Hier kommt die Bremse der Zukunft! Alle Vorteile der neuen elektrischen Bremsen von Brembo

12.09.2019

Ein Sprung in die Zukunft mit den Brembo-Bremsen: eine neue Art zu fahren, mit Vorteilen für die Autofahrer und die Umwelt.

Alles entwickelt sich weiter, so auch Bremssysteme für Autos.

Mit dem Umstieg von hydraulischen auf elektrische Bremssysteme, durch den Bremsanlagen sich zum „Motor der Zukunft“ entwickeln werden, befinden wir uns heute am Beginn einer neuen Ära. Und Brembo ist bereit, eine Hauptrolle bei dieser richtungsweisenden Veränderung im Bereich der Bremssysteme zu spielen. Denn seit nunmehr fast 20 Jahren bereitet Brembo sich auf diese Revolution vor: seit 2001 werden Budget und Ressourcen in Forschung und Entwicklung rund um das Thema der elektrischen Bremssysteme, im Fachjargon auch „Brake-by-Wire“ oder „BBW“ genannt, investiert.

Möglich wurden diese Innovationen an der Bremse, mit denen der Weg zur Bremse der Zukunft geebnet wird, durch intensive Forschung im Bereich der Mechatronik, angetrieben werden sie durch die Notwendigkeit, immer effizientere, intelligente und vernetzte Fahrzeuge zu entwickeln. Energierückgewinnung, Gewichtseinsparung und Emissionssenkung stehen immer mehr im Fokus und gerade bei diesen Faktoren kann die Bremsanlage der Zukunft eine entscheidende Rolle spielen.

Schon heute besteht in der Automobilwelt großes Interesse an Energierückgewinnung. Die Bremsanlage bietet sich dabei als geeignete Quelle an.

Aus diesem Grund beschäftigt sich Brembo intensiv mit dem Thema Brake-by-Wire und zwar nicht nur für Straßenfahrzeuge sondern auch für Rennwagen.

Ein Beispiel dafür ist die Entwicklung elektrischer Bremssysteme für die Formel 1 seit 2014. Wie aber funktioniert ein Bremssystem Brake-by-Wire von Brembo? Welche sind die wichtigsten Unterschiede im Vergleich zu einer traditionellen Bremsanlage und vor allem, welche sind die Vorteile?

Ein BBW-System wird genauso wie die traditionelle Hydraulikbremse durch Pedaldruck ausgelöst. Dabei misst ein Sensor gleichzeitig am Pedalweg die Position des Pedals und schickt diese Information an das Steuergerät.

Dem Fahrer gibt das Pedal das Gefühl einer ganz normalen Bremsung, so als wäre es eine hydraulische Bremse. Das Steuergerät wertet das Signal, das es vom Pedalsensor erhalten hat, aus und schickt ein Kommando an die Aktuatoren.

Der elektromechanische, hydraulische Aktuator wandelt den elektrischen Impuls, den er vom Steuergerät erhalten hat, in hydraulischen Druck bzw. Klemmkraft des Bremssattels um.

Der Bremssattel, der so aktiviert wird, kann entweder ein traditioneller Sattel mit Hydraulikanschlüssen oder ein elektromechanischer Sattel sein, der direkt vom Steuergerät kontrolliert wird und die elektrische Energie, die er erhält, in Bremskraft umwandelt. Die Bremsscheibe hingegen ist eine traditionelle Bremsscheibe aus Grauguss, Stahl oder Carbon-Keramik.

Das Brembo Bremssystem “Brake by Wire” wurde unter Einhaltung aller gesetzlichen Sicherheitsstandards bzw. denen der Automobilindustrie (z.B. Homologationen und ISO 26262) entwickelt und konzipiert.
Im Falle eines Defekts ist das System imstande, eine eventuelle Anomalie zu erkennen und den nicht funktionierenden Bereich auszuschließen. Dank des Prinzips der individuellen Ansteuerung der einzelnen Räder kann sich das Brembo Bremssystem „Brake by Wire“ im Falle eines Defekts von einem der Aktuatoren neu konfigurieren, indem es über die verbleibenden funktionsfähigen Aktuatoren agiert und damit trotzdem eine Verzögerung garantieren kann, die weit höher ist als vom Gesetzgeber verlangt (2,44 ms2). Aus diesem Grund kann das Brembo Bremssystem „Brake by Wire“ auch im Falle eines plötzlichen Defekts eine für den Fahrer ausreichende Bremsleistung liefern. Im Falle eines Komplettausfalls der Stromversorgung aktiviert sich hingegen das traditionelle hydraulische Bremssystem anstelle des „Brake by Wire“, wodurch zumindest die vorderen Bremsen weiter funktionieren - damit wird den Ansprüchen des Gesetzgebers zum Thema Sekundärbremssystem gerecht.

