I veicoli elettrici e il loro impatto sul sistema di freni meccanico

Negli ultimi anni si è potuta osservare una tendenza all’aumento delle vendite, e quindi della produzione, dei veicoli elettrici e ibridi, e si prevede che questa tendenza continui a crescere anche in futuro.

Che influenza ha questo sul sistema di freni meccanico?

A prima vista si potrebbe pensare che non abbia alcuna influenza, ma l’impatto del funzionamento di questi veicoli sul nostro sistema di freni è considerevole. Vediamo perché.

Il freno rigenerativo

Le auto elettriche o ibride incorporano un sistema di freno rigenerativo, una tecnologia che consente di ottimizzare il rendimento energetico dei veicoli in quanto, durante la frenata, è in grado di convertire parte dell’energia cinetica in energia elettrica.

Mentre i freni meccanici tradizionali dissipano questa energia cinetica sotto forma di calore – che si potrebbe teoricamente recuperare per riscaldare l’abitacolo, anche se non è molto comune – il freno rigenerativo la recupera e la immagazzina.

In questo modo, i veicoli con freno rigenerativo risultano più efficienti, ottimizzando il consumo di energia: fino al 30% dell’energia richiesta dal veicolo può essere fornita grazie alla rigenerazione. Così, i veicoli elettrici e ibridi diventano una possibile soluzione all’inasprimento delle misure ambientali adottate in regioni come Nord America, Europa e Giappone, per quanto riguarda le emissioni nell’atmosfera generate dalla combustione.

I problemi del freno rigenerativo

Finora sembra che il freno rigenerativo offra solo vantaggi, ma è davvero così?
In realtà, la rigenerazione di energia presenta dei limiti, che si raggiungono quando le batterie non hanno più capacità di immagazzinamento (sono completamente cariche), oppure quando la potenza di frenata richiesta è troppo elevata per il sistema rigenerativo. Inoltre, la capacità di frenata è maggiore nel freno meccanico rispetto a quello rigenerativo.

Per questo motivo si utilizzano i freni rigenerativo e meccanico in tandem. Anche se in generale i veicoli elettrici e ibridi utilizzano il freno rigenerativo, che riduce l’utilizzo del freno meccanico, la sua presenza resta necessaria per motivi di sicurezza, ad esempio nelle frenate di emergenza che richiedono grande potenza e rapidità.

Inoltre, a velocità molto basse il freno rigenerativo non può generare una resistenza sufficiente ed è incapace di arrestare completamente il veicolo, attivando così il freno meccanico.
La transizione dal freno rigenerativo al meccanico è cruciale nella progettazione di questi veicoli, poiché deve essere impercettibile per il conducente, che non dovrebbe accorgersi di quale dei due sistemi stia utilizzando. La frenata di questi sistemi è diversa e, con una progettazione errata, si potrebbe avvertire uno strappo nel momento della transizione.

Impatto sul sistema di freni meccanico

In teoria potremmo pensare che, dato che nella guida urbana normale l’intervento del freno meccanico è generalmente limitato, l’usura delle pastiglie e dei dischi sia inferiore, prolungandone la durata. Tuttavia, questo implica che il sistema di freni meccanico resti inattivo per lunghi periodi, causando l’ossidazione o corrosione dei dischi e delle pastiglie a causa dell’esposizione agli agenti atmosferici.

Questa ossidazione riduce drasticamente la capacità frenante, rappresentando un problema critico. Se un veicolo soggetto a questo fenomeno ha bisogno di effettuare una frenata d’emergenza, è possibile che il sistema di freni fallisca e provochi un incidente.

Manutenzione

Per evitare che ciò accada, è fondamentale che i veicoli elettrici siano sottoposti a ispezioni periodiche che includano il controllo del sistema di freni meccanico. I veicoli elettrici necessitano di meno manutenzione, il che si traduce in visite meno frequenti in officina e in più tempo prima che qualcuno controlli le condizioni dei freni.

Il motivo per cui i veicoli ibridi ed elettrici richiedono una manutenzione minore e più semplice risiede nel fatto che hanno meno componenti soggetti a usura, e la mancanza della maggior parte dei componenti meccanici implica l’assenza di liquidi, filtri, ecc. Inoltre, i motori elettrici sono composti da molte meno parti, il che si riflette in una manutenzione ridotta.

Questa misura viene considerata insufficiente da alcuni produttori di pastiglie e dischi, che stanno valutando l’introduzione di una data di scadenza per le pastiglie dei freni, al fine di evitare l’ossidazione e garantire revisioni più frequenti. Si raccomanda anche di controllare il liquido dei freni come per i veicoli a combustione.
Negli ultimi anni si è anche stabilizzata la tendenza ad aumentare la vita utile dei veicoli.

Ciò implica maggiori requisiti di protezione contro la corrosione e maggiore resistenza all’usura dei componenti, aumentando allo stesso tempo la necessità di sigillanti ZnNi e rivestimenti duplex (rivestimenti elettrolitici con topcoat) sulle pastiglie dei freni.

Le pastiglie dei freni dei veicoli elettrici e ibridi

Il materiale d’attrito utilizzato da REMSA per questi veicoli è stato testato specificamente su veicoli ibridi ed elettrici per garantire il miglior funzionamento anche in queste condizioni.
Attualmente, sia i centri di ricerca che le aziende più avanzate nel campo della frizione stanno lavorando alla definizione di protocolli di prova specifici, che simulino nel miglior modo possibile queste particolari condizioni di funzionamento.