Kuidas regeneratiivpidurdus töötab?

Piduritehnoloogia ei ole viimase saja aasta jooksul palju muutunud, kuid regeneratiivpidurdus kujutab endast tõsist muutust selles, kuidas me pidurdamisest mõtleme. Selle asemel, et kasutada sõidukite peatamiseks jõhkrat jõudu, surudes need füüsiliselt alla või surudes välja nagu piduriketas või trummel, tehnoloogia kasutab nutikalt ära hübriid- ja täiselektriautode tööviisi, et tegelikult iga kord, kui sõiduk aeglustab, veidi energiat taastada alla.

Kuidas pidurid autodes ja veoautodes töötavad?

Piduritehnoloogia edusammud on aastate jooksul olnud pigem iteratiivsed kui uuenduslikud, näiteks üleminek trummelpiduritelt ketaspiduritele. Märkimisväärseid edusamme on tehtud ka füüsilistes materjalides, millest piduriklotsid valmistatakse, mis tulemuseks on hõõrduvad materjalid, mis kestavad kauem, tekitavad vähem tolmu ja on väiksema tõenäosusega müra. Tehnoloogiad nagu mitteblokeeruvad pidurid on muutnud ka piduritehnoloogia ohutumaks, kuid kineetilise energia soojuseks muundamise põhimõte on jäänud muutumatuks.

Traditsioonilised pidurid töötavad hästi, kuid oma olemuselt on need tohutult raiskavad. Iga kord, kui vajutate piduripedaali alla, kinnitate tuhandete naelte hüdraulilise rõhu jõuga tõhusalt rattad. Täpne mehhanism hõlmab kettakujulisi metallist rootoreid, mis asetsevad iga rehvi ja rattarummu vahele ning surutakse orgaaniliste, metalliliste või keraamiliste piduriklotside vahele.

Vanemates sõidukites ja mõnede kergveokite tagapiduritel kasutatakse selle asemel vähem tõhusaid trumme ja piduriklotse. Mõlemal juhul aeglustab sõiduk patjade ja ketaste või kingade ja trummide vahel tekkiva tohutu hõõrdumise tõttu. See hõõrdumine muudab kineetilise energia sisuliselt soojusenergiaks (ja mõnikord ka suureks müraks) ja selle tulemusel teie auto aeglustub.

Traditsiooniliste pidurite probleem seisneb selles, et teie mootor pidi selle kineetilise energia kogumiseks kulutama palju kütust ja see läheb sisuliselt raisku, kui teie pidurid muudavad selle soojuseks.

Regeneratiivpidurduse põhiidee seisneb selles, et mitmesugused tehnoloogiad võimaldavad teatud osa sellest kineetilisest energiast tagasi püüda, elektrienergiaks muuta ja seejärel uuesti kasutada.

Kuidas regeneratiivpidurid töötavad?

Kõige tavalisem regeneratiivpiduritehnoloogia kasutab elektrimootorit generaatoriks, mistõttu on regeneratiivpidurid sageli hübriid- ja elektrisõidukites.

Tavalise töötamise ajal ammutab elektrimootor akust energiat ja kasutab seda sõiduki liigutamiseks. Kui piduripedaal on alla vajutatud, suudab elektrimootor selle protsessi ümber pöörata, muutuda pöörlevate rataste toiteks generaatoriks ja toita elektrit tagasi akusse.

Kuna regeneratiivpidurid laevad akut tõhusalt ilma laadijaga ühendamata, juhul elektrisõidukiga või hübriidis generaatori kasutamisel on sõiduki üldine kasutegur suurenenud. See tähendab, et laadimiste või kütuse lisamise vahel on rohkem kilomeetreid.

Kuna regeneratiivpidurid muudavad kineetilise energia tõhusalt elektriks, suudavad need lisaks aku laadimisele ka sõidukit aeglustada. Regeneratiivsel pidurisüsteemil on aga piiranguid. Üks peamisi probleeme on see, et regeneratiivpidurid ei tööta madalatel kiirustel nii hästi kui suurtel kiirustel. Selle regeneratiivpidurduse piirangu tõttu on enamik sõidukeid varustatud ka täiendava traditsioonilise pidurisüsteemiga.

Samamoodi nagu traditsioonilised roolimis-, pidurdus- ja kiirendusseadised on sageli kaasatud tagavaraks. drive-by-wire süsteemides võivad traditsioonilised pidurid olla regeneratiivpidurduse tagavaraks. Traditsioonilised süsteemid võivad käivituda ainult seadmete rikke korral või neid saab kogu aeg kasutada koos regeneratiivpidurdusega.

Regeneratiivpidurite piirangud

Lisaks regeneratiivpidurduse efektiivsuse loomulikule langusele madalatel kiirustel on tehnoloogial ka mitmeid muid piiranguid. Mõned tähelepanuväärsemad on järgmised:

• Regeneratiivpidurdus töötab ainult veoratastel: Kui elektrisõiduk ei ole täisveoline ja iga ratta jaoks on mootor, siis ei saa rattad, millel puuduvad rootorid, regeneratiivpidurdamisest kasu.
• Probleemid paanikapeatustega: Regeneratiivpidurid ei anna paanikaspeatuse tingimustes tavaliselt piisavalt pidurdusjõudu. See on üks valdkond, kus traditsioonilised pidurid töötavad ikka palju paremini.
• Aku ja mootori piirangud: regeneratiivsüsteemi tõhusust piiravad sellised tegurid nagu energiasalvestussüsteemi võimsus ja elektrimootori võimsus.
• Töötage ainult elektri- ja hübriidsõidukitega: Traditsioonilised regeneratiivsed süsteemid ei ühildu mitteelektriliste ja mittehübriidsõidukitega. Kuna neil sõidukitel puuduvad elektrimootorid, on regeneratiivpidurduse rakendamine kulukas ja keeruline.
• Dünaamilised pidurduspiirangud: Mõned regeneratiivsed süsteemid on sunnitud kasutama täiendavat "dünaamilist pidurdamist", mis ei salvesta regenereeritud kineetilist energiat.

Mahtuvuslikud pidurid ja traditsioonilised sisepõlemismootorid

Kuna regeneratiivsed pidurisüsteemid toetuvad tavaliselt elektrienergia tootmiseks oma elektrimootoritele, on need oma olemuselt kokkusobimatud sisepõlemismootorit kasutavate sõidukitega. Siiski on mõned alternatiivsed regeneratiivsed tehnoloogiad, mida saab rakendada traditsiooniliste sisepõlemismootorite puhul.

Üks selline süsteem kasutab suuri kondensaatoreid, et kiiresti salvestada ja vabastada elektrit, mis seejärel juhitakse läbi astmelise trafo. The 12-voldine väljund suunatakse seejärel sõiduki elektrisüsteemi, mis võtab mootorilt teatud koormuse. See tehnoloogia on praegu võimeline tõsta kütusesäästlikkust kuni 10 protsenti, kuigi see on alles lapsekingades.

Millised autod kasutavad regeneratiivpidureid?

Enamik hübriid- ja elektrisõidukeid kasutab teatud tüüpi regeneratiivpidurisüsteemi. Algseadmete tootjad, nagu Chevrolet, Honda, Nissa, Toyota ja Tesla, olid kõik juba varakult kasutusele võtnud oma hübriid- ja elektrisõidukite regeneratiivpidurdustehnoloogia. Mittehübriidsõidukeid, mis kasutavad teatud tüüpi regeneratiivpidurdust, on märkimisväärselt vähem levinud, kuid BMW ja Mazda olid mõlemad selle tehnoloogia teatud mudelites kasutusele võtnud.