Hamulce w pojazdach elektrycznych są naszpikowane technologią
Pojazdy elektryczne stawiają szczególne wymagania przed układem hamulcowym. Pojazdy są cięższe ze względu na baterie, momenty obrotowe są wyższe, a przyspieszenie większe. Można by sądzić, że powoduje to zwiększone zużycie tarcz hamulcowych i klocków hamulcowych podczas hamowania. Z jednej strony tak, ale w autach elektrycznych znacznie rzadziej korzysta się z hamulców mechanicznych, w porównaniu do samochodów z silnikami spalinowymi. Słowo kluczowe: hamowanie regeneracyjne. W zależności od sytuacji hamowanie pojazdu elektrycznego jest realizowane lub przynajmniej częściowo wspomagane przez funkcję generatora silnika elektrycznego poprzez odzyskiwanie energii (rekuperację). Zdaniem ekspertów samochody elektryczne wymagają o około jedną piątą mniej hamowania. Klocki hamulcowe nie ulegają zatem zwiększonemu zużyciu. Wręcz przeciwnie: Ponieważ dwa elementy cierne, klocki hamulcowe i tarcza hamulcowa, nie są stale obciążane, klocki starzeją się szybciej i mogą ulec zeszkleniu. Na tarczach hamulcowych może tworzyć się rdza. Powoduje to wibracje i nietypowe odgłosy, takie jak skrzypienie lub zgrzytanie.
Jest to interesująca kwestia, ponieważ takie odgłosy są szczególnie dobrze słyszalne w samochodach elektrycznych, ze względu na cichą pracę silnika elektrycznego, a tym samym pogarszają akustyczny komfort jazdy. Ponadto skuteczność hamowania może się zmniejszyć, gdy trzeba gwałtownie „dać po hamulcach”. „Rzadsze używanie konwencjonalnych hamulców może prowadzić do problemów z autami elektrycznymi” – mówi Jannis Dörhöfer, specjalista ds. nowej mobilności w niemieckim stowarzyszeniu TÜV. „Jeśli klocki hamulcowe nie są wystarczająco i regularnie podgrzewane, właściwości materiału mogą ulec pogorszeniu”. Rezultatem jest zmniejszenie współczynnika tarcia, a tym samym gorszy efekt hamowania. „Regularna kontrola i konserwacja układu hamulcowego jest zatem zalecana w przypadku pojazdów elektrycznych.”
Z tego powodu HELLA Pagid (spółka joint venture HELLA i TMD Friction) ma w swojej ofercie specjalne klocki i tarcze hamulcowe do pojazdów elektrycznych. Zostały one zaprojektowane specjalnie z myślą o tych szczególnych warunkach i zapewniają skuteczność hamowania oraz komfort pomimo „przerw na odpoczynek”. Pokrycie rynku części zamiennych wynosi obecnie już ponad 90 procent klocków hamulcowych do pojazdów elektrycznych i hybrydowych oraz 85 procent tarcz hamulcowych.
Bezpieczne hamowanie w pojazdach elektrycznych wymaga złożonej interakcji
Pojazdy elektryczne hamują przy użyciu klasycznego układu hamulcowego i funkcji rekuperacji. W wielu sytuacjach podczas jazdy po naciśnięciu pedału hamulca i przy hamowaniu silnikiem pojazd hamuje całkowicie bez hamulca mechanicznego. To, co brzmi prosto, wymaga jednak bardzo złożonej interakcji komponentów elektrycznych i hydraulicznych. Delikatne zwalnianie podczas jazdy z górki, przed skrzyżowaniem czy gwałtowne hamowanie awaryjne w niebezpiecznej sytuacji? Elektromechanika musi natychmiast rozpoznać życzenie kierowcy.
Samochody elektryczne hamują nie tylko za pomocą klasycznego układu hamulcowego. Hamowanie jest wspomagane, a w niektórych przypadkach nawet całkowicie zastępowane przez rekuperację (hamowanie regeneracyjne).
