר על תקן של כפתור ששולט בעיקר בפעולה חשמלית, וזאת לא הסיבה היחידה שבגללה מכוניות חשמליות הן המאמצות הראשונות של בלמים חשמליים.
בשורה תחתונה – בלמי "על חוט" (BBW) מייתרים את המורכבות של מערכת הידראולית, חוסכים משקל, ומאפשרים גמישות רבה יותר בתכנון ועיצוב הרכב.
יבש או רטוב?
מערכות בלימה "על חוט" (By wire) נחלקות למספר קטגוריות שונות, והחלוקה החשובה מבחינתנו היא בין מערכות "רטובות" – שכוללות רכיבים הידראוליים, למערכות "יבשות" שנקראות כך מפני שאין בהן נוזל הידראולי בכלל והן כוללות שליטה חשמלית בהוראת הבלימה, כלומר בצד של הנהג, וגם בהצמדה ובהפרדה של דיסקיות החיכוך.
חלוקה חשובה אחרת – אם כי פחות רלוונטית לנהגים – היא בין מערכות "שתי קופסאות" שבהן יש הפרדה בין מחשב הבלימה למחשב בקרת היציבות לבין מערכות "קופסה אחת" שבה כל האלקטרוניקה נשלטת על-ידי מחשב בודד. מערכות "שתי קופסאות" נחשבות כרגע לבטוחות יותר מבחינה זאת שהן כוללות שני ערוצים נפרדים שכל אחד מהם יכול להפעיל את הבלמים החשמליים בעת חרום.
במערכות בלימה על חוט "רטובות", שנכנסו לשימוש מסחרי לפני כעשור – ההידראוליקה כוללת משאבת בלם ראשית ("צילינדר ראשי") עם חיישנים אלקטרוניים שמודדים את עוצמת הלחיצה של רגל ימין על דוושת הבלם. בדור החדש, ה"יבש", שנכנס כיום לשימוש, הוחלפו ה"קאליפרים" ההידראוליים (החלק שלופת את דיסק הבלימה ומצמיד אליו דיסקיות חיכוך) בקאליפרים חשמליים שבהם מה שמצמיד את הדיסקיות הם מנועים חשמליים קטנים.
בשני המקרים מחוברת דוושת הבלם אל חיישנים שמשדרים מסר אלקטרוני למחשב שמשקלל באמצעות אלגוריתמיקה את מהירות הנסיעה, עוצמת הכוח שהנהג מפעיל על הדוושה, רמת האחיזה של כל אחד מארבעת הצמיגים על המשטח הספציפי שעליו נוסע הרכב, ועוצמת הבלימה שכל גלגל צריך ויכול לקבל כדי להאט או לבלום את הרכב בלי לגרום לו לאבד שליטה.
כאשר הכל עובד לפי התוכניות יכולה מערכת כזאת להשיג רמות דיוק גבוהות יותר מכל מערכת בקרת יציבות קונבנציונלית תוך שליטה מדויקת מאוד בכל אחד מארבעת הקאליפרים. מערכת כזאת "מעלימה" מן הנהג חלק מן המשוב שהוא מקבל כיום בעת בלימה, ובעיקר את הרעידות שאופייניות למצבים שבהם בקרת היציבות ומניעת נעילה נכנסת לפעולה. רעידות אלה מפחידות חלק מן הנהגים וגורמות להם להחליש שלא לצורך את הבלימה.
כמו לגבי כל טכנולוגיה חדשה שנכנסת לשימוש יש מי שחוששים מפניה פשוט מפני שאחת התכונות האנושיות הנפוצות היא התנגדות לשינויים או פחד משינוי, אחרים מתנגדים או חוששים בגלל רעיונות קונספירטיביים כאלה או אחרים, ויש מי שמתלהבים לכל שינוי ושיפור ומעדיפים להתעלם מן הסיכונים.
אז רק כדי לשפוך עוד קצת שמן למדורה נוסיף כאן פרט מידע מעניין לכשעצמו: החזון המוצהר של חלק מיצרניות המערכות האלה הוא להשתמש בעתיד בבינה מלאכותית ובאלגוריתמים "לומדים" או "משתפרים" כדי להגביר את הבטיחות באמצעות שיפור ביצועי בקרת היציבות וקיצור מרחקי העצירה.
אגב, האטרקטיביות של מערכות על-חוט מבחינת יצרניות הרכב נובעת במידה רבה מפני שקל יותר לשלב אותן במערכות נהיגה אוטונומיות ובבלימה רגנרטיבית של רכב חשמלי.