So eine elektrische Bremsanlage bringt für Fahrer, Fahrzeughersteller und ganz generell diverse Vorteile.

Vorteile für die Autofahrer: Sicherheit, Komfort und individuelle Regulierbarkeit

Beginnen wir bei den Autofahrern und zwar mit einem unschätzbaren Vorteil: der Sicherheit. Elektrische Bremssysteme helfen dabei, die Bremswege gegenüber denen mit traditionellen Bremsanlagen deutlich zu verkürzen.

Die neuesten Brake-by-Wire-Entwicklungen haben bei der Reaktionszeit noch einmal einen Riesenschritt gemacht und konnten die Reaktionszeit von den traditionellen 300-500 Millisekunden auf 100 Millisekunden senken.

Um diese Zahlen besser zu verdeutlichen, muss man sich vorstellen, dass ein Wimpernschlag etwa 250 Millisekunden dauert und dass ein Fahrzeug bei einer Geschwindigkeit von 120 km/h in 300 Millisekunden elf Meter fährt.

Ein verbessertes Ansprechverhalten der Bremse ist lebenswichtig, denn wenn man plötzlich zum Stillstand kommen muss, kann man nur durch eine raschere Antwort der Bremse ein paar Meter an Bremsweg sparen. Und diese können entscheidend sein.

Raschere Reaktionszeit der Bremse bedeutet also mehr Sicherheit. Außer dem Vorteil der schnelleren Bremsenreaktion, die sich sowohl in größerer Sicherheit als auch in höherer Bremsleistung ausdrückt, gibt es zahlreiche weitere Vorteile, besonders im Hinblick auf Komfort und individuelle Einstellung für den Fahrer.

Der Autofahrer kann bei Verwendung eines elektrischen Bremssystems sowohl die Bremskraft als auch die Pedalreaktion individuell einstellen. Um die Regulierung zu erleichtern, gibt es mehrere Bremsprofile, aus denen man ja nach Fahrstil und Vorlieben wählen kann (z.B. sportlich, Komfort etc.). Analog dazu kann man auch unter verschiedenen Pedaleigenschaften wählen.

Zum Thema Komfort ist zu sagen, dass ein großer Vorteil der elektrischen Bremsanlagen die Bremsstabilität ist, ganz unabhängig von der Last. Die Bremsungen stellen sich automatisch auf veränderte Fahrzeuglasten ein und halten die Bremswege damit konstant.

Ein weiterer Grund für höheren Fahrkomfort, der den Brake-by-Wire-Bremssystemem zugeschrieben werden kann, besteht darin, dass der Wechsel von Reibungsbremse zu Rekuperationsbremse die Bremsung sehr sanft und für den Fahrer kaum wahrnehmbar macht.

Durch noch stärkere Verknüpfung der beiden Bremsarten - Reibungs- und Rekuperationsbremse, auf Englisch „blending“ genannt - kann man die Art, Auto zu fahren, komplett verändern und ganz ohne Einsatz des Bremspedals bremsen!

Sobald man vom Gaspedal geht, kann das BBW-System die Motorbremse oder die Rekuperationsbremse automatisch einsetzen, um eine konstante Verzögerung herbeizuführen, mit der das Fahrzeug beim normalen Einsatz im Straßenverkehr, sowohl in der Stadt als auch außerhalb, abgebremst werden kann.

Im Falle von Notbremsungen oder bei sportlichem Fahren wird es weiterhin notwendig sein, das Bremspedal genauso wie heute zu betätigen. Auch unter finanziellem Aspekt bringt die elektrische Bremse Vorteile, denn eine stärkere Integration regenerativer Bremsungen dank Brake-by-Wire führt zu deutlich geringerer Abnutzung von Bremsbelägen und –scheiben und zwar um bis zu zehn Mal weniger.

