Електромобілі: барабанне гальмо повертається
Донедавна барабанне гальмо зустрічалося практично тільки в малолітражних автомобілях, проте поширення електромобілів повертає цю надійну та недорогу технологію.
Електромобіль не просто гальмує, він рекуперує енергію. Замість класичного фрикційного гальма більшу частину часу гальмування забезпечує електродвигун, виробляючи при цьому електроенергію. Механічне гальмо стало допоміжним механізмом, втратило свою провідну роль і тому повертається до старих концепцій.
У повсякденному використанні електромобіль гальмує в основному за допомогою електродвигуна. Під час гальмування двигун працює як генератор і перетворює кінетичну енергію в електричну, яка потім накопичується в акумуляторі. В середньому це генерує достатньо електроенергії для збільшення дальності ходу на 17 відсотків. Фрикційне гальмо не дає такої віддачі – воно дозволяє кінетичній енергії розсіюватися у вигляді тепла. Відповідно, його використання є недоцільним з точки зору збереження енергії, а тому його намагаються використовувати рідше.
“Зараз ми переживаємо повернення барабанного гальма”, – пояснює Манфред Мейер, керівник відділу розробки гальмівних і рульових систем технологічної групи ZF. Протягом багатьох років така конструкція в основному зустрічалася в недорогих мікро- і компактних автомобілях. Однак останніми роками вона повертається назад у великі моделі – принаймні, якщо вони мають електричний привід. Причиною цього є нова роль, яку відіграє в електрокарі так зване фрикційне гальмо.
Гальмо, яке використовується рідко, з часом кородує
“Ми використовуємо фрикційне гальмо тільки в останні кілька секунд перед зупинкою автомобіля, коли є дуже висока потреба в уповільненні і коли акумуляторна батарея повністю заряджена”, – пояснює Майєр, який також згадує про проблему, що виникла в результаті цього. “Якщо гальмо не використовується, то з часом воно піддається корозії”. Явище, яке також відоме за гальмівними дисками автомобілів, що довго стояли на стоянці, у вигляді плівки іржі. Це візуально непривабливо, але також може призвести до погіршення ефективності гальмування в довгостроковій перспективі.
Барабанне гальмо на менш навантаженій задній осі може стати рішенням проблеми. Компоненти, що піддаються ризику корозії, укладені в корпус, який не пропускає бруд і вологу і в той же час затримує знос. Крім того, барабанні гальма дещо дешевші за дискові, що є важливою перевагою для і без того досить дорогих електромобілів. Класичний недолік також відіграє незначну роль в електротранспорті: більш високий рівень шуму. Оскільки завдяки рекуперації фрикційне гальмо менше навантажується, неприємний ефект, так зване тертя, як правило, виникає помірно.
Дискове гальмо гальмує швидше, ніж барабанне
Втім, експерт ZF Мейєр не вважає барабан рішенням на всі випадки життя. “Дискове гальмо має ряд принципових переваг, які роблять його цікавим для електромобілів, – пояснює розробник. Наприклад, воно більш термостійке і може краще розсіювати тепло, що утворюється завдяки своїй відкритій конструкції, що особливо цікаво для дуже важких автомобілів або для спортивного водіння. В останньому випадку воно також може забезпечити більшу маневреність – просто гальмує швидше, ніж барабанне гальмо.
Тому для захисту дисків від корозії автовиробники та постачальники застосовують нові підходи. Мейєр, наприклад, робить ставку на так званий “автоочисник”. Програмна функція дозволяє гальмівним колодкам через певні проміжки часу короткочасно притискатися до диску, щоб звільнити диск від корозії. “Водій цього не помічає, тому що ми зазвичай приховуємо це в процесі прискорення”, – каже Майєр. Інші підходи – це нові матеріали, які менш сприйнятливі до іржі. Але нержавіюча сталь або вуглець значно дорожчі, ніж звичайний сірий чавун – і, ймовірно, можуть бути використані лише для автомобілів дуже високого класу.
Тому дискові гальма і надалі відіграватимуть важливу роль. Щоправда, у версії, оптимізованій під електромобілі. Постачальник Continental застосував тут особливий підхід, маючи на меті збільшити дальність пробігу автомобілів за рахунок полегшеної конструкції гальм. Передбачається, що моделі під назвою “Green Calliper” матимуть менший залишковий момент шліфування, ніж звичайні гальмівні супорти, а також будуть легшими. Це стало можливим, в тому числі, завдяки економії ваги в технології відведення тепла, адже електродвигун виконує більшу частину роботи з гальмування в електрокарі. Загалом постачальник обіцяє приріст запасу ходу близько одного відсотка. При звичайних 400 кілометрах пробігу це відповідає збільшенню пробігу на чотири кілометри на одному заряді батареї.
