Bremskonzepte und derer Feinstaub-Emissionsverhalten - Untersuchungen und Lösungen für das Zero Emission Drive Unit Phase 1 (ZEDU-1) Fahrzeug

Abstract

Adressierend die Umweltbelastungen mit Feinstaub durch die non exhaust emissions und damit einhergehend die neue Luftqualitätsrichtlinien der EU für 2030 sowie Einführung der Euro 7, wurde das Projekt ZEDU-1 (Zero Emission Drive Unit Generation 1) initiiert. Das Ziel des Projekts ist es, ein emissionsfreies Fahrzeug, soweit technisch möglich, aufzubauen, Alltagstauglichkeit zu demonstrieren und das Emissionsreduktionspotential messtechnisch nachzuweisen. In diesem Zusammenhang wurden unterschiedliche Bremssysteme untersucht und bewertet. Als Lösung für emissionsfreien Einsatz im ZEDU-1-Fahrzeug folgten daraus die Entwicklung, Konstruktion und Demonstration einer Lamellenbremse und einer Induktionshybridbremse. Die durchgeführten Tests und Untersuchungen für die entwickelte Lamellenbremse bestätigen die volle Funktionsfähigkeit sowie eine Dauerfestigkeit und somit die Alltagstauglichkeit dieses Bremssystems. Ein weiterer Projektaspekt war die Untersuchung und Charakterisierung einer grauguss- und einer hartmetallbeschichteten Bremsscheibe im realen Betrieb als auch auf einem Komponentenprüfstand hinsichtlich des Feinstaubreduktionspotentials. Dazu wurde ein Testkonzept zur messtechnischen Charakterisierung für ein konventionelles Elektrofahrzeug entwickelt, aufgebaut und die Bremssysteme im Fahrzeug als auch auf einem Komponentenprüfstand vermessen. Ebenso wurden dazu geeignete Methoden und Messkonzepte zur online On-Board-Charakterisierung entwickelt und im Einsatz erfolgreich getestet. Dabei wurde auch der Einfluss der Rekuperation und Fahrprofile auf die Bremsemissionen luftgetragener Partikel untersucht. Die Messergebnisse zeigen, dass die Temperatur der Bremse einen Einfluss auf Generierung der Partikelgröße aufweist. Ebenso konnte gezeigt werden, dass über Rekuperation bei Realfahrten, im RDE-Zyklus, eine Reduktion der luftgetragenen Abriebsemissionen von bis zu knapp 90 % möglich sind sowie eine weiter Reduktion der luftgetragenen Bremsabriebe von bis zu 83 %, für hartmetallbeschichtete Bremsscheiben. Des Weiteren konnte im Rahmen der Messungen gezeigt werden, dass die herangezogenen Fahrzyklen zur Bestimmung der Bremsabriebe einen entscheidenden Einfluss auf die Emissionen auf-weisen.