Bremseteknologi har ikke endret seg mye de siste hundre årene, men regenerativ bremsing representerer en endring i måten vi tenker på bremsing. I stedet for å bruke brutal makt for å stoppe kjøretøy ved fysisk å klemme ned eller skyve ut som en komponent som en bremseskive eller trommel, utnytter denne teknologien på en smart måte måten hybrid- og helelektriske biler fungerer for å faktisk gjenvinne litt energi hver gang kjøretøyet bremser farten.
Hvordan fungerer bremser i biler og lastebiler?
Fremskritt innen bremseteknologi har stort sett vært iterativt snarere enn nyskapende gjennom årene, som overgangen fra trommelbremser til skivebremser. Det har også vært betydelige fremskritt i de fysiske materialene som bremseklossene er laget av, noe som har resultert i friksjonsmaterialer som varer lenger, lager mindre støv og som er mindre sannsynlige for å lage støy. Teknologier som blokkeringsfrie bremser har også gjort bremseteknologi sikrere, men det underliggende prinsippet om å konvertere kinetisk energi til varme har forblitt uendret.
Tradisjonelle bremser fungerer helt fint, men de er enormt bortkastede i sin natur. Hver gang du trykker ned på bremsepedalen, klemmer du effektivt ned på hjulene med kraften fra tusenvis av kilo hydraulisk trykk. Den nøyaktige mekanismen innebærer at skiveformede metallrotorer, som er klemt mellom hvert dekk og hjulnav, blir klemt mellom organiske, metalliske eller keramiske bremseklosser.
I eldre kjøretøy, og bakbremsene på enkelte lette lastebiler, brukes mindre effektive tromler og bremsesko i stedet. I begge tilfeller bremser kjøretøyet på grunn av den enorme friksjonen som genereres mellom putene og skivene eller sko og tromler. Denne friksjonen gjør i hovedsak kinetisk energi til varmeenergi (og noen ganger mye støy), og bilen din bremser som et resultat.
Problemet med tradisjonelle bremser er at motoren din måtte bruke mye drivstoff for å bygge opp den kinetiske energien, og den er egentlig bortkastet når bremsene dine konverterer den til varme.
Den grunnleggende ideen bak regenerativ bremsing er at en rekke teknologier gjør det mulig å gjenfange en del av den kinetiske energien, konvertere den til elektrisitet og deretter gjenbruke den.
Hvordan fungerer regenerative bremser?
Den vanligste formen for regenerativ bremseteknologi ombruker en elektrisk motor som en generator, og det er grunnen til at regenerative bremser ofte finnes i hybrid- og elektriske kjøretøy.
Under normal drift trekker den elektriske motoren strøm fra batteriet og bruker det til å flytte kjøretøyet. Når bremsepedalen trykkes ned, kan den elektriske motoren reversere denne prosessen, bli en generator drevet av de roterende hjulene, og mate elektrisitet tilbake til batteriet.
Siden regenerative bremser effektivt lader batteriet uten å koble til en lader, for et elektrisk kjøretøy, eller ved å bruke dynamoen i en hybrid, økes den totale effektiviteten til kjøretøyet. Det betyr flere mil mellom lading eller tanking.
Siden regenerative bremser effektivt gjør kinetisk energi til elektrisitet, er de i stand til å bremse et kjøretøy i tillegg til å lade batteriet. Det er imidlertid begrensninger for effektiviteten til et regenerativt bremsesystem. Et av hovedproblemene er at regenerative bremser ikke fungerer like bra ved lave hastigheter som de gjør ved høye hastigheter. På grunn av den iboende begrensningen i regenerativ bremsing, er de fleste kjøretøy også utstyrt med et ekstra tradisjonelt bremsesystem.
På samme måte som tradisjonelle styrings-, brems- og akselerasjonskontroller ofte er inkludert som backup for drive-by-wire-systemer, kan tradisjonelle bremser tjene som backup for regenerativ bremsing. Tradisjonelle systemer kan bare slå inn når det er utstyrsfeil, eller de kan brukes sammen med regenerativ bremsing hele tiden.
Begrensninger for regenerative bremser
I tillegg til den naturlige nedgangen av regenerativ bremseeffektivitet ved lave hastigheter, lider teknologien også av en rekke andre begrensninger. Noen av de mest bemerkelsesverdige inkluderer:
- Regenerativ bremsing fungerer bare på drivhjul: Hvis et elektrisk kjøretøy ikke er firehjulsdrevet, med en motor for hvert hjul, er det ikke hjulene som mangler rotorer. kan dra nytte av regenerativ bremsing.
- Problemer med panikkstopp: Regenerative bremser gir vanligvis ikke nok bremsekraft under panikkstoppforhold. Det er et område hvor tradisjonelle bremser fortsatt fungerer mye bedre.
- Batteri- og motorbegrensninger: Effektiviteten til et regenerativt system begrenses av faktorer som kapasiteten til energilagringssystemet og ytelsen til den elektriske motoren.
- fungerer bare med elektriske og hybridbiler: Tradisjonelle regenererende systemer er inkompatible med ikke-elektriske, ikke-hybridbiler. Siden disse kjøretøyene mangler elektriske motorer, er det kostbart og komplisert å implementere regenerativ bremsing.
- Dynamiske bremsebegrensninger: Noen regenerative systemer er tvunget til å bruke supplerende "dynamisk bremsing" som ikke lagrer den gjenvunnede kinetiske energien.
Kapasitive bremser og tradisjonelle forbrenningsmotorer
Siden regenerative bremsesystemer vanligvis er avhengige av deres elektriske motorer for å generere elektrisitet, er de iboende inkompatible med kjøretøy som bruker forbrenningsmotorer. Det finnes imidlertid noen alternative regenerative teknologier som kan brukes på tradisjonelle forbrenningsmotorer.
Et slikt system bruker store kondensatorer for raskt å lagre og frigjøre elektrisitet, som deretter føres gjennom en nedtrappingstransformator.12-volts utgangen blir deretter matet inn i det elektriske systemet til kjøretøyet, som tar litt belastning av motoren. Denne teknologien er for tiden i stand til å øke drivstoffeffektiviteten med opptil 10 prosent, selv om den fortsatt er i sin spede begynnelse.
Hvilke biler bruker regenerative bremser?
De fleste hybrid- og elbiler bruker en eller annen type regenerativt bremsesystem. OEM-er som Chevrolet, Honda, Nissa, Toyota og Tesla var alle tidlig ute med regenerativ bremseteknologi i hybrid- og elektriske kjøretøyer. Ikke-hybridkjøretøyer som bruker en eller annen form for regenerativ bremsing, er betydelig mindre vanlige, men BMW og Mazda var begge tidlige brukere av teknologien i visse modeller.