Kluczową rolę odgrywają elektromechaniczne wspomaganie hamulców z akumulatorem ciśnienia, elektryczna pompa próżniowa i czujnik pedału hamulca. W zależności od wymagań, tj. w zależności od położenia pedału hamulca i nacisku na pedał hamulca, sterownik hamulca oblicza niezbędną siłę hamowania w milisekundach. Powyżej pewnej siły hamowania wspomaganie hamulców aktywuje hamulce mechaniczne (w zależności od pojazdu i ustawień). Do tego dochodzi inteligentne sterowanie ABS i ESP, a także integracja systemów wspomagających kierowcę, takich jak asystent hamowania awaryjnego. Zaleta: Podwójny układ hamulcowy (brake blending = mieszane sterowanie hamulcami) można kontrolować niezwykle precyzyjnie, interwencja hamulca jest zawsze optymalnie dozowana. Idealne połączenie!
HELLA jest specjalistą w dziedzinie pomp próżniowych i elektronicznych pedałów hamulca, a także odpowiednich czujników. Czucie pedału może być regulowane dynamicznie przez zawory hydrauliczne lub jednostki amortyzujące (symulatory).
Pojazdy elektryczne: Specjalne klocki hamulcowe, specjalne tarcze hamulcowe
Zasadniczo na pierwszy rzut oka nie ma różnic między klockami i tarczami hamulcowymi do samochodów spalinowych i elektrycznych. Z wyglądu są bardzo podobne. Jednak producenci pojazdów stale dostosowują specyfikacje samochodów elektrycznych. W przypadku klocków hamulcowych nacisk kładziony jest na ciche klocki o niskim poziomie wibracji (NVH = Noise, Vibration, Harshness). Czasami klocki hamulcowe są również „smuklejsze”: Mają mniejszą i cieńszą powierzchnię cierną, co wynika z mniejszej częstotliwości używania. Ponadto można zaoszczędzić materiał, co jest korzystne dla środowiska.
Podczas opracowywania produktów HELLA Pagid koncentruje się nie tylko na optymalnej wydajności, ale także na ochronie środowiska. Na przykład klocki hamulcowe do pojazdów elektrycznych i hybrydowych nie zawierają miedzi. Formuła klocków hamulcowych bez zawartości miedzi jest nie tylko przyjazna dla środowiska, ale także dostosowana do określonych modeli pojazdów, układów hamulcowych, mocy silnika, obciążeń eksploatacyjnych oraz charakterystyki hamowania. Mają one wyższą ściśliwość i zazwyczaj wyższe współczynniki tarcia. Ze względu na mniejszą częstotliwość używania, klocki hamulcowe muszą działać optymalnie również wtedy, gdy są zimne. HELLA Pagid testuje ich parametry we własnym centrum badawczo-rozwojowym, badając współczynnik tarcia, nacisk na pedał i zużycie na gorąco. Ponadto klocki hamulcowe przewyższają obowiązujące przepisy ECE R90.
HELLA Pagid oferuje wysokowęglowe tarcze hamulcowe o dużej wytrzymałości, szczególnie do pojazdów elektrycznych i hybrydowych o dużej mocy. Zwiększona zawartość węgla umożliwia szybsze odprowadzanie ciepła nawet w ekstremalnych sytuacjach, a tym samym optymalną skuteczność hamowania. Tarcze hamulcowe zapewniają również niski współczynnik tarcia, zmniejszony hałas podczas hamowania, mniejszą liczbę uderzeń w tarcze i zwiększony komfort hamowania. Aby zapobiec korozji, tarcze hamulcowe są pokryte farbą na bazie wody. Nawiasem mówiąc, można je montować w warsztacie natychmiast po wyjęciu z opakowania, bez konieczności usuwania oleju ochronnego.
