Tehnologia de frânare nu s-a schimbat foarte mult în ultima sută de ani, dar frânarea regenerativă reprezintă o schimbare majoră în modul în care ne gândim la frânare. În loc să folosească forța brută pentru a opri vehiculele prin strângerea fizică sau împingerea în afară ca o componentă precum un disc de frână sau un tambur, această tehnologie exploatează inteligent modul în care mașinile hibride și complet electrice funcționează pentru a recupera puțină energie de fiecare dată când vehiculul încetinește..
Cum funcționează frânele în mașini și camioane?
Avansele în tehnologia frânelor au fost în mare măsură iterative, mai degrabă decât inovatoare de-a lungul anilor, cum ar fi tranziția de la frânele cu tambur la frânele cu disc. Au existat, de asemenea, progrese semnificative în ceea ce privește materialele fizice din care sunt fabricate plăcuțele de frână, ceea ce a dus la materiale de frecare care durează mai mult, creează mai puțin praf și au mai puține șanse să facă zgomot. Tehnologii precum frânele antiblocare au făcut, de asemenea, tehnologia de frânare mai sigură, dar principiul de bază al conversiei energiei cinetice în căldură a rămas neschimbat.
Frânele tradiționale funcționează foarte bine, dar sunt extrem de risipitoare prin natura lor. De fiecare dată când apăsați pedala de frână, vă strângeți efectiv roțile cu forța de mii de kilograme de presiune hidraulică. Mecanismul precis implică rotoare metalice în formă de disc, care sunt prinse între fiecare anvelopă și butucul roții, fiind strânse între plăcuțe de frână organice, metalice sau ceramice.
La vehiculele mai vechi și la frânele din spate ale unor camioane ușoare, se folosesc tamburi și saboți de frână mai puțin eficienți. În ambele cazuri, vehiculul încetinește din cauza frecării extraordinare care este generată între plăcuțe și discuri sau pantofi și tamburi. Această frecare transformă în esență energia cinetică în energie termică (și, uneori, mult zgomot), iar mașina dvs. încetinește ca urmare.
Problema cu frânele tradiționale este că motorul dvs. a trebuit să consume mult combustibil pentru a acumula acea energie cinetică și, în esență, este irosită atunci când frânele dvs. o transformă în căldură.
Ideea de bază din spatele frânării regenerative este că o varietate de tehnologii fac posibilă recaptarea unei părți din acea energie cinetică, transformarea ei în electricitate și apoi reutilizarea acesteia.
Cum funcționează frânele regenerative?
Cea mai obișnuită formă de tehnologie de frânare regenerativă reutilizează un motor electric ca generator, motiv pentru care frânele regenerative se găsesc adesea în vehiculele hibride și electrice.
În timpul funcționării normale, motorul electric preia energie din baterie și o folosește pentru a deplasa vehiculul. Când pedala de frână este apăsată, motorul electric este capabil să inverseze acest proces, să devină un generator alimentat de roțile rotative și să alimenteze electricitatea înapoi în baterie.
Deoarece frânele regenerative încarcă efectiv bateria fără a fi conectat la un încărcător, în cazul unui vehicul electric sau folosind alternatorul într-un hibrid, eficiența totală a vehiculului este crescută. Acest lucru se traduce prin mai multe mile între încărcări sau încărcări de combustibil.
Deoarece frânele regenerative transformă efectiv energia cinetică în electricitate, ele sunt capabile să încetinească un vehicul pe lângă încărcarea bateriei. Cu toate acestea, există limitări ale eficienței unui sistem de frânare regenerativă. Una dintre principalele probleme este că frânele regenerative nu funcționează la fel de bine la viteze mici ca la viteze mari. Datorită acestei limitări inerente în frânarea regenerativă, majoritatea vehiculelor sunt echipate și cu un sistem de frânare tradițional suplimentar.
În același mod în care comenzile tradiționale de direcție, frânare și accelerație sunt adesea incluse ca rezervă pentru sistemele drive-by-wire, frânele tradiționale pot servi ca rezervă pentru frânarea regenerativă. Sistemele tradiționale pot activa numai atunci când există o defecțiune a echipamentului sau pot fi utilizate în mod constant împreună cu frânarea regenerativă.
Limitări ale frânelor regenerative
Pe lângă scăderea naturală a eficienței frânării regenerative la viteze mici, tehnologia suferă și de o serie de alte limitări. Unele dintre cele mai notabile includ:
- Frânarea regenerativă funcționează numai pe roțile motrice: dacă un vehicul electric nu este tracțiune integrală, cu un motor pentru fiecare roată, atunci roțile care nu sunt rotoare nu sunt capabil să beneficieze de frânare regenerativă.
- Probleme cu opririle de panică: frânele regenerative de obicei nu oferă suficientă forță de frânare în condiții de oprire de panică. Acesta este un domeniu în care frânele tradiționale încă funcționează mult mai bine.
- Limitări ale bateriei și ale motorului: Eficiența unui sistem regenerativ este limitată de factori precum capacitatea sistemului de stocare a energiei și puterea motorului electric.
- Funcționează numai cu vehicule electrice și hibride: sistemele de regenerare tradiționale sunt incompatibile cu vehiculele neelectrice și nehibride. Deoarece acestor vehicule lipsesc motoare electrice, implementarea frânării regenerative este costisitoare și complicată.
- Constrângeri de frânare dinamică: Unele sisteme regenerative sunt forțate să utilizeze „frânare dinamică” suplimentară care nu stochează energia cinetică recuperată.
Frâne capacitive și motoare tradiționale cu ardere
Deoarece sistemele de frânare regenerativă se bazează de obicei pe motoarele lor electrice pentru a genera electricitate, acestea sunt în mod inerent incompatibile cu vehiculele care utilizează motoare cu ardere internă. Cu toate acestea, există câteva tehnologii regenerative alternative care pot fi aplicate motoarelor tradiționale cu ardere internă.
Un astfel de sistem folosește condensatori mari pentru a stoca și elibera rapid electricitatea, care este apoi trecută printr-un transformator coborât. Ieșirea de 12 volți este apoi introdusă în sistemul electric al vehiculului, care preia o sarcină de pe motor. În prezent, această tehnologie poate crește eficiența consumului de combustibil cu până la 10%, deși este încă la început.
Ce mașini folosesc frâne regenerative?
Majoritatea vehiculelor hibride și electrice folosesc un anumit tip de sistem de frânare regenerativă. Producători OEM precum Chevrolet, Honda, Nissa, Toyota și Tesla au fost cu toții la bord devreme cu tehnologia de frânare regenerativă în vehiculele lor hibride și electrice. Vehiculele non-hibride care utilizează un anumit tip de frânare regenerativă includ sunt semnificativ mai puțin frecvente, dar BMW și Mazda au fost ambele primii adoptatori ai tehnologiei pentru anumite modele.
