Trends

Bremsen in Elektroautos stecken voller Technik

Elektro-Autos stellen besondere Anforderungen an die Bremsanlage. Die Fahrzeuge sind aufgrund der Batterien schwerer, die Drehmomente sind höher, die Beschleunigung stärker. Dies verursacht beim Bremsvorgang einen erhöhten Verschleiß der Bremsscheiben und Beläge – müsste man meinen. Einerseits ja, doch die mechanischen Bremsen werden im Vergleich zu Autos mit Verbrennungsmotor systembedingt deutlich weniger betätigt. Stichwort: Regeneratives Bremsen. Die Verzögerung des E-Fahrzeugs wird je nach Betriebssituation über die Generatorfunktion der E-Maschine(n) durch Energie-Rückgewinnung (Rekuperation) bewerkstelligt oder zumindest anteilig unterstützt. Experten sprechen bei Elektroautos von rund einem Fünftel weniger Bremseingriffen. Die Bremsbeläge sind also keinem erhöhten Verschleiß ausgesetzt. Im Gegenteil: Da die beiden Reibpartner, die Bremsbeläge und die Bremsscheibe nicht permanent beansprucht werden, altern Beläge tendenziell rascher und können verglasen. Bei Bremsscheiben kann es zur Rostbildung kommen. Die Folge sind materialbedingte Vibrationen und Geräuschemissionen wie Quietschen oder Schleifen.

Ein interessanter Punkt, rücken derartige Geräusche doch speziell bei E-Autos aufgrund der leisen E-Maschine in den Vordergrund und beeinträchtigen so den akustischen Fahrkomfort. Zudem kann die Bremsperformance nachlassen, wenn man scharf in die ‚Eisen‘ steigen muss. „Die geringere Nutzung der herkömmlichen Bremsen kann bei E-Autos zu Problemen führen“, so Jannis Dörhöfer, Referent für New Mobility beim deutschen TÜV-Verband. „Werden die Bremsbeläge nicht ausreichend und regelmäßig erhitzt, können die Materialeigenschaften leiden.“ Die Folge seien eine Absenkung des Reibwertes und somit eine schlechtere Bremswirkung. „Eine regelmäßige Kontrolle und Wartung der Bremsanlage ist also bei Elektrofahrzeugen zu empfehlen.“
Aus diesen Gründen hat HELLA spezielle Bremsbeläge und Bremsscheiben für Elektrofahrzeuge im Programm. Sie sind eigens für diese besonderen Rahmenbedingungen ausgelegt und gewährleisten die Bremsleistung und den Bremskomfort trotz ‚Ruhepausen‘. Die Marktabdeckung beläuft sich im Aftermarket aktuell bereits auf über 90 Prozent an Bremsbelägen für Elektro- und Hybridfahrzeuge sowie 85 Prozent an Bremsscheiben.

Sicheres Bremsen mit Elektroautos erfordert komplexes Zusammenspiel

Elektroautos verzögern über die klassische Bremsanlage und die Rekuperier-Funktion. Das Fahrzeug bremst in vielen Fahrsituationen bei Betätigung der Bremse und im Schubbetrieb ganz ohne die mechanische Bremse ab. Was jedoch einfach klingt, setzt ein hochkomplexes Zusammenspiel der elektrischen und hydraulischen Komponenten voraus. Sanfte Verzögerung bei der Bergabfahrt, vor einer Kreuzung oder scharfe Notbremsung in einer Gefahrensituation? Die Elektromechanik muss den Fahrerwunsch sofort erkennen.

Mit der Einführung der neuen Euro-7 Abgasverordnung ab 2025 müssen Hersteller von Pkw-Bremsbelägen auch die Feinstaubemissionen erfassen und entsprechende Werte einhalten. Diese Verordnung soll sowohl für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor als auch für Elektro- und Hybridfahrzeuge gelten. Der zentrale Aspekt ist dabei das Zusammenspiel der Reibpartner ‚Belag‘ und ‚Scheibe‘. Es kommt stark auf die Materialzusammensetzung und die dynamische Interaktion über den Lebenszyklus der Bremskomponenten an. Um diesen Feinstaub zu reduzieren, setzt HELLA auf umweltverträgliche Belag-Mischungen.

