Design e sviluppo di un freno di stazionamento elettrico EPB-Si: verifica e validazione in accordo allo standard internazionale VDA 370 = Design and development of an electric parking brake EPB-Si: verification and validation according to the international standard VDA 370

I freni a tamburo standard sono quasi del tutto scomparsi dalle moderne autovetture, eccezion fatta per le vetture più economiche, su cui sono presenti sull’asse posteriore solo per via dei loro minori costi iniziali e di manutenzione. Nel mondo dei freni a tamburo da pochi anni è stata sviluppata l’idea di attivare la funzionalità di frenata di stazionamento in modo elettromeccanico, con l’introduzione dell’EPB-Si (Electric Parking Brake Simplex integrated). Grazie ad un sistema chiuso e sigillato, tipico dei freni a tamburo, i freni EPB-Si sono decisamente meno soggetti alla corrosione, problema tipico per freni montati su veicoli elettrici in quanto il loro utilizzo è meno frequente per via della frenata rigenerativa. La presenza del tamburo garantisce anche una minore emissione di polveri sottili, risultanti dall’usura del materiale di attrito durante la frenata. Inoltre, il freno di stazionamento elettrico offre ai produttori di veicoli una maggiore libertà e più opzioni nella progettazione degli interni del veicolo e nell'installazione di sistemi di assistenza del veicolo. L'elettronica del freno è integrata con l’ECU che gestisce il controllo elettronico della stabilità del veicolo (ESC), consentendo funzionalità che non sono possibili con un freno a tamburo tradizionale. Tali funzionalità sono utili ad incrementare la sicurezza e il comfort della guida. L'impianto frenante è inoltre facilmente scalabile (da 7” fino a 13”) e per questo è adatto sia per mini e piccole auto che per veicoli più grandi, fino a 3,5 tonnellate. Queste caratteristiche hanno portato ad un nuovo interesse, da parte delle principali OEMs, per il freno a tamburo nella sua versione elettrica, rendendolo un’ottima scelta per la maggior parte dei veicoli elettrici. In questo lavoro di tesi, dopo una breve spiegazione riguardante i diversi componenti dell’EPB-Si, sono passato ad analizzare come la fase di verifica dei requisiti e validazione del prodotto si inserisce all’interno del modello a V, su cui si basa lo sviluppo dei sistemi elettromeccanici nell’industria automobilistica. È un modello a cascata, dalla definizione del progetto alla produzione del sistema, fornendo una guida per la progettazione e l'implementazione del progetto. A tal proposito ho dato una panoramica generale dello standard ISO 26262, che affronta i pericoli dovuti a malfunzionamenti e fornisce requisiti per il ciclo di vita dei sistemi E/E dei veicoli stradali. Successivamente, sono passato ad esaminare la fase di verifica dei requisiti e validazione del prodotto, descrivendo i test effettuati a tal fine. Ho analizzato pertanto i principali test di sistema svolti sull’EPB-Si, descrivendone lo scopo, le procedure di prova e il setup sperimentale dei banchi prova, in accordo allo standard internazionale VDA 370. Per questo lavoro di tesi ho seguito in particolare lo sviluppo dell’EPB-Si per il progetto 500 BEV, progettato e sviluppato da Continental Brakes Italy per il nuovo veicolo elettrico di FCA. Infine, ho analizzato i risultati utilizzando tool proprietari, e ciò che ne comporta rispetto al processo di validazione. In particolare, mi sono soffermato sull’analisi statistica dei risultati conseguiti, con lo scopo di ricavare modelli dai dati sperimentali, al fine di migliorare la fase di calcolo e design del prodotto stesso.