ES2297403T3 - Procedimiento y sistema para la deteccion precoz de un fallo de un sistema de frenos controlado electricamente. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la detección precoz de un posible fallo de un sistema de frenos controlado eléctricamente mediante la comprobación de la tensión de la red de corriente de a bordo (UBAT), siendo suministrada la tensión de la red de a bordo por una batería del vehículo, y donde para comprobar la tensión de la red de a bordo se conecta una carga eléctrica mediante un primer equipo de control correspondiente a esta carga, caracterizado porque para comprobar la tensión de la red de a bordo, tiene lugar además: - una comprobación de la batería del vehículo mediante un segundo equipo de control en estado conectado de la carga, y - se utiliza el resultado de la comprobación para la detección precoz de un posible fallo del sistema de frenos controlado eléctricamente.
Description
Procedimiento y sistema para la detección precoz
de un fallo de un sistema de frenos controlado eléctricamente.
La invención se refiere a la comprobación de la
tensión de una red de corriente de a bordo suministrada por una
batería de un vehículo, realizada para la detección precoz de un
posible fallo de un sistema de frenos controlado
eléctricamente.
Se conocen diversos procedimientos para
comprobar errores de funcionamiento o posibles fallos de componentes
de vehículos tales como una batería del vehículo. La batería del
vehículo es un componente de fallo especialmente crítico ya que la
vida útil de una batería por lo general es más corta que la vida de
un vehículo. La consecuencia de esto es que una batería de vehículo
se tendrá que sustituir en cada vehículo unas tres veces.
Si se produce un fallo de la batería del
vehículo deja de estar garantizada de modo fiable la alimentación
de tensión de la red de a bordo, ya que también al circular con una
gama de revoluciones baja, como por ejemplo en la circulación
urbana, la potencia de carga del alternador no siempre es suficiente
para recargar completamente la batería del vehículo y alcanzar la
tensión máxima. Por razones de coste, la mayoría de los fabricantes
de vehículos rechazan instalar una segunda batería para mantener la
alimentación de tensión. Dado que uno de los requisitos de
seguridad más rigurosos indica que para sistemas de frenos
controlados eléctricamente tales como por ejemplo frenos eléctricos
de estacionamiento, es preciso que esté garantizada una tensión de
la red de a bordo suficiente e ininterrumpida, resulta absolutamente
imprescindible la vigilancia permanente del estado de carga de la
batería del vehículo.
Por el documento DE 198 45 562 C1 se conoce un
procedimiento y un dispositivo para determinar el estado de la red
de a bordo de un automóvil. Allí se utiliza para comprobar el estado
de la red de a bordo un valor de tensión filtrado o promediado en
el tiempo. Para ello se emplea un dispositivo de evaluación
especial.
Otro procedimiento y un dispositivo para
determinar el estado de la red de a bordo se conocen por el
documento DE 198 45 565 C1. En este procedimiento no se tienen en
cuenta en la evaluación de la tensión de la red de a bordo las
caídas de tensión causadas por consumidores de corta duración, para
lo cual se comunican a un sistema de supervisión de la tensión los
consumidores de corta duración que estén conectados, para que las
caídas de tensión provocadas por estos consumidores de corta
duración no se tengan en cuenta al evaluar la tensión de la red de
a bordo.
En el documento DE 198 45 561 C2 se describe un
procedimiento para detectar fallos en una red de a bordo de un
automóvil, por el que se compara la tensión de la red de a bordo con
una tensión teórica, y en el que en caso de una desviación se
comprueba en un dispositivo de identificación de fallos
especialmente diseñado para este efecto si una señal de carga del
generador difiere del valor correspondiente.
El documento EP 0 800 955 A2 muestra un
dispositivo de alimentación de energía para vehículos que calcula
una corriente de consumo que es consumida por una unidad de carga.
El dispositivo de alimentación de energía compara la corriente de
consumo calculada con una corriente conectada que es alimentada por
una batería e interrumpe la alimentación de la corriente conectada
si la corriente conectada es excepcionalmente grande.
