In einem
früheren Artikel über ein Kühlsystem für Flüssigkeitsbremsen habe ich die aktuelle Situation heute beschrieben. Wenn wir dieses System im Rahmen des klassischen ICE betrachten, ist die Entwicklung hier sehr begrenzt, aber mit dem Aufkommen zusätzlicher Bremskraft im Auto - Erholung bei Hybriden und Elektroautos - kann sich die Situation ändern.
Die Wiederherstellung erledigt den Großteil der Arbeit der Bremsmechanismen bei niedrigen und mittleren Lasten. Es ist kein Geheimnis, dass die Ressource der Bremsbeläge bei Elektrofahrzeugen gemäß den Servicevorschriften fast doppelt so hoch ist.
Es scheint, warum dann zu einem Elektrofahrzeug Flüssigkeitskühlung? Dies ist übergewichtig und es besteht die Gefahr von Flüssigkeitslecks! Solche Mängel bestimmten im Allgemeinen das Schicksal dieses Systems in der Vergangenheit für die Massenproduktion von Autos, aber im Fall eines Elektro-Hybridautos treten zusätzliche Faktoren auf.
Die erste und wahrscheinlich die wichtigste ist die Möglichkeit, beim Bremsen Wärme zu erzeugen und damit die Kabine zu heizen (ohne sie nutzlos an die Umwelt abzuleiten).
Dies wird natürlich das Problem der vollständigen Erwärmung der Kabine nicht lösen, sondern die Energiekosten der Hauptstromquelle senken. Selbst bei Hybridfahrzeugen wird durch die Möglichkeit der Erzeugung zusätzlicher Wärme Kraftstoff gespart. Hybridmotoren haben während des intermittierenden Betriebs Zeit, sich während des Betriebs des Elektromotors abzukühlen. Infolgedessen wird zusätzlicher Kraftstoff verbraucht, um die Betriebstemperatur zu erreichen.
Es ist kein Zufall, dass BMW immer ausgefeiltere Methoden zur Erhaltung der Motorwärme einsetzt. Auf die einstellbaren „Vorhänge“ der vorderen Lufteinlässe folgen in Kürze Beschichtungen, die den Motor in eine Art Thermoskanne verwandeln. Die Verringerung des Hubraums verschiebt das Problem „Wie kann der Motor gekühlt werden?“. in "Wie warm halten?"
Eine vielversprechende Option zur Energieeinsparung sind Wärmespeicher. Das Problem liegt hier hauptsächlich in der Energieintensität des Antriebs und seiner Masse. Wenn es eine zusätzliche Energiequelle gibt, um diesen Akku zu „laden“, kann der Anwendungsbereich solcher Geräte erweitert werden.
In einem Elektroauto ist eine solche Wärmespeichervorrichtung notwendiger als in einem Hybrid, und vor allem gibt es mehr Platz für die Platzierung in einem Elektroauto als in einem Hybrid.
Der vordere Kofferraum ist gut geeignet, um die thermische "Thermoskanne" aufzunehmen. Eine solche Platzierung hat zusätzliche Vorteile, über die wir später sprechen werden.
Der zweite Faktor ist absolut das Gegenteil - die Verwendung von Heizung beim Parken der Bremsen (wenn sie an das Netzwerk angeschlossen sind), um die Energiekosten zu Beginn der Bewegung zu senken. Zunächst, um die optimale Temperatur der Radlager in den Rädern aufrechtzuerhalten. Auf dem Weg dorthin wird das Problem des Einfrierens von Pads auf einigen Maschinen gelöst.
Mit PHEV-Hybriden können Sie das Auto jetzt erwärmen, wenn Sie mit dem Netzwerk verbunden sind. Das Aufwärmen des Innenraums ist sicherlich gut, aber das Aufwärmen des Inneren der Federung und des Getriebes ist eine noch bessere Lösung für die Zuverlässigkeit und Langlebigkeit des Autos.
