Os travões dos veículos elétricos estão repletos de tecnologia
Os veículos elétricos colocam desafios interessantes ao sistema de travagem. Devido às baterias, os veículos são mais pesados, os binários mais elevados, a aceleração mais intensa. Seria de esperar que todas estas características provocassem um maior desgaste dos discos e dos calços de travão, durante a travagem. Por um lado, sim, mas os travões mecânicos são utilizados significativamente menos vezes, em comparação com os carros equipados com motor de combustão. Palavra-chave: travagem regenerativa. Dependendo da situação de marcha, a desaceleração do veículo elétrico é conseguida ou, pelo menos, parcialmente suportada pela função geradora da(s) máquina(s) elétrica(s), através da recuperação de energia (recuperação). Os especialistas registam cerca de um quinto menos de travagens nos automóveis elétricos. Isto significa, portanto, que os calços de travão não estão expostos a um maior desgaste. Antes pelo contrário: uma vez que os dois componentes de fricção, isto é, os calços de travão e o disco de travão, não estão sob permanente esforço, os calços tendem a envelhecer mais rapidamente e podem vitrificar. Os discos de travão, por sua vez, podem enferrujar. As consequências são vibrações e ruído como, por exemplo, chiar e ruído de fricção.
Este é um ponto interessante, uma vez que estes ruídos surgem especialmente nos automóveis elétricos que, graças ao silencioso motor elétrico, prejudicam o conforto acústico da condução. Além disso, o desempenho dos travões pode diminuir substancialmente, durante travagens bruscas e de emergência. "A utilização reduzida dos travões convencionais pode causar problemas nos automóveis elétricos", afirma Jannis Dörhöfer, responsável pela New Mobility na associação alemã TÜV. "Se os calços de travão não forem aquecidos suficiente e regularmente, as propriedades do material podem ser afetadas." O resultado é uma redução do coeficiente de fricção e, consequentemente, uma redução do desempenho de travagem. "Assim sendo, recomenda-se uma inspeção e manutenção regular do sistema de travagem de veículos elétricos."
Por estas razões, a HELLA (uma joint venture entre a HELLA e a TMD Friction) tem no seu programa calços de travão e discos de travão especiais para veículos elétricos. Estes foram especialmente desenvolvidos para fazer frente a estas condições especiais e garantem desempenho e conforto de travagem, mesmo após longos "períodos de inatividade". Atualmente, a cobertura do mercado no Aftermarket já ascende a mais de 90% dos calços de travão para veículos elétricos e híbridos e a cerca de 85% dos discos de travão.
A travagem segura dos veículos elétricos exige uma interação complexa de múltiplos componentes
Os veículos elétricos desaceleram com o sistema de travagem convencional e com a função de recuperação. Em muitas situações de marcha, quando o pedal do travão é premido, o veículo trava sem recorrer ao travão mecânico e o mesmo também acontece autonomamente no modo de desaceleração. Contudo, o que parece simples requer uma interação altamente complexa dos componentes elétricos e hidráulicos. Desaceleração suave numa descida, num cruzamento ou uma travagem de emergência numa situação de perigo? O sistema eletromecânico tem de identificar imediatamente a vontade do condutor.
Os automóveis elétricos não desaceleram apenas com o sistema de travagem convencional. A desaceleração é apoiada pela recuperação (travagem regenerativa) e, em alguns casos, até é mesmo substituída.
Um papel central é desempenhado por um servofreio eletromecânico com acumulador de pressão, uma bomba de vácuo elétrica e pelo sensor do pedal do travão. Consoante a necessidade, ou seja, dependendo da posição e da pressão exercida sobre o pedal do travão, o módulo de comando do travão calcula a força de travagem necessária em milissegundos. A partir de uma determinada força de desaceleração de travagem, o servofreio ativa os travões mecânicos (tendo em consideração o veículo e as configurações). A isto junta-se o controlo inteligente do ABS e do ESP, bem como a integração de sistemas de assistência à condução, como o assistente de travagem de emergência. A vantagem: o sistema de travagem duplo (Brake-Blending = controlo misto dos travões) pode ser controlado com extrema precisão e a intervenção dos travões é sempre doseada de forma ideal. Por outras palavras, uma interação perfeita!
A HELLA é especialista em bombas de vácuo e em pedais de travão eletrónicos, bem como na respetiva tecnologia de sensores. A sensação e resposta do pedal transmitida ao condutor pode até ser regulada dinamicamente por válvulas hidráulicas ou por unidades de amortecimento (simuladores).
Veículos elétricos: calços de travão especiais, discos de travão especiais
Por norma, à primeira vista, não existem diferenças entre os calços de travão e os discos de travão dos veículos de combustão e elétricos. O design é semelhante. Contudo, os cadernos de encargos dos veículos elétricos estão em constante alteração e adaptação por parte dos fabricantes de automóveis. No caso dos calços de travão, o foco está na redução do ruído e da vibração (ruído, vibração, rugosidade, NVH = Noise, Vibration, Harshness). Por vezes, os calços de travão são também “mais finos”: estes dispõem de uma superfície de fricção mais pequena e mais fina, o que se deve à menor frequência de utilização. Além disso, é possível poupar material, o que é benéfico para o ambiente.