En el procedimiento genérico descrito en el
documento DE 100 49 495 A1, para determinar la capacidad de uso de
un acumulador en un automóvil se determina después de comenzar el
arranque la tensión U_{SE} para la cual tiene lugar la mayor
caída de tensión. La tensión U_{00} que sigue a ésta en el tiempo
se determina en el momento en que tenga lugar el paso por cero
inmediatamente siguiente de la corriente que pasa por el
acumulador. A continuación se determina la resistencia interna del
acumulador como medida de su capacidad de uso a partir de la
diferencia de tensión entre U_{00} y U_{SE} y se determina una
relación determinada empíricamente entre la temperatura del motor y
la potencia consumida por el motor de arranque.
En el documento WP 02/25794 se describe un
procedimiento para regular un generador en un automóvil equipado
por lo menos con una batería, donde en función de unas condiciones
de conmutación predeterminadas se conmuta entre un régimen de
disposición para la recuperación y un régimen de recuperación, donde
en el régimen de recuperación se especifica un valor teórico de
tensión tal que se regenere la batería.
La invención se plantea como objetivo crear un
procedimiento sencillo y un sistema para la detección precoz de un
posible fallo de un sistema de frenos controlados
eléctricamente.
Este objetivo se resuelve de acuerdo con la
invención mediante un procedimiento conforme a la reivindicación 1
y un sistema conforme a la reivindicación 12. Otras realizaciones de
la invención figuran en las reivindicaciones subordinadas 2 a
11.
El resultado de la comprobación se emplea para
la detección precoz de un posible fallo de un sistema de frenos
controlado eléctricamente, p.ej. un freno eléctrico de
estacionamiento (EPB) o un sistema de frenos electrohidráulico o
electromecánico (EHB, EMB).
Mediante el procedimiento objeto de la invención
se consigue que al detectar un estado crítico de la batería del
vehículo se puedan tomar las medidas correspondientes, y se pueda
disponer p.ej. con tiempo suficiente la sustitución de la batería
del vehículo y/o se pueda activar una segunda batería del
vehículo.
En un vehículo equipado con un sistema de frenos
controlado eléctricamente puede haber diversos equipos de control
interconectados en red entre sí por medio de un bus instalado en el
vehículo, preferentemente un bus CAN, que permite comunicarse entre
sí. Alternativamente estos equipos de control también pueden
intercambiar informaciones entre sí a través de una conexión
inalámbrica, p.ej. por medio de Bluetooth.
Para comprobar la tensión de la red de a bordo
se conecta una carga eléctrica por medio de un primer equipo de
control correspondiente a esta carga. Esta carga puede ser p.ej. un
sistema de aire acondicionado o una luneta térmica trasera, si bien
cabe también la posibilidad de utilizar otras cargas eléctricas,
preferentemente de reducido valor óhmico y que estén previstas como
equipo estándar en el automóvil.
Siguiendo las instrucciones del equipo de
control correspondiente a esta carga se conecta la carga
preferentemente durante un breve período de tiempo, sin que esto
tenga que ser perceptible por el conductor del vehículo. Si se
conecta como carga eléctrica p.ej. un sistema de aire acondicionado,
entonces el primer equipo de control es el equipo de mando de la
instalación de aire acondicionado (Klima-ECU). Si se
emplea como carga eléctrica la calefacción de la luneta trasera se
emplea para conectarla el equipo de control asignado a ello, si bien
se pueden activar también otros dispositivos del vehículo mediante
los equipos de control asignados a ellos, tal como p.ej. el sistema
de navegación o un ajuste eléctrico del asiento del acompañante.
Estando conectada la carga se efectúa mediante
un segundo equipo de control una comprobación de la batería del
vehículo. Este equipo de control es preferentemente el equipo de
control electrónico del sistema de frenos controlado
eléctricamente, es decir p.ej. el equipo de control del freno
eléctrico de estacionamiento (EPB-ECU). Este
segundo equipo de control comprueba la batería del vehículo para
poder determinar si debido a una variación de la capacidad de la
batería existe riesgo de fallo para el freno eléctrico de
estacionamiento.