Erinnern Sie sich, wie oft in den Empfehlungen zum Beginn der Bewegung bei frostigem Wetter von „Aufwärmen der Aufhängungselemente“ gesprochen wird? Hybride haben die Möglichkeit, die Federung zu erwärmen, aber in einem Elektroauto gibt es im Prinzip keine solche Quelle. Ist es jetzt logisch anzunehmen, dass das Versagen der Federung im Winter bei einem Elektroauto nicht immer das Verdienst minderwertiger Komponenten und das "Syndrom des Besitzers eines Elektroautos" ist?
Der dritte Faktor ist die Fähigkeit, Trommelbremsen in einem Auto zu verwenden. Dadurch wird die übermäßige Reibung der Bremsbeläge gegen die Bremsscheibe beseitigt, da bei Trommelbremsen immer ein Spalt zwischen Bremsfläche und Schuh besteht. Die Ökologie des Abriebs der Beläge wird ebenfalls im Vordergrund stehen, da die Abriebprodukte teilweise in der Trommel selbst erfasst werden können, was bei Scheibenbremsen grundsätzlich unmöglich ist.
Wahrscheinlich dachten viele, dass ich in Bezug auf das Umweltproblem zu pingelig war? Pads beeinflussen die Umwelt und Reifen?
Hier wird die Antwort einfach sein - die Reifen sind das unvermeidliche "Übel", ohne das eine Bewegung im Prinzip unmöglich ist. Die Arbeitsbedingungen sind unterschiedlich, ebenso das Ergebnis. Obwohl es erwähnenswert ist, dass die Zusammensetzung vieler Reifen bereits ziemlich "grün geworden" ist (was die Wahrheit ihre Haltbarkeit beeinflusst hat).
Das heißt, Die Temperatur des Abriebs der Pads auf der Scheibe lässt einfach keine Chance für die Bildung "umweltfreundlicher" Komponenten, selbst wenn wir die Tatsache berücksichtigen, dass sie "grün" sind (nicht auf Asbestbasis).
Ein weiteres nützliches Merkmal bei der Verwendung von Trommelbremsen ist die Erhaltung der Wärmeenergie in der Trommel. Der Hauptnachteil ist ein Vorteil für das Flüssigkeitssystem. Im Großen und Ganzen ist die "Flüssigkeitskühlung" an Scheibenbremsen in Autos aus dem vorherigen Artikel nicht vollständig flüssig. Es ist vielmehr ein zusätzlicher Kühlfaktor für eine gut entleerte Bremsscheibe. Wenn Trommelbremsen verwendet werden, ist der Kühlprozess flüssiger.
Der vierte Faktor - bei Vorhandensein von Trommelbremsen ist dies die „ideale“ Aerodynamik der Scheibe. Die Bremsen müssen nicht belüftet werden - Sie können das Rad mit einer durchgehenden wärmeisolierenden Kappe schließen! "Zusätzliche Wärme" ist in diesem Fall für ein Flüssigkeitskühlsystem - Heizung - nicht überflüssig.
Ein zusätzlicher Faktor bei der Erleichterung solcher Scheiben ist das Fehlen der Notwendigkeit, die Belüftungslöcher im Rad zu zählen, die Punkte mit verringerter Festigkeit sind und daher das Endgewicht des Produkts beeinflussen.
Ein monolithisches Rad ist immer stärker als ein „undichtes“ Rad, daher kann es aus weniger haltbaren Materialien mit einem ähnlichen strukturellen Steifigkeitsspielraum hergestellt werden. In diesem Fall weise ich auf verschiedene Arten von kohlefaserverstärkten Kunststoffen und Verbundwerkstoffen hin (solche gibt es bereits in unserer Zeit, aber die Belastung des Rades erlaubt es nicht, sie aufgrund der komplexen Form in der Produktion billig genug zu machen).
Der fünfte Faktor ist die Verwendung von Thermoelementen. Da Wärme einen erheblichen Temperaturunterschied erzeugt, können Sie einen Teil der Energie langsam aber sicher zurückgewinnen, indem Sie Wärme in Elektrizität umwandeln.
Ein einfaches Beispiel für die Funktionsweise eines Wärmeerzeugers
In der Praxis wurde die Verwendung der Temperaturdifferenz bisher von BMW getestet.
