Los frenos de los vehículos eléctricos incorporan mucha tecnología
Los vehículos eléctricos tienen exigencias especiales respecto al sistema de frenado. Los vehículos son más pesados debido a las baterías, los pares de giro son mayores, la aceleración más fuerte. Se podría pensar que esto provoca un mayor desgaste de los discos y las pastillas de freno en caso de frenado. Por un lado es cierto, pero los frenos mecánicos se aplican mucho menos en comparación con los vehículos con motor de combustión debido al sistema. Palabra clave: frenado regenerativo. Dependiendo de la situación de funcionamiento, la desaceleración del vehículo eléctrico se realiza, al menos parcialmente, mediante la función de generador del motor o de los motores eléctricos gracias a la recuperación de energía (recuperación). Los expertos hablan de casi un 20 % menos de intervenciones de los frenos en los vehículos eléctricos. Por lo tanto, las pastillas de freno no están expuestas a un mayor desgaste. Es más bien lo contrario: Dado que los dos componentes de fricción, las pastillas y el disco de freno no se utilizan de forma permanente, las pastillas tienden a envejecer más rápidamente y pueden vitrificarse. Se puede formar óxido en los discos de freno. Las consecuencias son vibraciones relacionadas con el material y emisiones de ruido como chirridos o ruidos de rozamiento.
Este es un punto interesante, ya que esos ruidos se escuchan más sobre todo en los vehículos eléctricos debido al silencioso motor eléctrico, y merman así el confort acústico de la conducción. Además, el rendimiento de frenado puede disminuir cuando hay que pisar bruscamente el pedal del freno. "El menor uso de los frenos convencionales puede crear problemas en los vehículos eléctricos", comenta Jannis Dörhöfer, responsable de Nueva Movilidad de la asociación alemana TÜV. "Si las pastillas de freno no se calientan lo suficiente y de forma regular, esto puede perjudicar las propiedades del material". El resultado es una reducción del coeficiente de fricción y, por consecuencia, un efecto de frenado desmejorado. "Por eso se recomienda realizar una inspección y un mantenimiento periódicos del sistema de frenado de los vehículos eléctricos".
Por este motivo, HELLA incluye en su gama de productos pastillas y discos de freno especiales para vehículos eléctricos. Estos se han diseñado especialmente para estas condiciones marco particulares y garantizan el rendimiento y el confort de frenado a pesar de las "pausas". En la actualidad, la cobertura del mercado posventa supera ya el 90 % en las pastillas de freno para vehículos eléctricos e híbridos y el 85 % en los discos de freno.
El frenado seguro requiere en los vehículos eléctricos una interacción compleja
Los vehículos eléctricos se desaceleran mediante el sistema de frenado clásico y la función de recuperación. En muchas situaciones de conducción el vehículo frena cuando se acciona el freno, y durante la fase de desaceleración lo hace sin el freno mecánico. Si bien esto suena sencillo, requiere una interacción muy compleja de los componentes eléctricos e hidráulicos. ¿Una desaceleración suave al conducir cuesta abajo o delante de un cruce, o frenada de emergencia brusca en una situación peligrosa? La electromecánica debe reconocer inmediatamente el deseo del conductor.
Los vehículos eléctricos no desaceleran solo mediante el sistema de frenado clásico. La desaceleración es reforzada por la recuperación (frenado regenerativo), que en algunos casos incluso la sustituye por completo.
Un servofreno electromecánico con acumulador de presión, una bomba de vacío eléctrica y el codificador del pedal de freno juegan un papel central. En función de los requerimientos, es decir, dependiendo de la posición del pedal de freno y de la presión sobre el mismo, la unidad de control del freno calcula la fuerza de frenado necesaria en milisegundos. A partir de 0,25 g aprox., el servofreno activa los frenos mecánicos (en función del vehículo y de los ajustes). A esto se suma el control inteligente del ABS y del ESP, así como la integración de sistemas de asistencia al conductor, como el asistente de frenada de emergencia. La ventaja: El sistema de freno doble (brake blending = control de freno mixto) puede controlarse de forma extremadamente precisa, la intervención del freno siempre se dosifica de forma óptima. Es decir, que hay una interacción perfecta.
HELLA es especialista en bombas de vacío y pedales de freno electrónicos, así como en la correspondiente tecnología de sensores. La sensación del pedal puede incluso regularse dinámicamente mediante válvulas hidráulicas o unidades de amortiguación (simuladores).
Vehículos eléctricos: pastillas de freno especiales, discos de freno especiales
A primera vista no hay diferencias entre las pastillas y los discos de freno para coches de combustión y eléctricos. La disposición es similar. Sin embargo, los fabricantes de vehículos adaptan constantemente las especificaciones de los vehículos eléctricos. En el caso de las pastillas de freno, la atención se centra en las pastillas silenciosas y de baja vibración (ruido, vibración, aspereza, NVH = Noise, Vibration, Harshness). En algunas ocasiones, las pastillas de freno también se diseñan "más delgadas", tienen una superficie de fricción más pequeña y fina debido a la menor frecuencia de uso. Además, se puede ahorrar material, lo que favorece al medio ambiente.