El resultado de la comprobación es
preferentemente el valor medido de la tensión de la red de a bordo
que por el segundo equipo de control se puede facilitar por medio
de un bus del vehículo a un tercer equipo de control, para
información del conductor del vehículo. Este tercer equipo de
control es preferentemente un equipo de control para el salpicadero
(Kombi-ECU), si bien sería también posible
transmitir la información al sistema de navegación o a otros
equipos de control con sus correspondientes dispositivos instalados
en el vehículo que se puedan conectar por medio del bus del
vehículo y que estén en contacto con el conductor del vehículo por
medio de un canal de comunicaciones.
El resultado de la comprobación se puede
comunicar a un conductor del vehículo como información por medio
del tercer equipo de control. Esto puede indicarse mediante una
señal óptica que se encuentre por ejemplo en el salpicadero,
preferentemente en forma de piloto LED o bien una indicación en
texto legible. Si se distingue entre una función correcta y un
comportamiento defectuoso cabría también una diferenciación por
color. También cabe imaginar una señal acústica. Las indicaciones
tienen lugar preferentemente también durante el funcionamiento del
automóvil. Dado que el intercambio de información tiene lugar
convenientemente por medio del bus CAN existente en el vehículo,
cabe también un ulterior tratamiento de la información recibida así
como un reacoplamiento con la indicación de efectuar nuevas
mediciones, pasar a otras cargas para la medición y proseguir con
otras mediciones (p.ej. cíclicas).
La comprobación del estado de la batería del
vehículo puede efectuarse sirviéndose de mediciones cíclicas, para
lo cual las mediciones cíclicas pueden ser mediciones que tengan
lugar a unos intervalos de tiempo predefinidos o variables. Los
momentos para la medición pueden elegirse en función de la capacidad
actual de la batería. Las mediciones pueden realizarse con un ciclo
de segundos, ciclo de minutos y preferentemente también estando
desconectado el encendido. También se podría imaginar elegir un
intervalo de tiempo distinto o establecer una dependencia del
rendimiento de circulación/tiempo de circulación medio.
Sirviéndose de los resultados de las mediciones
obtenidas por medio de las mediciones cíclicas se puede iniciar una
medida predefinida, si bien se pueden realizar también varias
medidas, preferentemente simultáneas. Una de estas medidas pueden
ser p.ej. una advertencia al conductor del vehículo antes de que se
produzca un estado crítico.
Otras medidas pueden ser la desconexión de
diversos consumidores de corriente, como p.ej. la instalación de
aire acondicionado o una calefacción de asiento. También cabe la
posibilidad de desconectar todos los consumidores de corriente que
no sean relevantes para la seguridad. Cabría imaginar efectuar esta
medida sólo estando desconectado el encendido.
Sería conveniente que los consumidores de
corriente del vehículo estuvieran divididos en consumidores de
corriente relevantes para la seguridad y consumidores de corriente
no relevantes para la seguridad, pudiendo existir diversas
secuencias para la desconexión de los consumidores de corriente no
relevantes para la seguridad, o bien una clasificación según la
corriente consumida. Circunstancialmente cabría también imaginar
tener en cuenta diferentes estaciones del año y horas
diurnas/nocturnas, ya que diversos consumidores de corriente tienen
en invierno una función relevante para la seguridad distinta que en
verano. Una instalación de aire acondicionado puede ser
absolutamente imprescindible en invierno para asegurar una buena
visibilidad a través del parabrisas, mientras que en verano la
calefacción de la luneta trasera o la calefacción del asiento son
componentes del vehículo menos relevantes para la seguridad.
Otras ventajas y realizaciones de la invención
se deducen de la siguiente descripción de un ejemplo de realización
preferente y de las Figuras. Éstas muestran:
Figura 1 un esquema de bloques simplificado de
un dispositivo para realizar el procedimiento conforme a la
invención;
Figura 2 un esquema de bloques más detallado de
una forma de realización preferente del procedimiento conforme a la
invención; y
Figura 3 un ejemplo de aplicación para
mediciones cíclicas y las medidas de ahí resultantes.