No desenvolvimento de produtos, a HELLA aposta na proteção ambiental, no baixo impacto ambiental e num desempenho excecional. Assim, por exemplo, os calços de travão destinados aos veículos elétricos e híbridos não contêm cobre. A fórmula dos calços de travão sem cobre reduz apenas o impacto ambiental, mas também é especialmente adaptada aos respetivos tipos de veículos, sistemas de travagem, desempenho do motor, cargas de condução e características de travagem. Estes dispõem de maior compressibilidade e tendem a ter valores de fricção mais elevados. Devido à menor frequência de utilização, os calços de travão também têm de apresentar elevados níveis de desempenho em estado frio. A HELLA testa as propriedades, tais como coeficiente de fricção, pressão do pedal e desgaste térmico, no seu centro de investigação e de desenvolvimento. Além disso, as características de desempenho dos calços de travão superam os requisitos estipulados pelo regulamento ECE R90.
A HELLA oferece discos de travão de alto desempenho e com elevado teor de carbono, especialmente desenvolvidos para veículos elétricos e híbridos de alta potência. O aumento do teor de carbono permite uma dissipação mais rápida do calor, mesmo em situações extremas e, consequentemente, um desempenho de travagem otimizado. Os discos de travão também garantem o aumento da resistência do material, menos ruído de travagem, menos impactos nos discos e maior conforto de travagem. Para evitar corrosão, os discos de travão são revestidos com um esmalte à base de água. Além disso, estes podem ser instalados imediatamente na oficina, não sendo necessário remover qualquer óleo protetor.
Líquidos dos travões com ponto de ebulição seco e húmido elevado para veículos elétricos
Apesar de os atuadores eletromecânicos serem utilizados há já muito tempo nos travões de estacionamento elétricos (EPB) e de já estarem a ser testados em veículos com travões puramente elétricos, o sistema de travões de fricção dos veículos elétricos continua a ser acionado hidraulicamente. Por isso, a HELLA desenvolveu com o DOT 5.1 EH um líquido de travões especial, à base de glicol para veículos elétricos. O fluido caracteriza-se por pontos de ebulição secos e húmidos elevados de pelo menos 260 °C e 180 °C, baixa condutividade, elevada proteção contra a corrosão, bem como uma baixa viscosidade máxima de 750 cSt a -40 °C. Assim, o líquido dos travões supera quase todas as especificações aplicáveis aos líquidos dos travões, de DOT 3 a DOT 5.1, devendo assim estar preparado para as elevadas exigências da eletrónica de bordo dos veículos elétricos atuais. As acelerações sem perda de binário permitem aos automóveis elétricos atingir velocidades elevadas em muito pouco tempo. Para garantir a travagem, isto é, a paragem rápida do veículo que circula a alta velocidade, é necessária uma elevada performance de travagem, a qual é assegurada por um ponto de ebulição seco e húmido acima da média, do novo líquido dos travões.
Sistema de travagem no eixo traseiro de um Tesla. Uma combinação de travão hidráulico com travão de estacionamento elétrico (EPB).
Euro-7 e as emissões do pó de travagem nos automóveis elétricos: novo método de ensaio
Com a introdução do novo regulamento de emissões de gases de escape Euro-7, a partir de 2025, os fabricantes de calços de travão para veículos ligeiros de passageiros terão também de registar as emissões de partículas e cumprir os valores correspondentes. Este regulamento aplica-se a veículos com motores de combustão, bem como a veículos elétricos e híbridos. Neste caso, o aspeto central reside na interação dos componentes de fricção: "calço" e "disco". Este depende fortemente da composição do material e da interação dinâmica ao longo do ciclo de vida dos componentes dos travões. Para reduzir estas poeiras finas, a HELLA e a TMD Friction apostam em materiais de baixo impacto ambiental.
Contudo, a medição das emissões não é uma tarefa simples, uma vez que os valores medidos têm de ser reproduzíveis e comparáveis. Para garantir que os resultados das medições possam ser comparados aos das condições reais na estrada, foi desenvolvido um método de ensaio WLTP (Worldwide Harmonised Light Vehicles Test Procedure) harmonizado. Este ciclo foi definido com base em dados reais do veículo e mapeia vários pontos de funcionamento do travão, durante um período de tempo mais longo. Este garante um registo reproduzível do desgaste dos travões. Com este ciclo de travagem WLTP, no futuro, as emissões dos travões deverão ser passiveis de uma medição uniforme nos bancos de ensaio. Além disso, é crucial representar com precisão o respetivo modelo de veículo no banco de ensaio. Por exemplo, a combinação dos calços do travão e discos de travão, mas também o peso do veículo e a distribuição do peso influenciam o comportamento de desgaste.
Conclusão: travões nos veículos elétricos — um sistema aprimorado!
Em conclusão, pode dizer-se que os veículos elétricos produzem significativamente menos emissões. Esta redução não abrange apenas a eliminação completa dos gases de escape do motor, mas também a redução do ruído e das emissões de poeiras de travagem, graças à recuperação proporcional da energia de travagem (recuperação). Aceleração silenciosa, travagem silenciosa — um sistema aprimorado!