En el desarrollo de sus productos, HELLA se centra en la protección del medioambiente y en la compatibilidad medioambiental, al igual que en un rendimiento óptimo. Las pastillas de freno de los vehículos eléctricos e híbridos, por ejemplo, no contienen cobre. La composición libre de cobre de las pastillas de freno no es solo favorable para el medio ambiente, sino que además está adaptada con exactitud a cada tipo de vehículo, instalación de frenos, potencia del motor, a la carga en circulación y las características de frenada. Tienen una mayor compresibilidad y tienden a tener coeficientes de fricción más elevados. Debido a la menor frecuencia de uso, las pastillas de freno también deben funcionar de forma óptima cuando están frías. HELLA prueba características como el valor de fricción, la presión sobre el pedal y el desgate en caliente. Además, las pastillas de freno superan la regulación ECE R90 vigente.
Especialmente para vehículos eléctricos e híbridos muy potentes, HELLA ofrece discos de freno con un alto contenido en carbono para el servicio pesado. El mayor contenido de carbono permite una rápida disipación del calor incluso en situaciones extremas y con ello, una potencia de frenada óptima. Los discos también garantizan un debilitamiento reducido y menos ruido de frenado, para lograr menos golpes del disco y un mayor confort de frenado. Para prevenir la corrosión, los discos de freno se recubren con una pintura al agua. Asimismo, pueden instalarse inmediatamente en el taller, sin necesidad de retirar el aceite protector.
Líquido de frenos con alto punto de ebullición en seco y en húmedo para vehículos eléctricos
Si bien ya hace mucho que se utilizan actuadores electromecánicos en el freno de estacionamiento eléctrico (EPB) y ya se están probando vehículos con frenos de accionamiento puramente eléctrico, el sistema de frenos de fricción de los vehículos eléctricos sigue siendo de accionamiento hidráulico. Con DOT 5.1 EH, HELLA ofrece un líquido de frenos especial a base de glicol para vehículos eléctricos. Este debe caracterizarse por elevados puntos de ebullición en seco y en húmedo de al menos 260 °C y 180 °C respectivamente, una baja conductividad, una alta protección contra la corrosión y una baja viscosidad de, como máximo, 750 cSt a -40 °C. Esto significa que el líquido de frenos supera casi todas las especificaciones vigentes de los líquidos de frenos habituales, desde el DOT 3 hasta el DOT 5.1, y está óptimamente preparado para las altas exigencias de la electrónica de a bordo de los vehículos eléctricos actuales. Las aceleraciones sin pérdida del par de giro garantizan que los vehículos eléctricos alcancen altas velocidades en muy poco tiempo. Para volver a detenerse rápidamente desde estas velocidades se requiere un rendimiento de frenado correspondientemente alto, que queda garantizado en todo momento por el sumamente alto punto de ebullición en seco y en húmedo del nuevo líquido de frenos.
Sistema de frenos en el eje trasero de un Tesla. Una combinación de un freno hidráulico con un freno de estacionamiento eléctrico (EPB).
Euro 7 y emisiones de polvo de frenos en vehículos eléctricos: Nuevo procedimiento de ensayo
Con la introducción de la nueva normativa de gases de escape Euro 7 a partir de 2025, los fabricantes de pastillas de freno para turismos deben registrar también las emisiones de partículas de polvo fino y respetar los valores correspondientes. Esta normativa se aplicará tanto a los vehículos con motor de combustión interna como a los eléctricos e híbridos. El aspecto central aquí es la interacción de los componentes de fricción "pastilla" y "disco". Un factor importante es la composición del material y la interacción dinámica a lo largo del ciclo de vida de los componentes del freno. Para reducir este polvo fino, HELLA apuesta por mezclas de componentes de las pastillas compatibles con el medioambiente.
La medición de las emisiones en sí no es una tarea fácil, sobre todo porque los valores medidos deben poderse reproducir y comparar. Para garantizar que los resultados de las mediciones puedan aplicarse en la conducción real, se desarrolló un procedimiento de ensayo uniforme, el WLTP (Worldwide Harmonised Light Vehicles Test Procedure). Este ciclo se definió mediante datos reales del vehículo y representa varios puntos de funcionamiento del freno durante un periodo de tiempo más largo. Esto garantiza que se pueda reproducir el registro de la abrasión del freno. Con este ciclo de frenado WLTP, las emisiones de frenado se medirán en el futuro de manera uniforme en los bancos de pruebas. Además, es decisivo representar con precisión el modelo de vehículo correspondiente en el banco de pruebas. Por ejemplo, la combinación de pastilla y disco de freno, pero también el peso del vehículo y la distribución del peso influyen en el comportamiento del desgaste.
Conclusión: Frenos en vehículos eléctricos: ¡un componente limpio!
Resumiendo, puede decirse que los vehículos eléctricos producen por sí solos muchas menos emisiones. Esto no solo se refiere a la eliminación completa de los gases de escape del motor, sino también a la menor generación de ruido y a las emisiones de polvo de freno significativamente más bajas relacionadas con el sistema, debido a la recuperación proporcional de la energía de frenado (recuperación). Acelerar y frenar de forma silenciosa: ¡un asunto limpio!
