Bremser i elbiler er fulde af teknologi
Elektriske køretøjer stiller særlige krav til bremsesystemet. Bilerne er tungere på grund af batterierne, drejningsmomenterne er højere, accelerationen kraftigere. Det vil medføre øget slid på bremseskiverne og bremseklodserne under opbremsningen - skulle man tro. På den ene side, ja, men de mekaniske bremser aktiveres betydeligt mindre end i biler med forbrændingsmotorer på grund af konstruktionen. Nøgleord: regenerativ bremsning. Afhængigt af kørselssituationen udføres eller understøttes elkøretøjets deceleration i det mindste delvist af elmotorernes generatorfunktion i form af energigenvinding (rekuperation). Eksperter taler om omkring en femtedel mindre bremsefunktion i elbiler. Bremseklodserne udsættes derfor ikke for øget slid. Tværtimod: Da de to friktionsparter, bremseklodserne og bremseskiven, ikke er i funktion permanent, har klodserne tendens til at ældes hurtigere og kan blive såkaldt glaserede. Der kan dannes rust på bremseskiverne. Dette resulterer i materialerelaterede vibrationer og støj som skrig eller slæbelyde.
Det er en interessant pointe, da sådanne lyde især i elbiler bemærkes mere på grund af den støjsvage elmotor, og de dermed forringer den akustiske kørekomfort. Desuden kan bremseevnen blive nedsat, når det er påkrævet at "stå på bremsen". "Den reducerede brug af de konventionelle bremser kan føre til problemer i elbilerne," siger Jannis Dörhöfer, New Mobility Officer hos den tyske TÜV-organisation. "Hvis bremseklodserne ikke opvarmes tilstrækkeligt og regelmæssigt, kan det gå ud over materialeegenskaberne Resultatet er en reduktion i friktionskoefficienten og dermed en dårligere bremseeffekt. "Derfor anbefales regelmæssig eftersyn og vedligeholdelse af bremsesystemet i elbiler."
Derfor har HELLA specielle bremseklodser og bremseskiver til elbiler i sit sortiment. De er specielt udviklet til disse særlige forhold og sikrer bremseevne og komfort på trods af "hvilepauser". Markedsdækningen på eftermarkedet udgør i dag allerede over 90 procent af bremseklodserne til el- og hybridbiler og 85 procent af bremseskiverne.
Sikker opbremsning med elektriske køretøjer kræver kompleks interaktion
Elbiler bremser via det klassiske bremsesystem og rekuperationsfunktionen. I mange kørselssituationer og ved påløb bremser bilen helt uden de normale bremser, når der trædes på bremsepedalen. Det, der lyder enkelt, kræver dog et meget komplekst samspil mellem de elektriske og hydrauliske komponenter. Let deceleration ved kørsel ned ad bakke, før et vejkryds eller hård katastrofeopbremsning i en farlig situation? Det elektromekaniske system skal registrere førerens ønske straks.
Elbiler bremser ikke kun via det klassiske bremsesystem. Decelerationen understøttes af rekuperation (regenerativ bremsning), som i nogle tilfælde endda helt overtager bremsningen.
En elektromekanisk bremseforstærker med trykakkumulator, en elektrisk vakuumpumpe og bremsepedalsensoren spiller her en central rolle. Afhængigt af behovet, dvs. afhængigt af bremsepedalens position og trykket på bremsepedalens, beregner bremsestyreenheden den nødvendige bremsekraft i løbet af millisekunder. Over en vis bremsekraft aktiverer bremseforstærkeren de normale friktionsbremser (afhængigt af bilen og indstillingerne). Dertil kommer den intelligente styring af ABS og ESP samt integrationen af førerassistentsystemer som f.eks. nødbremseassistenten. Fordelen: Det dobbelte bremsesystem (brake blending = blandet bremsestyring) kan styres ekstremt følsomt, og bremsekraften er altid optimalt doseret. Et perfekt samspil, altså!
HELLA er specialist i vakuumpumper og elektroniske bremsepedaler samt den tilhørende sensorteknologi. Pedalfølelsen kan endog styres dynamisk ved hjælp af hydraulikventiler eller dæmpningsenheder (simulatorer).
Elbiler: Specielle bremseklodser, specielle bremseskiver
Ved første øjekast er der ingen forskel på bremseklodser og bremseskiver til forbrændingsmotor- og elbiler. Layoutet er det samme. Men bilproducenterne tilpasser hele tiden specifikationerne for elbiler. For bremseklodserne er der fokus på støjsvage og vibrationssvage klodser (NVH = Noise, Vibration, Harshness ). Nogle gange er bremseklodserne også udformet "slankere": De har en mindre og tyndere friktionsflade, hvilket skyldes den lavere brugsfrekvens. Desuden kan der spares materialer, hvilket er til gavn for miljøet.