Für den Test wurde neben dem Abgasrohr ein thermoelektrischer Generator auf Basis von Wismuttellurid platziert, der die Temperaturdifferenz von Kühlmittel und Abgasen in Strom umwandelt. Mit Abmessungen von 300x100 mm produziert es etwa 600 Watt. Der Nachteil besteht in den notwendigen Bedingungen für eine solche Leistung - die Geschwindigkeit liegt bei 60 km / h (niedriger aufgrund eines Abfalls der Temperaturdifferenz, die Leistung ist nahezu Null).
Die Umwandlung von Wärme in Elektrizität kann auch ohne solch hohe Temperaturen erfolgen. Zum Beispiel mit
Dampf und kaltem Wasser.Der sechste Faktor ist die Verwendung einer „Wärmepumpe“, die auf der Verarbeitung von Wärme aus dem Bremskühlsystem basiert. Dies löst das Problem der Begrenzung der Außentemperatur während des Betriebs (bei Elektrofahrzeugen von Nissan Leaf sowie bei vielen Klimaanlagen schaltet sich das System automatisch aus, wenn eine niedrige Temperatur unter Null zum Schutz vor Frost vorliegt).
Der siebte Faktor ist die Lösung des Problems der Wiederherstellung mit einer vollen Batterie eines Elektroautos aufgrund der Verwendung dieser Energie zum Heizen der Kabine, des vorderen Kofferraums usw. Da der Prozess mit einem Überschuss an Bremsenergie nach dem „langen“ Energieumwandlungsschema abläuft, wird das Bremssystem weniger belastet und der Wärmefluss kontrollierter. Dieser Anwendungsfall wird für den Abstieg von den Bergen benötigt, wo die Energiemenge beim Bremsen die Anforderungen des Autos übersteigt. Manchmal setzen sie sogar eine spezielle Bergbremse auf eine spezielle Ausrüstung, zusätzlich zu dem üblichen Bremssystem und der Handbremse, so dass nicht nur das thermische Problem, sondern auch das Bremsproblem gelöst wird.
Und jetzt lassen Sie uns alles zusammenfügen.
Das resultierende Design sieht komplizierter aus als gewöhnlich, aber ich sehe keine andere Möglichkeit, die verlorene Energie zurückzugeben. Bis eine 100% ige Energierückgewinnung erreicht ist, ist diese Option relevant.
Teilweise kann das Problem der erhöhten Radmasse auch gelöst werden, indem das Design der Bremsmechanismen Citroen 2CV und Alfa Romeo 75 - 90 wiederholt wird.
Der "Franzose" hatte keine Bremsmechanismen in der Nabe.
Bei 2CV befanden sich die vorderen Bremsen (1.) am Getriebegehäuse bis zu den Achswellen, wodurch die ungefederte Masse verringert und die Fahrt ruhiger wurde.
Das gleiche Schema, nur in der Version mit eingeschränktem Hinterradantrieb, wurde für den Alfa Romeo 75 - 90 verwendet.
Daher ist es für die Hinterräder möglich und es muss kein Kühlsystem in die Nabe eingebaut werden ...
Zusätzliche Rohre des Kühlsystems erhöhen auf den ersten Blick nur die Anzahl der Hydraulikantriebe, aber auch hier sind Ausstiegsmöglichkeiten möglich.
Zum Bremsen auf dem Parkplatz mit einer Handbremse wird bei einigen Automodellen bereits ein elektrischer Antrieb verwendet.
In Zukunft ist es möglich, eine elektronische Keilbremse (Electronic Wedge Brake) zu verwenden.
Dieser Bremsmechanismus wurde im deutschen Luft- und Raumfahrtzentrum und später im Siemens VDO entwickelt. Das Design der Bremse bietet die Möglichkeit einer Selbstverstärkung während des Betriebs und kann mit einer Standardspannung im Auto (12 Volt) arbeiten.
Strukturell sind solche Bremsmechanismen für die Verwendung bei Scheibenbremsen angepasst, aber das
Prinzip der Selbstverstärkung findet sich auch in einigen Trommelmechanismen.
Daher ist es durchaus realistisch, eine elektronische Trommelbremse zu erstellen, die stabilen Temperaturanzeigen in der Trommel unterliegt.
PS - Die Folgen einer Reduzierung der Maximaltemperatur im Rad können sich auf andere Aufhängungselemente auswirken.