El esquema de bloques representado en la Figura
1 muestra esquemáticamente la interacción de los diferentes equipos
de control en un vehículo 10 equipado con un sistema de frenos de
control eléctrico en forma de un freno eléctrico de estacionamiento
EPB, por medio de la comunicación a través de un bus CAN 20. Para la
detección precoz del fallo se emplean los equipos de control ya
existentes unidos entre sí en red a través del bus CAN 20. En el
procedimiento conforme a la invención se emplean una carga eléctrica
30 y su correspondiente primer equipo de control 40 así como un
segundo equipo de control 50 que se comunica a través del bus CAN 20
con un tercer equipo de control 60.
Dentro del marco de la detección precoz de un
fallo del EPB se conecta la carga eléctrica 30, un consumidor de
corriente del vehículo, mediante el primer equipo de control 40 que
le corresponde. Mientras está conectada la carga eléctrica, el
segundo equipo de control 50 comprueba la tensión U_{BAT} de la
red de a bordo y a través del bus CAN 20 facilita el resultado de
la comprobación a un tercer equipo de control 60. El tercer equipo
de control trata el resultado de la medición y ordena nuevas
medidas.
La Figura 2 muestra un ejemplo de realización
preferente del dispositivo conforme a la invención. En este caso se
emplea como carga eléctrica 30 una instalación de acondicionamiento
de aire con su correspondiente equipo de control, el
Klima-ECU 40. Como segundo equipo de control se
emplea el equipo de control del freno eléctrico de estacionamiento
EPB-ECU 50, que intercambia informaciones a través
del bus CAN 20 con el tercer equipo de control 60, el
Kombi-ECU.
En un primer paso para la detección precoz del
fallo se conecta una instalación de aire acondicionado por medio de
su equipo de control Klima ECU 40. Mientras está conectada la
instalación de aire acondicionado se da instrucciones al equipo de
control del freno eléctrico de estacionamiento
EPB-ECU 50 para que compruebe la tensión real de la
red de a bordo U_{BAT} en la batería del vehículo 70. A través del
Bus-CAN 20 éste facilita el resultado de la
medición al tercer equipo de control 60, el
Kombi-ECU para su ulterior tratamiento y para
llevar a cabo medidas. Una posible medida es que el conductor del
vehículo reciba una información y de este modo pueda provocar a
tiempo la sustitución de la batería del vehículo 70.
En la Figura 3 está representado un ejemplo de
realización para la definición de ciclos para las mediciones y para
el inicio de las medidas resultantes de éstas. Para evitar el fallo
del freno eléctrico de estacionamiento debido a una tensión
insuficiente de la red de a bordo se proponen en el presente ejemplo
de realización diferentes ciclos para las mediciones. En función de
los valores de tensión medidos se llevan a cabo diferentes
mediciones. Se ha efectuado una clasificación en más de 12 V, entre
10 y 12 V, menos de 10 V pero más de 9 V, y menos de 9 V. De ahí se
deduce el período de tiempo para el intervalo entre las mediciones
que se pueden deducir con detalle de la Figura 3, así como las
medidas de ahí resultantes.
Como se puede ver por la Figura 3, cuando la
capacidad de la batería es alta, es decir superior a p.ej. 12 V, se
lleva a cabo una medición cíclica a intervalos de 10 segundos. De
ahí no se deduce ninguna medida consecuente tal como una
información para el conductor del vehículo, ya que estando íntegra
la capacidad de la batería y superior a 12 V se considera como
estado normal previsible.
Si la capacidad de la batería desciende por
debajo de 12 V pero sin bajar de un valor de tensión de 10 V se
realiza una medición cíclica a intervalos de minutos. Al descender
la tensión de la red de a bordo por debajo de la capacidad normal
de la batería hasta 10 V se produce p.ej. una información óptica
para el conductor.
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Si el valor de la tensión de la red de a bordo
está entre 9 y 10 V se aumenta a p.ej. a 2 minutos el intervalo de
tiempo de la medición cíclica para reducir el consumo de corriente,
y tiene lugar una primera medida de precaución para no cargar
innecesariamente la batería del vehículo y que por lo tanto no siga
bajando más la tensión de la red de a bordo. Esta medida de
precaución incluye la desconexión de diversos consumidores de
elevado consumo de corriente tal como p.ej. la instalación de aire
acondicionado, ya que una instalación de aire acondicionado
instalada en el vehículo no tiene por qué estar conectada
necesariamente para el funcionamiento relevante para la
seguridad.