אגב נוסף: חלק מ"מנועי הצמיחה" של מערכות בלימה על חוט הם הספורט המוטורי והתעשייה הביטחונית. יצרנית מערכות הבלמים המתמחה אלקון (Alcon), למשל, השיקה את טכנולוגיית ה-BBW שלה כבר בשנת 2016, במקור עבור סדרת מרוצי הפורמולה החשמלית "E". בשנה שעברה הציגה אלקון על בסיס זה מערכות בלימה לשימושים צבאיים בכלי רכב שמופעלים באוטונומיה חלקית או מלאה.
בדרך למכונית שלנו
בלימה "על חוט" נפוצה כיום הרבה יותר מכפי שרובנו מתארים לעצמנו ומערכות כאלה מותקנות כבר במיליוני כלי רכב ברחבי העולם. גם מספר החברות שמפתחות ומייצרות מערכות כאלה הרבה יותר גדול מכפי שרובנו מדמיינים, בעיקר מפני שאנחנו חשופים יותר למה שקורה באירופה ובארה"ב ופחות למה שמתחולל בסין.
למעשה, אם מישהו זקוק להוכחה נוספת למלחמה הטכנולוגית שמתקיימת כיום בין תעשיית הרכב הסינית לשאר העולם כדאי לו לשים לב למה שקורה בחזית הטכנולוגית של "בלימה על חוט".
הגברת כוח בלימה חשמלית משולבת (IPB) בייצור המוני מתוצרת בוש הותקנה בייצור סדרתי כבר בשנת 2019 בקאדילק XT4 שנמכרה בסין, ובסמוך לאחר מכן נכנסו לייצור כלי רכב עם מערכות דומה מתוצרת קונטיננטל.
שנתיים לאחר מכן נכנסו לייצור סדרתי מערכות בלימת "על-חוט" מבוססי קופסה אחת אצל מספר לא מבוטל של יצרניות רכב בסין.
מן הצד ה"מערבי" פועלות בתחום הזה כמה מספקיות החלקים הגדולות והחשובות ביותר בעולם, החל ב-ZF – הספקית הגדולה בעולם לחלקי מתלים, דרך 'ברמבו' שהיא יצרנית הבלמים המפורסמת בעולם וכמובן גם 'בוש', שהיא ספקית החלקים הגדולה ביותר לתעשיית הרכב העולמית ו'קונטיננטל' – גם היא ספקית חלקים (וצמיגים) חשובה ביותר.
ZF הציגה את מערכת הבלימה ה'יבשה' שלה בנובמבר 2023 תוך הבטחה לבטיחות משופרת באמצעות יצירת שתי מערכות חשמליות מקבילות שכל אחת מהן כוללת את כל רכיבי החיישנים, העברת הנתונים, מחשוב ואספקת כוח למנועים. אנשי החברה טוענים לקיצור של עד 9 מטרים במרחק בלימת החרום ממהירות של 100 קמ"ש ובפוטנציאל לתוספת של עד 17% בטווח הנסיעה של כלי רכב חשמליים בזכות רגנרציה טובה יותר.
בשנה הבאה צפויה יצרנית הבלמים 'ברמבו' להכניס לייצור סדרתי מערכת בלמי "על חוט" שהוטבלה תחת השם המסחרי Sensify, ורוב הסיכויים שזה יקרה בדגם או דגמים של רכב חשמלי.
בין יצרניות הרכב הוותיקות שמובילות את התחום הזה בולטות ניסאן ויונדאי, וספקי חלקים "מערביים" בולטים נוספים באקו-סיסטם הזה הם דלפי, האלדקס, הלה, Schaeffler, KG, Microelectronics NV, Parker Hannifin Infineon Technologies ועוד.
מן הצד הסיני בולט קצב האימוץ המרשים של הטכנולוגיה הזאת ראשית לכל על-ידי כל יצרניות הפרימיום-טק הסיניות – ניו, אקספנג, לי אוטו וזיקר – כולן מציעות בלימה על חוט כסטנדרט בחלק או בכל הדגמים שלהן, אבל עוד יותר מעניין שמערכות כאלה מוצעות בסין אפילו בדגמים עממיים קטנים כמו 'דולפין' של BYD. בסך הכל נמכרו עד כה בסין מיליוני כלי רכב עם מערכות בלימה על-חוטיות.
אבל הדבר המעניין ביותר שמאפיין את השוק הסיני בהקשר הזה הוא שלצד הפעילות של חברות "מערביות" שהוזכרו כאן מקפידות יצרניות הרכב המקומיות להשתלט בעצמן על הטכנולוגיה – וזאת בשונה מן המודל המקובל ב"מערב" שבו יצרניות רכב נסמכות בעיקר על ספקיות המשנה שלהן.
למשל, יצרנית הרכב BYD פיתחה בעצמה מערכת בלמים על-חוט (קופסה בודדת) באמצעות חברת הבת שלה FinDreams, והיא כבר התקינה אותה גם בדגם 'קין פרו' היקר יחסית וכאמור גם ב'דולפין' הקטנה והזולה.
