La electrificación de los vehículos no solo está impulsando avances en la tecnología de baterías y motores eléctricos, sino que también está teniendo un impacto significativo en los sistemas de frenado. En un coche eléctrico, el sistema de regeneración divide en dos etapas el proceso de frenado. La primera fase implica un frenado eléctrico, donde la electrónica de potencia juega un papel crucial al modificar la fase del motor para convertirlo en un generador. Durante el frenado, se recarga la batería evitando la pérdida de energía en forma de calor debido al rozamiento entre las pastillas de freno y el disco. Si el conductor aplica más presión al pedal de freno, entra en juego el sistema de frenos hidráulicos convencionales, que opera mediante fricción a través de discos y pastillas.
La evolución de este modelo permitirá, en un futuro, un sistema de frenado totalmente eléctrico, eliminando cualquier forma de rozamiento mecánico y canalizando toda la energía de vuelta hacia la batería. La empresa alemana ZF ha dado este primer paso, sustituyendo este sistema por uno completamente eléctrico que no necesita líquido de frenos.
ZF se adelanta al futuro del sistema de regeneración de energía de los coches eléctricos
Según detalla ZF en un comunicado, su nuevo sistema se basa en la generación de fuerza de frenado en cada rueda, utilizando cuatro motores eléctricos y prescindiendo de un sistema hidráulico basado en un líquido, pastillas y discos. El sistema permite combinarlo con los tradicionales sistemas de fricción en los que las pastillas de freno son empujadas contra el disco mediante un sistema de presión hidráulica para crear la tensión necesaria para la desaceleración.
Esto implica que este freno por cable seco (ya que no precisa de líquido de frenos) no está limitado a vehículos eléctricos alimentados por baterías o celdas de combustible, también puede montarse en los de combustión, incluidos los que tienen configuraciones híbridas. Ahora bien, ZF destaca que este sistema de frenos muestra sus beneficios de manera destacada en vehículos definidos por software y propulsados eléctricamente, puesto que ofrece nuevas posibilidades en términos de diseño y desarrollo.
En cuanto a su viabilidad económica, la empresa alemana asegura que sus costes de montaje y logística son significativamente más bajos por la simplicidad de un sistema que implica menos componentes. "Nuestro sistema de frenos controlado exclusivamente por vía eléctrica representa un hito significativo en nuestra cartera de sistemas de chasis en red", explica Holger Klein, CEO del Grupo ZF. "Con la implementación de estos sistemas by-wire, estamos inaugurando una nueva era en el control de vehículos".
Las pruebas indican que el sistema aporta ventajas sobre el freno tradicional
ZF llevó a cabo pruebas del sistema con un prototipo montado en un BYD Han. El fabricante asegura que, al igual que control de freno integrado (IBC), recientemente desarrollado, este nuevo freno por cable posibilita distancias de frenado más cortas, una mayor eficiencia en la recuperación de energía durante el frenado y costes de mantenimiento inferiores en comparación con los sistemas de freno convencionales.
En el caso de una parada de emergencia a una velocidad de 100 km/h, este sistema puede reducir la distancia de frenado hasta en nueve metros en comparación con un sistema hidráulico. Además, en los vehículos eléctricos se puede alcanzar hasta un 17% más de autonomía gracias a una mayor eficiencia en la recuperación de energía.
ZF explica esta mejoría argumentando que, en los sistemas de frenos convencionales, las pastillas mantienen un contacto mínimo con el disco durante la marcha, generando lo que se conoce como par de arrastre residual. Este fenómeno crea una resistencia adicional que precisa de un consumo extra de energía que proviene de la batería. Además, las pastillas de freno experimentan un desgaste ligero y reduciendo la emisión de partículas. Con los sistemas de freno por cable seco, ZF asegura que el par de arrastre residual se puede "reducir prácticamente a cero".
Este efecto se traduce en menores costes de mantenimiento ya que, además del menor desgaste, se elimina la necesidad de cambiar el líquido de frenos a lo largo de la vida útil del vehículo.
ZF garantiza que el sistema es equiparable a un freno hidráulico en lo que se refiere a seguridad y sensaciones para el conductor. La transmisión y procesamiento de datos, así como en el suministro de energía de los motores eléctricos está asegurada mediante redundancia: todas las conexiones y sistemas se duplican. Esta es una práctica común, por ejemplo, en los sistemas by-wire utilizados en la aviación, proporcionando una capa adicional de seguridad.