Si la capacidad de la batería es inferior a 9 V
se desconectan todos los consumidores de corriente que no sean
relevantes para la seguridad con el fin de garantizar el
funcionamiento del freno electrónico de estacionamiento hasta que
tenga lugar la sustitución de la batería. Se llevan a cabo otras
diversas comprobaciones cíclicas de la batería del vehículo así
como medidas orientadas de acuerdo con la capacidad actual de la
batería.
En otra forma de realización preferida, se
emplea como carga eléctrica la calefacción de la luneta trasera
existente en el vehículo. El equipo de control que es competente
para la calefacción de la luneta trasera conecta brevemente la
calefacción de la luneta trasera sin que esto sea percibido por el
conductor del vehículo. Mientras está encendida la calefacción de
la luneta trasera el equipo de control del freno eléctrico de
estacionamiento comprueba la capacidad de la batería. El resultado
de la comprobación, es decir el valor real existente de la tensión
de a bordo, se comunica a través del bus CAN al aparato de control
Kombi-ECU competente para el salpicadero. En el
caso de que el valor de la tensión no se encuentre en ningún estado
crítico, es decir que el valor de la tensión de la red de a bordo
es igual o superior a 12 V, no se necesita ninguna otra medida tal
como una comunicación especial al conductor del vehículo, puesto que
se trata en este caso del estado de plena capacidad de
funcionamiento de la batería del vehículo. Se mantiene el ciclo de
medida antes definido a intervalos de 10 segundos. Ya que el valor
de la tensión de la red de a bordo medida es el valor de la tensión
de la red de a bordo que generalmente se espera, esto se indica
mediante una señalización óptica, p.ej. en verde. Al ir
disminuyendo la tensión de la red de a bordo se emplean
sucesivamente indicaciones de advertencia de color naranja y
rojo.
En otra realización del procedimiento conforme a
la invención se conecta brevemente como carga eléctrica el sistema
de navegación del vehículo, por medio de su equipo de control, si es
que este componente no está en funcionamiento en el momento de
efectuarse la comprobación. Con el fin de no irritar al conductor
del vehículo se produce una comunicación óptica indicando que se
trata de una breve comprobación que no perjudica las funciones de
marcha. El EPB-ECU lleva a cabo la comprobación de
la tensión de la red de a bordo y le comunica el resultado al
equipo de control del salpicadero. Si el valor medido de la tensión
es p.ej. de 9,5 V entonces el EPB-ECU recibe la
comunicación de que se deberán seguir haciendo mediciones cíclicas a
intervalos de 2 minutos (Figura 3). Puesto que en el caso de este
valor de tensión ya se trata de un valor de la tensión de la red de
a bordo que hay que tomar en serio, también los equipos de control
de los consumidores de corriente que no son absolutamente
imprescindibles para una capacidad de marcha segura plenamente
funcional del vehículo, reciben a través del bus CAN la información
de comprobar la posibilidad de desconectar los dispositivos que
tienen asignados. Si debido a la temperatura exterior medida no se
considera que el funcionamiento de la instalación de aire
acondicionado es absolutamente imprescindible, se desconecta ésta
como primera medida para proteger la tensión de la red de a bordo.
Para señalarle al conductor del vehículo la situación crítica
existente suena además una señal acústica acompañada de una
indicación simultánea de alarma por medio de un LED de color naranja
en el salpicadero y una indicación en el sistema de navegación de
que el valor de la tensión de la red de a bordo es de 9,5 V y que
los consumidores de corriente no relevantes para la seguridad deben
ser desconectados por el conductor del vehículo y que durante la
siguiente parada del vehículo se debería llevar a cabo una
comprobación de la batería.