Płyn hamulcowy o wysokiej temperaturze wrzenia na sucho i mokro dla pojazdów elektrycznych
Chociaż siłowniki elektromechaniczne są od dawna stosowane w elektrycznych hamulcach postojowych, a pojazdy z hamulcami sterowanymi wyłącznie elektrycznie są już testowane, hamulce cierne w pojazdach elektrycznych są nadal sterowane hydraulicznie. DOT 5.1 EH firmy HELLA Pagid to specjalny płyn hamulcowy na bazie glikolu do pojazdów elektrycznych. Ma charakteryzować się wysoką temperaturą wrzenia na sucho i mokro, wynoszącą odpowiednio co najmniej 260°C i 180°C, niską przewodnością, wysoką ochroną antykorozyjną i niską lepkością wynoszącą maksymalnie 750 cSt w temperaturze -40°C. Oznacza to, że płyn hamulcowy przekracza prawie wszystkie obowiązujące specyfikacje popularnych już płynów hamulcowych od DOT 3 do DOT 5.1, a tym samym jest optymalnie przystosowany do wysokich wymagań elektroniki pokładowej dzisiejszych pojazdów elektrycznych. Przyspieszenia bez utraty momentu obrotowego sprawiają, że samochody elektryczne osiągają wysokie prędkości w bardzo krótkim czasie. Ponowne szybkie zatrzymanie się przy tych prędkościach wymaga odpowiednio wysokiej skuteczności hamowania, która jest zapewniona przez cały czas dzięki ponadprzeciętnej temperaturze wrzenia na sucho i mokro nowego płynu hamulcowego.
Układ hamulcowy na tylnej osi Tesli. Połączenie hamulca hydraulicznego z elektrycznym hamulcem postojowym.
Euro 7 i emisja pyłu hamulcowego w samochodach elektrycznych: Nowa procedura testowa
Wraz z wprowadzeniem od 2025 r. nowych przepisów dotyczących emisji spalin Euro 7, producenci klocków hamulcowych do samochodów osobowych muszą również rejestrować emisje cząstek stałych i przestrzegać odpowiednich wartości. Rozporządzenie to ma mieć zastosowanie do pojazdów z silnikami spalinowymi, a także do pojazdów elektrycznych i hybrydowych. Głównym aspektem jest tutaj interakcja partnerów tarcia „klocka” i „tarczy”. Zależy to w dużej mierze od składu materiału i dynamicznej interakcji w całym cyklu życia elementów hamulca. Aby zmniejszyć ilość drobnego pyłu, HELLA Pagid i TMD Friction stosują przyjazne dla środowiska mieszanki okładzin.
Sam pomiar emisji nie jest prostym przedsięwzięciem, zwłaszcza że mierzone wartości muszą być powtarzalne i porównywalne. Aby zapewnić, że wyniki pomiarów można przenieść na rzeczywiste warunki jazdy, opracowano jednolitą procedurę testową WLTP (Worldwide Harmonised Light Vehicles Test Procedure). Cykl ten został zdefiniowany przy pomocy rzeczywistych danych pojazdu i mapuje różne punkty pracy hamulca w dłuższym okresie czasu. Zapewnia to powtarzalny zapis ścierania hamulca. Dzięki cyklowi hamowania WLTP emisje podczas hamowania będą w przyszłości mierzone jednolicie na stanowiskach testowych. Ponadto kluczowe znaczenie ma dokładne odwzorowanie danego modelu pojazdu na stanowisku testowym. Na zużycie wpływa na przykład kombinacja klocka hamulcowego i tarczy hamulcowej, a także masa pojazdu i jej rozkład.
Wniosek: Hamulce w pojazdach elektrycznych – czysta sprawa!
Podsumowując można stwierdzić, że pojazdy elektryczne same w sobie powodują znacznie mniej emisji. Oznacza to nie tylko całkowitą eliminację spalin z silnika, ale także niższy poziom hałasu i dużo mniejsze emisje pyłu hamulcowego dzięki proporcjonalnemu odzyskiwaniu energii hamowania (rekuperacji). Ciche przyspieszanie, ciche hamowanie – czysta sprawa!