Jak funguje regenerační brzdění?

Brzdová technologie se za posledních sto let příliš nezměnila, ale regenerativní brzdění představuje zásadní změnu ve způsobu, jakým o brzdění uvažujeme. Místo použití hrubé síly k zastavení vozidel fyzickým sevřením nebo vytlačením jako součást, jako je brzdový kotouč nebo buben, Technologie chytře využívá způsob, jakým hybridní a plně elektrické vozy fungují, aby skutečně rekuperovaly trochu energie pokaždé, když vozidlo zpomalí dolů.

Jak fungují brzdy v autech a kamionech?

Pokroky v technologii brzd byly v průběhu let do značné míry opakující se spíše než inovativní, jako je přechod z bubnových brzd na kotoučové brzdy. Rovněž došlo k významnému pokroku ve fyzických materiálech, z nichž jsou vyrobeny brzdové destičky, které výsledkem jsou třecí materiály, které vydrží déle, vytvářejí méně prachu a je méně pravděpodobné, že se vytvoří hluk. Technologie jako protiblokovací brzdy také učinily technologii brzd bezpečnější, ale základní princip přeměny kinetické energie na teplo zůstal nezměněn.

Tradiční brzdy fungují dobře, ale ze své podstaty jsou nesmírně plýtvací. Pokaždé, když sešlápnete brzdový pedál, účinně svíráte kola silou tisíců liber hydraulického tlaku. Přesný mechanismus zahrnuje kovové rotory ve tvaru kotouče, které jsou vložené mezi každou pneumatiku a náboj kola a jsou vmáčknuty mezi organické, kovové nebo keramické brzdové destičky.

U starších vozidel a zadních brzd některých lehkých nákladních vozidel se místo toho používají méně účinné bubny a brzdové čelisti. V obou případech se vozidlo zpomalí kvůli obrovskému tření, které vzniká mezi destičkami a kotouči nebo botami a bubny. Toto tření v podstatě přeměňuje kinetickou energii na tepelnou energii (a někdy i velký hluk) a vaše auto v důsledku toho zpomaluje.

Problém tradičních brzd je v tom, že váš motor musel spotřebovat hodně paliva, aby vytvořil tuto kinetickou energii, a ta je v podstatě plýtvána, když ji vaše brzdy přeměňují na teplo.

Základní myšlenkou regenerativního brzdění je, že různé technologie umožňují získat zpět určitou část této kinetické energie, přeměnit ji na elektřinu a poté ji znovu použít.

Jak fungují regenerační brzdy?

Nejběžnější forma technologie rekuperační brzdy přeměňuje použití elektromotoru na generátor, a proto se rekuperační brzdy často vyskytují v hybridních a elektrických vozidlech.

Elektromotor při běžném provozu čerpá energii z baterie a využívá ji k pohybu vozidla. Po sešlápnutí brzdového pedálu je elektromotor schopen tento proces obrátit, stát se generátorem poháněným rotujícími koly a dodávat elektřinu zpět do baterie.

Protože rekuperační brzdy účinně nabíjejí baterii bez zapojení do nabíječky, v případě elektromobilu nebo při použití alternátoru v hybridu je celková účinnost vozidla zvýšené. To se promítá do více kilometrů mezi nabíjením nebo doplňováním paliva.

Protože rekuperační brzdy účinně přeměňují kinetickou energii na elektřinu, dokážou kromě dobíjení baterie zpomalit vozidlo. Účinnost rekuperačního brzdového systému má však omezení. Jedním z hlavních problémů je, že rekuperační brzdy nefungují tak dobře při nízkých rychlostech jako při vysokých rychlostech. Kvůli tomuto přirozenému omezení rekuperačního brzdění je většina vozidel také vybavena doplňkovým tradičním brzdovým systémem.

Stejným způsobem, jakým jsou tradiční ovladače řízení, brzdění a akcelerace často zahrnuty jako záloha drive-by-wire tradiční brzdy mohou sloužit jako záloha pro rekuperační brzdění. Tradiční systémy se mohou spustit pouze tehdy, když dojde k poruše zařízení, nebo mohou být neustále používány společně s regenerativním brzděním.

Omezení regeneračních brzd

Kromě přirozeného poklesu účinnosti rekuperačního brzdění v nízkých rychlostech trpí technologie také řadou dalších omezení. Mezi ty nejpozoruhodnější patří:

• Rekuperační brzdění funguje pouze na hnacích kolech: Pokud elektrické vozidlo nemá pohon všech kol s motorem pro každé kolo, pak kola, která nemají rotory, nemohou využívat regenerativní brzdění.
• Problémy s panickým zastavením: Regenerační brzdy obvykle neposkytují dostatečnou brzdnou sílu za podmínek panického zastavení. To je jedna oblast, kde tradiční brzdy stále fungují mnohem lépe.
• Omezení baterie a motoru: Účinnost regeneračního systému je omezena faktory, jako je kapacita systému akumulace energie a výkon elektromotoru.
• Pracujte pouze s elektrickými a hybridními vozidly: Tradiční regenerační systémy jsou nekompatibilní s neelektrickými, nehybridními vozidly. Protože tato vozidla postrádají elektromotory, je implementace rekuperačního brzdění nákladná a komplikovaná.
• Dynamická brzdná omezení: Některé regenerační systémy jsou nuceny používat doplňkové „dynamické brzdění“, které neukládá získanou kinetickou energii.

Kapacitní brzdy a tradiční spalovací motory

Vzhledem k tomu, že systémy rekuperační brzdy se při výrobě elektřiny obvykle spoléhají na své elektrické motory, jsou ze své podstaty nekompatibilní s vozidly, která používají spalovací motory. Existují však některé alternativní regenerační technologie, které lze aplikovat na tradiční spalovací motory.

Jeden takový systém využívá velké kondenzátory k rychlému ukládání a uvolňování elektřiny, která pak prochází redukčním transformátorem. The 12 voltů výstup je pak přiváděn do elektrického systému vozidla, čímž dochází k určitému zatížení motoru. Tato technologie v současnosti umí zvýšit účinnost paliva až o 10 procent, i když je stále v plenkách.

Jaká auta používají regenerační brzdy?

Většina hybridních a elektrických vozidel používá nějaký typ regenerativního brzdového systému. OEM výrobci jako Chevrolet, Honda, Nissa, Toyota a Tesla byli brzy na palubě s technologií regenerativního brzdění ve svých hybridních a elektrických vozidlech. Nehybridní vozidla, která používají nějaký typ regenerativního brzdění, jsou výrazně méně běžná, ale BMW a Mazda byly oba prvními osvojiteli této technologie v určitých modelech.