En otro ejemplo de realización se conecta como
carga eléctrica la calefacción de asiento, por medio de su equipo
de control y el EPB-ECU asume la comprobación de la
batería del vehículo. Si en este ejemplo de realización, la
comprobación de la tensión indica que la capacidad actual de la
batería ya se encuentra por debajo de un valor de p.ej. 8 V, es
preciso tomar medidas inmediatas. La comunicación de que el valor de
la tensión de la red de a bordo ya no es aceptable vuelve a hacerse
directamente al equipo de control que trata los datos para la
información al conductor del vehículo. En este ejemplo se emplea
para informar al conductor del vehículo el equipo de control del
sistema de navegación del vehículo, y la comunicación tiene lugar
tanto de forma óptica mediante un LED intermitente rojo como
también con un texto en el sistema de navegación. Tiene lugar una
comunicación acústica con la indicación de que en la siguiente
parada del vehículo se debe comprobar que deja de estar garantizada
la seguridad del freno eléctrico de estacionamiento y que hay que
provocar un cambio inmediato de batería. Para poder mantener hasta
ese momento la tensión existente de la red de a bordo para el
funcionamiento corriente se instruye a todos los equipos de control
de los consumidores de corriente no relevantes para la seguridad
del vehículo por medio del bus CAN que los desconecten o que
conmuten a un régimen de emergencia. Debido al conjunto de régimen
de emergencia solamente se realizan ya otras mediciones estando
desconectado el encendido.. Adicionalmente tiene lugar durante la
siguiente parada del vehículo otra vez esta misma comunicación al
conductor del vehículo con la indicación de llevar a cabo medidas
adicionales tales como la de estacionar el vehículo sobre un
terreno llano.
La invención se puede utilizar para la detección
precoz de un posible fallo de un sistema de frenos controlado
eléctricamente, pero el procedimiento también se podría utilizar
para otros componentes del vehículo relevantes para la seguridad,
para los cuales es necesaria una supervisión constante de la tensión
existente en la batería para evitar su fallo.
Claims (12)
1. Procedimiento para la detección precoz de un
posible fallo de un sistema de frenos controlado eléctricamente
mediante la comprobación de la tensión de la red de corriente de a
bordo (U_{BAT}), siendo suministrada la tensión de la red de a
bordo por una batería del vehículo, y donde para comprobar la
tensión de la red de a bordo se conecta una carga eléctrica
mediante un primer equipo de control correspondiente a esta carga,
caracterizado porque para comprobar la tensión de la red de a
bordo, tiene lugar además:
- -
- una comprobación de la batería del vehículo mediante un segundo equipo de control en estado conectado de la carga, y
- -
- se utiliza el resultado de la comprobación para la detección precoz de un posible fallo del sistema de frenos controlado eléctricamente.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el segundo equipo de control es un
equipo de control del sistema de frenos controlado
eléctricamente.
3. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque tiene lugar una
comunicación entre los equipos de control a través de un bus del
vehículo.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el resultado de
la comprobación es el valor medido de la tensión de la red de a
bordo.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque al conductor del
vehículo se le comunica el resultado de la comprobación.
6. Procedimiento según una la reivindicación 5,
caracterizado porque el resultado se señaliza mediante una
señal óptica en el salpicadero y/o mediante una señal acústica.
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la carga
eléctrica es una instalación de aire acondicionado, una luneta
trasera térmica u otro consumidor previsto del equipo estándar.
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la comprobación
del estado de la batería del vehículo se realiza sirviéndose de
mediciones cíclicas.
9. Procedimiento según una de la reivindicación
8, caracterizado porque las mediciones cíclicas se realizan
en función de la capacidad actual de la batería.
10. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque en función del
resultado se inicia una medida predefinida.
11. Procedimiento según la reivindicación 10,
caracterizado porque la medida tomada es una desconexión de
consumidores de corriente.
12. Sistema para realizar el procedimiento según
una de las reivindicaciones anteriores para la detección precoz de
un posible fallo de un sistema de frenos controlado eléctricamente
mediante la comprobación de una tensión de la red de a bordo
(U_{BAT}), para lo cual el sistema comprende el sistema de frenos
controlado eléctricamente, una batería del vehículo que suministra
la tensión de la red de a bordo (U_{BAT}) y una carga eléctrica
conectada por un primer equipo de control, caracterizado
porque el sistema comprende además un segundo equipo de control
para comprobar la tensión de a bordo (U_{BAT}) de la batería del
vehículo estando conectada la carga y porque el resultado de la
comprobación de la tensión de la red de a bordo (U_{BAT}) se
utiliza para la detección precoz de un posible fallo del sistema de
frenos controlado eléctricamente.
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