I produktudviklingen fokuserer HELLA på miljøbeskyttelse og miljøkompatibilitet ud over optimal ydeevne. Bremseklodserne til el- og hybridbiler er f.eks. helt fri for kobber. Klodsernes kobberfri formel er ikke kun miljøvenlig, men også præcist udviklet til de respektive køretøjstyper, bremsesystemer, motorydelse, kørselsbelastninger og bremseegenskaber. De har en højere kompressibilitet og generelt højere friktionskoefficienter. På grund af den lavere brugsfrekvens skal bremseklodserne også fungere optimalt, når de er kolde. HELLA tester egenskaberne i koncernens eget forsknings- og udviklingscenter for friktionskoefficient, pedaltryk og slid i varm tilstand. Derudover overgår bremseklodserne den gældende ECE R90-regulering.
Specielt til meget kraftige el- og hybridkøretøjer tilbyder HELLA kraftige bremseskiver med højt kulstofindhold. Det øgede kulstofindhold giver hurtigere varmeafledning også i ekstreme situationer og dermed optimal bremseevne. Bremseskiverne sikrer også lav fading, reduceret bremsestøj, mindre kast for skiverne og øget bremsekomfort. For at forhindre korrosion er bremseskiverne belagt med en vandbaseret lak. I øvrigt kan de monteres straks på værkstedet, uden at skulle fjerne beskyttende olie.
Bremsevæske med højt tørt og vådt kogepunkt til elektriske køretøjer
Selvom elektromekaniske aktuatorer har været brugt i elektriske parkeringsbremser (EPB) i lang tid, og køretøjer med rent elektrisk betjente bremser allerede testes, er friktionsbremsesystemet i elektriske køretøjer stadig hydraulisk aktiveret. Med DOT 5.1 EH udvikler HELLA derfor en særlig glykolbaseret bremsevæske til elektriske køretøjer. Den vil være kendetegnet ved høje tør- og våd-kogepunkter på henholdsvis mindst 260 °C og 180 °C, lav ledningsevne, høj korrosionsbeskyttelse og en lav viskositet på maksimalt 750 cSt ved -40 °C. Det betyder, at bremsevæsken vil overgå næsten alle gældende specifikationer for de allerede kendte bremsevæsker fra DOT 3 til DOT 5.1 og dermed vil være optimalt egnet til de høje krav, som den indbyggede elektronik i nutidens elbiler stiller. Accelerationerne uden afbrydelser i drejningsmomentet sikrer, at elbiler når høje hastigheder på meget kort tid. At komme hurtigt tilbage til stilstand fra disse hastigheder kræver en tilsvarende høj bremseevne, som til enhver tid sikres af den nye bremsevæskes tør- og våd-kogepunkt, der ligger over gennemsnittet.
Bremsesystemet på bagakslen af en Tesla. En kombination af hydraulisk bremse med en elektrisk parkeringsbremse (EPB).
Euro 7 og emission af bremsestøv fra elbiler: Ny testprocedure
Med indførelsen af de nye Euro 7-emissionskrav fra 2025 skal producenter af bremseklodser til personbiler også registrere partikelemissioner og overholde de pågældende grænseværdier. Disse krav vil gælde for både køretøjer med forbrændingsmotorer og for el- og hybridkøretøjer. Det centrale forhold her er samspillet mellem friktionsparterne "bremseklods" og "bremseskive". Det afhænger i høj grad af materialesammensætningen og det dynamiske samspil i løbet af bremsekomponenternes livscyklus. For at reducere emissionerne af dette fine støv anvender HELLA og TMD Friction miljøvenlige blandinger til belægningerne.
Selve målingen af emissionerne er ikke nogen enkel opgave, især fordi de målte værdier skal være reproducerbare og sammenlignelige. For at sikre, at måleresultaterne kan overføres til kørsel i den virkelige verden, blev der derfor udviklet en ensartet WLTP-testprocedure (Worldwide Harmonised Light Vehicles Test Procedure). Denne cyklus blev defineret ved hjælp af reelle køretøjsdata og afspejler forskellige driftspunkter for bremserne over en længere periode. Det sikrer en reproducerbar registrering af bremsesliddet. Med denne WLTP-bremsecyklus skal bremseemissionerne fremover måles ensartet på prøvestande. Desuden er det afgørende at simulere de enkelte bilmodeller nøjagtigt på prøvestanden. For eksempel har kombinationen af bremseklods og bremseskive, men også køretøjets vægt og vægtfordeling indflydelse på slidforløbet.
Summa summarum: Bremser i elektriske køretøjer - en ren affære!
Afslutningsvis kan man sige, at elbiler i sig selv producerer betydeligt færre emissioner. Det betyder ikke blot en fuldstændig eliminering af udstødningsgasser fra motoren, men også lavere støjudvikling og en konstruktivt betinget markant lavere udledning af bremsestøv på grund af den høje andel af genvinding af bremseenergi (rekuperation). Støjsvag acceleration, støjsvag bremsning - en ren affære!