Frânele tradiționale și energia pierdută numită
Tehnologia de frânare nu sa schimbat foarte mult în ultimii o sută de ani, însă frânarea regenerativă reprezintă o schimbare de mare în felul în care ne gândim la frânare. Progresele au fost în mare parte iterative, nu inovatoare, cum ar fi tranziția de la frânele cu tambur la discurile de frână. S-au înregistrat, de asemenea, progrese semnificative în materialele fizice pe care sunt fabricate plăcuțele de frână, ceea ce a dus la materialele de frecare care durează mai mult, produc mai puțin praf și sunt mai puțin susceptibile de a face zgomot. Tehnologiile precum frânele anti-blocare au făcut, de asemenea, tehnologia de frânare mai sigură, dar principiul fundamental al transformării energiei cinetice în căldură a rămas neschimbat.
Frânele tradiționale funcționează foarte bine, dar sunt extrem de risipitoare. De fiecare dată când apăsați pe pedala de frână, vă strângeți în mod eficient roțile cu forța de mii de kilograme de presiune hidraulică. Mecanismul precis implică rotoare metalice în formă de disc, care sunt așezate între fiecare pneu și butuc roată, fiind presate între plăcuțele de frână organice, metalice sau ceramice. În cazul vehiculelor mai vechi, se utilizează în schimb tobe și pantofi de frână mai puțin eficienți. În ambele cazuri, autovehiculul încetinește datorită fricțiunii extraordinare care este generată între tampoane și discuri sau pantofi și tobe. Această fricțiune transformă în mod esențial energia cinetică în energie termică (și, uneori, foarte multă zgomot), iar mașina dvs. încetinește în consecință.
Problema cu frânele tradiționale este că motorul tău a fost nevoit să cheltuiască multă combustibil pentru a construi acea energie cinetică și este, în esență, irosit când frânele îl convertesc în căldură. Ideea de bază în spatele frânării regenerative este că o varietate de tehnologii fac posibilă recucerirea unei părți din energia cinetică, transformarea ei în electricitate și apoi refolosirea acesteia.
Cum funcționează frânele regenerative?
Cea mai comună formă a tehnologiei de regenerare a frânelor repară un motor electric ca generator, de aceea frânele regenerative sunt adesea găsite în vehiculele hibride și electrice. În timpul funcționării normale, motorul electric atrage energia de la baterie și îl folosește pentru a deplasa vehiculul. Când pedala de frână este apăsată, motorul electric este capabil să inverseze acest proces și să alimenteze energia electrică înapoi în baterie. Acest lucru poate ajuta la menținerea unei baterii încărcate fără conectarea unui vehicul electric sau utilizarea alternatorului într-un hibrid, ceea ce duce la creșterea eficienței.
Deoarece frânele regenerative transformă în mod eficient energia cinetică în electricitate, acestea pot să încetinească un vehicul în jos. Cu toate acestea, există limitări ale eficienței sistemului de frânare regenerativ. Una dintre problemele principale este că frânele regenerative nu funcționează la viteze mici, la fel ca la viteze mari. Datorită acestei limitări inerente la frânarea regenerativă, majoritatea vehiculelor sunt, de asemenea, echipate cu un sistem tradițional suplimentar de frânare.
Limitările frânelor regenerative
În plus față de scăderea naturală a eficienței de frânare regenerabilă la viteze reduse, tehnologia suferă, de asemenea, de o serie de alte limitări. Unele dintre cele mai notabile includ:
- Reglarea frânei funcționează numai pe "roțile motoare".
- Frânele regenerative nu asigură suficientă forță de frânare în condiții de oprire a panicii.
- Eficiența unui sistem regenerativ este limitată de factori cum ar fi capacitatea sistemului de stocare a energiei și puterea motorului electric.
- Sistemele regenerative tradiționale sunt incompatibile cu vehiculele neelectrice, nehibride.
- Unele sisteme regenerative sunt forțate să utilizeze o "frânare dinamică" suplimentară care nu stochează energia cinetică regenerată.
Frâne capacitive și motoare tradiționale de combustie
Întrucât sistemele de frânare regeneratoare se bazează în mod obișnuit pe motoarele lor electrice pentru a genera energie electrică, acestea sunt în mod inerent incompatibile cu vehiculele care utilizează motoare cu combustie internă. Cu toate acestea, există câteva tehnologii alternative de regenerare care pot fi aplicate motoarelor tradiționale cu combustie internă. Un astfel de sistem folosește condensatoare mari pentru a stoca rapid și pentru a elibera energie electrică, care este apoi trecut printr-un transformator pas cu pas. Ieșirea de 12 volți este apoi introdusă în sistemul electric al vehiculului, ceea ce duce la o anumită încărcare a motorului. Această tehnologie este în prezent capabilă să crească eficiența consumului de combustibil cu până la 10%, deși este încă în fază incipientă.
Ce mașini folosesc frâne regenerative?
Cele mai multe vehicule hibride și electrice utilizează un anumit tip de sistem de frânare regenerativă. OEM precum Chevrolet, Honda, Nissa, Toyota și Tesla au fost deja la bord la începutul procesului de frânare regenerabilă în vehiculele lor hibride și electrice. Vehiculele non-hibride care utilizează un anumit tip de frânare regenerativă sunt în mod semnificativ mai puțin frecvente, dar BMW și Mazda au fost ambii adoptatori premergători tehnologiei în anumite modele.