יצרנית הרכב 'גרייטוול' פיתחה מערכות קופסה בודדת ושתי קופסאות באמצעות חברת הבת שלה Figure Intelligent Technology, וכבר התקינה אותן במספר דגמים, ואילו יצרנית הרכב הממשלתית הגדולה ביותר – SAIC, משווקת כבר מן השנה שעברה מכוניות עם מערכות כאלה שפותחו באמצעות חברת הבת שלה – DIAS Automotive Electronic Systems.
באותו אופן פיתחה חברת Bethel מערכות עבור יצרנית הרכב צ'רי שתומכת בה ואילו חברת הסטרט-אפ LeeKr ייצרה ומכרה כבר מיליוני יחידות ליצרניות BAIC, FAW ו'נטע'.
כבר עד למחצית הראשונה של 2023 הותקנו בסין כ-2 מיליון יחידות של בלמים אלקטרו-הידראוליים (EHB, מערכת חשמלית "רטובה"), ובקרב מותגי הפרימיום טק נרשם באותו ציון זמן שיעור התקנה של יותר מ-60% מכלל המכוניות שיוצרו.
חשמליות תחילה
חברת ZF הגרמנית מפרסמת לאחרונה את מערכת EMB שלה, ודווקא מפני שזאת לא מערכת חשמלית "טהורה" היא מדגימה היטב מדוע מכוניות חשמליות הן המאמצות הראשונות של בלימה על חוט.
EMB משלבת בין בלמים קדמיים הידראוליים, ונזכיר שבכל רכב קונבנציונלי מספקים הבלמים הקדמיים את רוב כוח העצירה, עם בלמים אחוריים חשמליים. הסידור הזה הגיוני במובן זה שהוא חוסך את ההעברה של צנרת הידראולית לחלק האחורי של הרכב אבל עדיין מספק גיבוי פיזי למקרה של תקלה.
ב-ZF מסבירים שהמערכת שלהם מתאימה גם לכלי רכב עם מנועי בעירה שמצוידים במערכת חשמל פשוטה במתח של 12 וולט, ובכך חושפים גם את אחת מנקודות התורפה של הטכנולוגיה: כדי להפעיל קאליפרים חשמליים באופן עקבי ובטוח נדרשת כמות גדולה יחסית של אנרגיה חשמלית רגעית. כמות כזאת של אנרגיה יכולה לספק רק מערכת החשמל הראשית של רכב חשמלי.
ב-ZF מבהירים גם מה היתרון של מערכות כאלה על פני בלמים הידראוליים: לטענתם, גם במערכות הידראוליות חדישות יש מה שנקרא "זמן לנעילה" והכוונה לכ-150 אלפיות השנייה שנדרשות כדי להגיע לעוצמת בלימה מקסימלית (למעשה: נעילת גלגלים). מערכת אלקטרונית מגיעה לעוצמות כאלה הרבה יותר מהר.
גם בוש, לפחות במערב, ממוקדת בינתיים במערכות בלימה "רטובות" עם קאליפרים הידראוליים, ולאחרונה אף ביצעה נסיעת הדגמה רצופה במשך שישה ימים ולאורך 3,300 קילומטרים עם ניסאן אריה שבה הותקנה מערכת הבלמים החדשה. הצוות של בוש נהג במכונית הניסוי מדרום מערב גרמניה דרך דנמרק ושבדיה, בעיקר על כבישים ציבוריים.
משם, אולי כדי לספק כותרת להודעה לעיתונות, בוצע מעקף עד לחוג הארקטי והמסע המשיך משם אל מרכז ניסויי החורף של בוש בצפון שבדיה.
בוש, אגב, הצהירה שקיבלה כבר הזמנות מיצרניות רכב, ולהערכתה יותר מ-5.5 מיליון כלי רכב ברחבי העולם יהיו מצוידים בבלמי "על חוט" מתוצרתם עד לסוף העשור.
עמיתיהם ב-ZF מדווחים שכבר סיכמו עם לפחות יצרנית רכב אחת על אספקת כ-5 מיליון מערכות כאלה כבר בשנה הבאה, אם כי הם לא מספרים עדיין מי יצרנית הרכב ומה משך ההסכם.
עד לסוף העשור כולנו נדע האם מערכות כאלה מספקות את ההבטחות שנתלו בהן ואם הן חסינות מספיק מפני פריצות סייבר. בקצב הנוכחי נראה שהבלמים ההידראוליים עושים את דרכם החוצה ומפנים מקום לבלימה מבוססת מחשב.
לקריאה נוספת:
המדריך לרכישת והתקנת רפידות בלמים ודיסקים ברכב: תלויים בבלימה
האם לטפל ברכב במוסך יבואן או במוסך מורשה? ממש לא מה שחשבתם
נהיגה בדוושה אחת במכונית חשמלית: כך תעשו זאת נכון
