Die Verkehrswende zur Elektromobilität stellt die Forschung vor neue Herausforderungen: Um die Luftqualität zu verbessern, hat die EU-Kommission beschlossen, den zulässigen Partikelausstoß zu begrenzen. Ein Großteil der Feinstaubemissionen im Verkehr geht auf Straßenaufwirbelungen und den Abrieb von Bremsen und Reifen zurück. Da die Rekuperation bei elektrischen Antriebskonzepten oft nicht ausreicht, wird in bodengebundenen Fahrzeugen weiterhin die verschleißbehaftete mechanische Reibbremse eingesetzt.
Dies hat zur Überlegung geführt, eine Wirbelstrombremse einzusetzen, da diese in der Lage sind, verschleißfrei zu bremsen. Allerdings können sie aufgrund ihres Wirkprinzips nicht bis zum Stillstand bremsen. Hier setzt das am DLR entwickelte Konzept der Hybridbremse an. Bei der Hybridbremse handelt es sich um eine modifizierte Wirbelstrombremse. Sie generiert im hohen Drehzahlbereich ein Bremsmoment durch elektromagnetische Wirkung und bremst im niedrigen Drehzahlbereich zusätzlich mechanisch. Somit kann die Hybridbremse anders als herkömmliche Wirbelstrombremsen bis zum Stillstand bremsen und erfüllt damit die Leistungsanforderungen von Bremssystemen für bodengebundene Fahrzeuge.
Die Wirbelstrombremse übernimmt den größten Teil der Bremswirkung, in dem sie 90% der Bremsenergie verschleiß- und emissionsfrei umsetzt, lediglich der verbleibende Anteil wird über hochintegrierte Reibelemente gewandelt. Damit wird der Bremsbelag nur gering beansprucht und überdauert so den gesamten Lebenszyklus eines Fahrzeugs.
Im Vergleich zu herkömmlichen Wirbelstrombremsen besitzt die hier vorgestellte Hybridbremse eine bis zu 3-fach höhere Leistungsdichte. Dies ist durch die Verwendung einer am DLR entwickelten anisotropen Materialstruktur möglich.
Projektziele
- Reduzierung der Bremsstaubemissionen
- Entwicklung einer Hybrid-Wirbelstrombremse mit einer Leistungsdichte von 9 kW/kg
- Demonstration und Vermessung auf dem Prüfstand
Veröffentlichungen
Kontakt
Dr.-Ing. Frank Rinderknecht