Elektronisches Bremssystem: Wie Sensorik, Software und Sicherheit in modernen Fahrzeugen zusammenspielen

In heutigen Fahrzeugen ist die Bremsanlage nicht länger ein rein mechanisches System, sondern ein hochentwickelter Regelkreis, der verschiedene Komponenten, Sensoren und digitale Steuerungen miteinander verbindet. Der Trend geht klar in Richtung elektrischer Bremsen, sogenannter Brake-by-Wire-Systeme. Diese kommen ohne hydraulische Leitungen aus – was nicht nur Wartung und Gewicht reduziert, sondern auch völlig neue Möglichkeiten für die Regelung und Sicherheit eröffnet.

Pedalweg als Ausgangspunkt: Wo der Fahrerwunsch entsteht

Die Bremsung beginnt nicht erst am Bremssattel, sondern beim Fahrer – genauer gesagt: am Pedal. Hier setzt die Sensorik an, die feststellt, wie stark der Fahrer gerade bremst oder bremsen möchte. Der Sensor am Pedal, auch Lastgeber genannt, misst die Pedalposition und übersetzt sie in ein Signal, das den sogenannten Fahrerwunsch abbildet.

Dieses Signal ist die Basis für alle weiteren Prozesse im System. Je nach Fahrzeugarchitektur wird das Signal anschließend entweder hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch weiterverarbeitet. Klassisch erfolgt die Übertragung über Hydraulikleitungen, zunehmend aber wird diese durch elektrische Impulse ersetzt.

Vom Fahrerwunsch zur Bremswirkung: Wie Brake-by-Wire funktioniert

In modernen Brake-by-Wire-Systemen übernimmt ein Elektromotor die Aufgabe, den Kolben im Bremssattel zu bewegen. Der Ölkreislauf entfällt – stattdessen wird die elektrische Energie direkt am Rad in Bremskraft umgewandelt.

Damit das funktioniert, braucht es eine genaue Steuerung und zuverlässige Rückmeldung darüber, wie weit der Kolben ausgefahren ist. Hier kommt ein weiterer Sensor ins Spiel: Er misst kontinuierlich die Kolbenposition und sorgt dafür, dass die gewünschte Bremswirkung erreicht wird.

Redundanz und Sicherheit: Warum mehrere Sensoren notwendig sind

Weil eine Bremse zu den sicherheitskritischsten Systemen eines Fahrzeugs gehört, reicht ein einzelner Sensor nicht aus. Neben dem Positionssensor, der die Kolbenbewegung kontrolliert, wird ein zweiter, unabhängiger Sicherheitssensor eingesetzt. Dieser überprüft, ob der Kolben tatsächlich dort steht, wo er laut Steuergerät stehen sollte.

Meist kommen dabei magnetische Sensoren zum Einsatz – etwa Hall-Sensoren oder TMR-Technologien, je nach Anforderungen an Genauigkeit, Störfeldunempfindlichkeit und Einbauraum. Hersteller wie TDK bieten beide Varianten an und liefern damit die Grundlage für ein vollständig überwachtes Bremssystem.

Ein Rückblick: Von Hydraulik zu Elektronik

Früher war die Sache eindeutig: Pkw bremsten hydraulisch, Lkw pneumatisch. Bei Lkw ist der Verzicht auf Hydraulik auch heute noch Standard – nicht zuletzt, weil Öl schwer ist und zusätzliche Wartung verursacht. Pneumatiksysteme übertragen die Bremskraft mit Luft und kommen daher mit weniger Gewicht aus. Das Ziel der Automobilindustrie ist klar: Flüssige Medien im Fahrzeug sollen reduziert werden. Sie bedeuten Gewicht, benötigen Wartung, können auslaufen – und sind insgesamt kostenintensiv.

Der Einstieg über die Parkbremse: EPB als erste elektrische Anwendung

Den Anfang machte die elektrische Parkbremse – auch bekannt unter dem Kürzel EPB (Electric Parking Brake). Statt mit einem Hebel wird die Bremse per Schalter aktiviert. Diese Technik war der Einstieg in die Elektrifizierung des Bremssystems.

Der nächste Schritt war die sukzessive Übertragung dieser Technik auf die Fahrbremse. Das stellt ungleich höhere Anforderungen an die Regelung, da eine Fahrbremse nicht nur statisch „an“ oder „aus“ funktioniert, sondern feindosierte Bremskraft ebenso sicher umsetzen muss wie eine Notbremsung bei hohem Tempo.

Anwendungsbeispiel: Dynamik auf Abruf

Ein modernes Fahrbremssystem muss ein breites Spektrum abdecken – vom leichten Verzögern beim Einparken bis zur Vollbremsung aus hohen Geschwindigkeiten. In letzterem Fall wird innerhalb weniger Sekunden eine enorme Energiemenge – zum Teil über ein Megawatt – in Wärme umgewandelt. Die Steuerung dieser Prozesse erfolgt durch zentrale Steuergeräte, die sämtliche Eingangssignale auswerten und in präzise Motorbefehle übersetzen. Dabei sind die Anforderungen an Geschwindigkeit, Genauigkeit und Fehlertoleranz extrem hoch.

Gegenwart und Ausblick: Elektrische Bremsen auf dem Vormarsch

Viele Fahrzeuge sind heute mit Hybridlösungen ausgestattet – etwa elektrischen Bremsen an der Hinterachse und klassischen hydraulischen Systemen an der Vorderachse. Grund ist das Fahrzeuglayout: Weil die Hauptlast vorne liegt (etwa durch den Motor), wirken auch die größten Bremskräfte auf die Vorderräder.

Dennoch ist absehbar, dass sich Brake-by-Wire-Systeme in den nächsten Jahren weiter durchsetzen werden. Der Verzicht auf Bremsflüssigkeit bringt nicht nur technische Vorteile, sondern reduziert auch den Servicebedarf für die Fahrzeugnutzer.

Marktsituation: Sensoranbieter wie TDK im Zentrum des Wandels

Für Unternehmen wie TDK, die Sensoren für alle relevanten Messgrößen innerhalb des Bremssystems anbieten, ergeben sich daraus erhebliche Chancen. Ob Pedalweg, Kolbenposition oder Sicherheitsüberwachung – die Komponenten dieses Herstellers decken das gesamte Spektrum ab. Entsprechend arbeitet TDK bereits heute mit allen namhaften OEMs und Bremsenherstellern zusammen, um das Bremssystem der Zukunft serienreif zu machen.