Auch der geringere Bedarf von Bremsflüssigkeit gegenüber einem traditionellen Bremssystem hilft Kosten zu sparen. Seltenere Kontrollen, geringere Instandhaltungskosten. Die Verschleißanzeige macht es möglich, die Instandhaltung von Belägen und Scheiben gleichzeitig mit der allgemeinen Fahrzeuguntersuchung zu planen und durchzuführen.

Vorteile für die Automobilindustrie

Die Vorteile der Brake-by-Wire-Systeme machen sich nicht nur bei Sicherheit, Performance und Komfort für den Fahrer bemerkbar.
Der Umstieg auf Elektrik bei der Bremse eröffnet auch die Möglichkeit größerer Interaktion mit anderen Komponenten, man denke nur an aktives Bremsen, sobald man vom Gaspedal geht, oder an die Verwendung der einzelnen Bremse individuell auf jedem Rad als Differential- bzw.

Stabilisatorfunktion im Auto. Dank Brake-by-Wire ist es für die Fahrzeugentwickler möglich, die Komponenten nun ganz anders anzuordnen und daher bei der Fahrzeugarchitektur ganz neue Schritte zu gehen, mit denen mehr Platz gewonnen, aber auch mehr Sicherheit und Leistung erreicht werden können.

Autos der Zukunft können komplett anders aussehen als heute. Auch bei der optimalen Gewichtsverteilung ergibt sich in der Fahrzeugentwicklung durch Brake-by-Wire eine hohe Flexibilität.

Die umweltfreundliche Bremse

Die neue Generation von Brake-by-Wire-Bremsen sind die ideale Lösung sowohl für die aktuellen Fahrzeugmodelle als auch für die der näheren oder ferneren Zukunft.

Einerseits ermöglicht die Integration von BBW in die Energierückgewinnungssysteme eine verbesserte Energienutzung und hilft so dabei, die Ladezeit der Batterien von Elektro- oder Hybridautos zu verkürzen.

Andererseits bringt BBW auch bei Autos mit Verbrennungsmotor große Vorteile durch Verringerung des Phänomens, das “Restmoment” genannt wird.

Dabei handelt es sich um einen - unerwünschten - Kontakt zwischen Bremsscheibe und –belag, auch während nicht gebremst wird, durch den das Auto, auch wenn nicht spürbar, doch ständig leicht abgebremst wird, was den Verschleiß und den Treibstoffverbrauch und damit auch die Emissionswerte erhöht.

Dieses Phänomen wird zwar schon durch die traditionellen, hydraulischen Festsättel von Brembo auf ein Minimum reduziert, kann aber durch BBW noch weiter gesenkt werden.

Dadurch wird weniger CO2 ausgestoßen und zusätzlich dazu wird die Reichweite von E-Autos erhöht. In fernerer Zukunft werden diese neuen Komponenten eine bessere Integration mit den Sensoren, die das Herz für autonomes Fahren sein werden, ermöglichen.

Längere Haltbarkeit bedeutet auch Umweltschutz, genauso wie das Fehlen von Flüssigkeit der Umwelt zugutekommen wird.

Ein Blick in die Zukunft

Die Brake-by-Wire-Bremse ist auch geeignet, in Systeme für regeneratives Bremsen und assistiertes Fahren integriert zu werden. Es ist also vorstellbar, dass Autos eines Tages selbst bremsen werden, dann nämlich, wenn der Auto-Pilot ihnen dieses Kommando geben wird (ganz ähnlich dem, was bereits heute bei der elektrischen Lenkung passiert).

Es ist also offensichtlich, dass Brake-by-Wire-Systeme nicht nur Vorteile für konventionelle Fahrzeuge bringen, sondern sich damit auch mannigfaltige Möglichkeiten für die unterschiedlichsten Szenarien ergeben. Damit bringt sich Brembo in eine optimale Position und ist für alle Eventualitäten bereit, die in der (Automobil-)Welt, in der derzeit eher Revolutionen als Evolutionen stattfinden, sowohl beim Thema Elektroautos als auch beim autonomen Fahren.

Einmal mehr präsentiert sich Brembo als großer Innovator im Bereich der Bremssysteme, der dabei immer die Trends der Automobilbranche im Fokus behält und Wünsche und Bedürfnisse seiner Kunden, der Autofahrer und ganz allgemein der Gesellschaft vorwegnimmt.