Die Messung der Emissionen selbst ist kein einfaches Unterfangen, zumal die Messwerte reproduzierbar und vergleichbar sein müssen. Um sicherzustellen, dass sich die Messergebnisse auf den realen Fahrbetrieb übertragen lassen, wurde deshalb ein einheitliches WLTP-Testverfahren (Worldwide Harmonized Light Vehicles Test Procedure) entwickelt. Dieser Zyklus wurde mithilfe realer Fahrzeugdaten definiert und bildet über einen längeren Zeitraum verschiedene Betriebspunkte der Bremse ab. Dies gewährleistet eine reproduzierbare Erfassung des Bremsenabriebs. Mit diesem WLTP-Bremszyklus sollen zukünftig die Bremsemissionen auf Prüfständen einheitlich gemessen werden. Darüber hinaus ist es entscheidend, auf dem Prüfstand das jeweilige Fahrzeugmodell exakt abzubilden. So beeinflussen beispielsweise die Kombination aus Bremsbelag und Bremsscheibe, aber auch das Fahrzeuggewicht und die Gewichtsverteilung das Verschleißverhalten.

Bremsanlage an der Hinterachse eines Tesla. Eine Kombination aus hydraulischer Bremse mit einer elektrischen Parkbremse (EPB).

Bremsflüssigkeit mit hohem Trocken- und Nasssiedepunkt für Elektroautos

Obwohl elektromechanische Aktuatoren längst bei der Elektrischen Parkbremse (EPB) zum Einsatz kommen und Fahrzeuge mit reinen elektrisch betätigten Bremsen bereits getestet werden, wird die Reibbremsanlage bei E-Fahrzeugen nach wie vor hydraulisch betätigt. HELLA bietet mit der DOT 5.1 EH deshalb eine spezielle Bremsflüssigkeit auf Glykolbasis für Elektrofahrzeuge an. Sie soll sich durch hohe Trocken- und Nasssiedepunkte von mind. 260°C beziehungsweise 180°C, einer geringen Leitfähigkeit, einem hohen Korrosionsschutz sowie einer geringen Viskosität von maximal 750 cSt bei -40°C auszeichnen. Damit soll die Bremsflüssigkeit beinahe alle geltenden Spezifikationen der bereits gängigen Bremsflüssigkeiten von DOT 3 bis hin zu DOT 5.1 übertreffen und soll damit optimal für die hohen Ansprüche der Bordelektronik der heutigen E-Fahrzeuge gerüstet sein. Die Beschleunigungen ohne Drehmomentverlust sorgen dafür, dass E-Fahrzeuge hohe Geschwindigkeiten innerhalb kürzester Zeit erreichen. Aus diesen Geschwindigkeiten schnell wieder den Stillstand zu erreichen, erfordert eine entsprechend hohe Bremsperformance, die durch den überdurchschnittlich hohen Trocken- und Nasssiedepunkt der neuen Bremsflüssigkeit jederzeit sichergestellt ist.

Euro 7 und Bremsstaubemissionen bei Elektroautos: neues Prüfverfahren

Mit der Einführung der neuen Abgasverordnung Euro 7 ab 2025 müssen die Hersteller von Pkw-Bremsbelägen auch die Partikelemissionen erfassen und die entsprechenden Werte einhalten. Diese Regelung soll sowohl für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren als auch für Elektro- und Hybridfahrzeuge gelten. Zentraler Aspekt ist dabei das Zusammenspiel der Reibpartner „Belag“ und „Scheibe“. Sie hängt stark von der Materialzusammensetzung und ihrem dynamischen Zusammenspiel über den Lebenszyklus der Bremskomponenten ab. Um diesen Feinstaub zu reduzieren, setzt HELLA auf umweltverträgliche Bremsbelagmischungen.

Die Messung der Emissionen selbst ist kein einfaches Unterfangen, zumal die Messwerte reproduzierbar und vergleichbar sein müssen. Um die Übertragbarkeit der Messergebnisse auf reale Fahrbedingungen zu gewährleisten, wurde ein einheitliches WLTP (Worldwide Harmonised Light Vehicles Test Procedure) entwickelt. Dieser Zyklus wurde anhand realer Fahrzeugdaten definiert und bildet verschiedene Bremsenbetriebspunkte über einen längeren Zeitraum ab. Dies gewährleistet eine reproduzierbare Erfassung des Bremsenverschleißes. Künftig sollen die Bremsenemissionen einheitlich auf Prüfständen mit dem WLTP-Bremszyklus gemessen werden. Darüber hinaus ist es entscheidend, das jeweilige Fahrzeugmodell auf dem Prüfstand genau abzubilden. So beeinflussen beispielsweise die Kombination aus Bremsbelag und Bremsscheibe sowie das Fahrzeuggewicht und die Gewichtsverteilung das Verschleißverhalten.

Schlussfolgerung: Bremsen in Elektroautos - ziemlich gut!

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Elektroautos selbst deutlich weniger Emissionen verursachen. Das bedeutet nicht nur den vollständigen Wegfall der Abgase aus dem Motor, sondern auch eine geringere Geräuschentwicklung und deutlich geringere systembedingte Bremsstaubemissionen, dank der proportionalen Bremsenergierückgewinnung (Rekuperation). Leises Beschleunigen, leises Bremsen, ziemlich gut!