Как работи регенеративното спиране?

Спирачната технология не се е променила много през последните сто години, но регенеративното спиране представлява голяма промяна в начина, по който мислим за спиране. Вместо да използвате груба сила за спиране на превозни средства чрез физическо притискане или изтласкване като компонент като спирачен диск или барабан, това технологията умело използва начина, по който работят хибридните и напълно електрически автомобили, за да възстановят действително малко енергия всеки път, когато превозното средство се забавя надолу.

Как работят спирачките в автомобили и камиони?

Напредъкът в спирачната технология е бил до голяма степен итеративен, а не иновативен през годините, като прехода от барабанни спирачки към дискови спирачки. Също така има значителен напредък във физическите материали, от които са направени спирачните накладки, което е довело до фрикционни материали, които издържат по-дълго, създават по-малко прах и е по-малко вероятно да се образуват шум. Технологии като

антиблокиращи спирачки също направиха спирачната технология по-безопасна, но основният принцип на преобразуване на кинетичната енергия в топлина остава непроменен.

Традиционните спирачки работят добре, но са изключително разточителни по самата си природа. Всеки път, когато натискате педала на спирачката, вие ефективно притискате колелата си със силата от хиляди килограми хидравлично налягане. Прецизният механизъм включва метални ротори с форма на диск, които са притиснати между всяка гума и главината на колелото, като се притискат между органични, метални или керамични спирачни накладки.

В по-старите превозни средства и задните спирачки на някои леки камиони вместо това се използват по-малко ефективни барабани и спирачни челюсти. И в двата случая автомобилът се забавя поради огромното триене, което се генерира между накладките и дисковете или обувките и барабаните. Това триене по същество превръща кинетичната енергия в топлинна енергия (а понякога и много шум) и в резултат на това колата ви се забавя.

Проблемът с традиционните спирачки е, че вашият двигател трябваше да изразходва много гориво, за да натрупа тази кинетична енергия и по същество се губи, когато вашите спирачки я преобразуват в топлина.

Основната идея зад регенеративното спиране е, че различни технологии позволяват да се улови част от тази кинетична енергия, да се преобразува в електричество и след това да се използва повторно.

Как работят регенеративните спирачки?

Най-често срещаната форма на технологията за регенеративна спирачка преназначава електрическия двигател като генератор, поради което регенеративните спирачки често се срещат в хибридни и електрически превозни средства.

При нормална работа електродвигателят черпи енергия от батерията и я използва за придвижване на автомобила. Когато педалът на спирачката е натиснат, електрическият мотор е в състояние да обърне този процес, да се превърне в генератор, захранван от въртящите се колела, и да подаде електричество обратно в батерията.

Тъй като регенеративните спирачки ефективно зареждат батерията, без да се включват в зарядно устройство, в случай на електрическо превозно средство или използване на алтернатора в хибрид, общата ефективност на превозното средство е увеличена. Това се изразява в повече мили между зарежданията или зареждането на гориво.

Тъй като регенеративните спирачки ефективно превръщат кинетичната енергия в електричество, те могат да забавят движението на превозното средство в допълнение към зареждането на батерията. Въпреки това, има ограничения за ефективността на регенеративната спирачна система. Един от основните проблеми е, че регенеративните спирачки не работят толкова добре при ниски скорости, колкото при високи. Поради това присъщо ограничение на регенеративното спиране, повечето превозни средства са оборудвани и с допълнителна традиционна спирачна система.

По същия начин, по който традиционните контроли за управление, спиране и ускорение често са включени като резервни за задвижване по проводник системи, традиционните спирачки могат да служат като резервни за регенеративно спиране. Традиционните системи могат да се задействат само когато има повреда на оборудването или могат да се използват в синхрон с регенеративно спиране през цялото време.

Ограничения на регенеративните спирачки

В допълнение към естественото спадане на ефективността на регенеративното спиране при ниски скорости, технологията страда и от редица други ограничения. Някои от най-забележителните включват:

• Рекуперативното спиране работи само на задвижващи колела: Ако електрическото превозно средство не е със задвижване на всички колела, с мотор за всяко колело, тогава колелата без ротори не могат да се възползват от регенеративно спиране.
• Проблемите с паниката спират: Регенеративните спирачки обикновено не осигуряват достатъчно спирачна сила при условия на паническо спиране. Това е една област, в която традиционните спирачки все още работят много по-добре.
• Ограничения на батерията и двигателя: Ефективността на регенеративната система е ограничена от фактори като капацитета на системата за съхранение на енергия и мощността на електрическия двигател.
• Работете само с електрически и хибридни превозни средства: Традиционните регенеративни системи са несъвместими с неелектрически, нехибридни превозни средства. Тъй като тези превозни средства нямат електрически двигатели, прилагането на регенеративно спиране е скъпо и сложно.
• Динамични спирачни ограничения: Някои регенеративни системи са принудени да използват допълнително „динамично спиране“, което не съхранява възстановената кинетична енергия.

Капацитивни спирачки и традиционни двигатели с вътрешно горене

Тъй като регенеративните спирачни системи обикновено разчитат на своите електрически двигатели за генериране на електричество, те по своята същност са несъвместими с превозни средства, които използват двигатели с вътрешно горене. Въпреки това, има някои алтернативни регенеративни технологии, които могат да бъдат приложени към традиционните двигатели с вътрешно горене.

Една такава система използва големи кондензатори за бързо съхраняване и освобождаване на електричество, което след това преминава през понижаващ трансформатор. В 12 волта след това изходът се подава в електрическата система на превозното средство, което намалява натоварването на двигателя. Тази технология в момента е в състояние да увеличаване на горивната ефективност с до 10 процента, въпреки че все още е в начален стадий.

Какви автомобили използват регенеративни спирачки?

Повечето хибридни и електрически превозни средства използват някакъв вид регенеративна спирачна система. OEM производители като Chevrolet, Honda, Nissa, Toyota и Tesla се включиха рано с технологията за регенеративно спиране в своите хибридни и електрически превозни средства. Нехибридните превозни средства, които използват някакъв вид регенеративно спиране, са значително по-рядко срещани, но и BMW, и Mazda бяха първите, които възприемаха технологията в определени модели.