Η τεχνολογία πέδησης δεν έχει αλλάξει πολύ τα τελευταία εκατό χρόνια, αλλά η αναγεννητική πέδηση αντιπροσωπεύει μια ριζική αλλαγή στον τρόπο που σκεφτόμαστε το φρενάρισμα. Αντί να χρησιμοποιεί ωμή βία για να σταματήσει τα οχήματα σφίγγοντας ή σπρώχνοντας έξω σαν ένα εξάρτημα όπως δίσκος φρένου ή τύμπανο, αυτή η τεχνολογία εκμεταλλεύεται έξυπνα τον τρόπο που λειτουργούν τα υβριδικά και πλήρως ηλεκτρικά αυτοκίνητα για να ανακτήσει πραγματικά λίγη ενέργεια κάθε φορά που το όχημα επιβραδύνει.
Πώς λειτουργούν τα φρένα σε αυτοκίνητα και φορτηγά;
Η πρόοδος στην τεχνολογία πέδησης ήταν σε μεγάλο βαθμό επαναληπτική παρά καινοτόμος με την πάροδο των ετών, όπως η μετάβαση από τα φρένα τυμπάνου στα δισκόφρενα. Υπήρξαν επίσης σημαντικές πρόοδοι στα φυσικά υλικά από τα οποία κατασκευάζονται τα τακάκια των φρένων, γεγονός που είχε ως αποτέλεσμα υλικά τριβής που διαρκούν περισσότερο, δημιουργούν λιγότερη σκόνη και είναι λιγότερο πιθανό να κάνουν θόρυβο. Τεχνολογίες όπως τα φρένα αντιμπλοκαρίσματος έχουν επίσης κάνει την τεχνολογία των φρένων ασφαλέστερη, αλλά η βασική αρχή της μετατροπής της κινητικής ενέργειας σε θερμότητα έχει παραμείνει αμετάβλητη.
Τα παραδοσιακά φρένα λειτουργούν μια χαρά, αλλά είναι τρομερά σπάταλα από τη φύση τους. Κάθε φορά που πιέζετε προς τα κάτω το πεντάλ του φρένου σας, σφίγγετε αποτελεσματικά τους τροχούς σας με τη δύναμη χιλιάδων λιβρών υδραυλικής πίεσης. Ο ακριβής μηχανισμός περιλαμβάνει μεταλλικούς ρότορες σε σχήμα δίσκου, οι οποίοι βρίσκονται ανάμεσα σε κάθε ελαστικό και πλήμνη τροχού, συμπιέζονται ανάμεσα σε οργανικά, μεταλλικά ή κεραμικά τακάκια φρένων.
Σε παλαιότερα οχήματα και τα πίσω φρένα ορισμένων ελαφρών φορτηγών, χρησιμοποιούνται αντ' αυτού λιγότερο αποδοτικά τύμπανα και πέδιλα φρένων. Και στις δύο περιπτώσεις, το όχημα επιβραδύνει λόγω της τρομερής τριβής που δημιουργείται ανάμεσα στα τακάκια και τους δίσκους ή τα παπούτσια και τα τύμπανα. Αυτή η τριβή ουσιαστικά μετατρέπει την κινητική ενέργεια σε θερμική ενέργεια (και μερικές φορές πολύ θόρυβο) και το αυτοκίνητό σας επιβραδύνει ως αποτέλεσμα.
Το πρόβλημα με τα παραδοσιακά φρένα είναι ότι ο κινητήρας σας έπρεπε να δαπανήσει πολύ καύσιμο για να δημιουργήσει αυτήν την κινητική ενέργεια, και ουσιαστικά σπαταλιέται όταν τα φρένα σας τη μετατρέπουν σε θερμότητα.
Η βασική ιδέα πίσω από το αναγεννητικό φρενάρισμα είναι ότι μια ποικιλία τεχνολογιών καθιστούν δυνατή την ανάκτηση μέρους αυτής της κινητικής ενέργειας, τη μετατροπή της σε ηλεκτρική ενέργεια και στη συνέχεια την επαναχρησιμοποίησή της.
Πώς λειτουργούν τα αναγεννητικά φρένα;
Η πιο κοινή μορφή τεχνολογίας αναγεννητικών φρένων επαναχρησιμοποιεί έναν ηλεκτροκινητήρα ως γεννήτρια, γι' αυτό τα φρένα αναγέννησης βρίσκονται συχνά σε υβριδικά και ηλεκτρικά οχήματα.
Κατά την κανονική λειτουργία, ο ηλεκτροκινητήρας αντλεί ισχύ από την μπαταρία και τη χρησιμοποιεί για να κινήσει το όχημα. Όταν πατηθεί το πεντάλ του φρένου, ο ηλεκτροκινητήρας είναι σε θέση να αντιστρέψει αυτή τη διαδικασία, να γίνει γεννήτρια που τροφοδοτείται από τους περιστρεφόμενους τροχούς και να τροφοδοτεί ξανά ηλεκτρική ενέργεια στην μπαταρία.
Δεδομένου ότι τα φρένα αναγέννησης φορτίζουν αποτελεσματικά την μπαταρία χωρίς να συνδέεται σε φορτιστή, στην περίπτωση ηλεκτρικού οχήματος ή χρησιμοποιώντας τον εναλλάκτη σε υβριδικό, η συνολική απόδοση του οχήματος αυξάνεται. Αυτό μεταφράζεται σε περισσότερα μίλια μεταξύ φορτίσεων ή ανεφοδιασμού καυσίμου.
Δεδομένου ότι τα αναγεννητικά φρένα μετατρέπουν αποτελεσματικά την κινητική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια, μπορούν να επιβραδύνουν ένα όχημα εκτός από τη φόρτιση της μπαταρίας. Ωστόσο, υπάρχουν περιορισμοί στην αποτελεσματικότητα ενός αναγεννητικού συστήματος πέδησης. Ένα από τα κύρια ζητήματα είναι ότι τα φρένα ανάκτησης δεν λειτουργούν τόσο καλά στις χαμηλές ταχύτητες όσο στις υψηλές ταχύτητες. Λόγω αυτού του εγγενούς περιορισμού στην πέδηση με ανάκτηση, τα περισσότερα οχήματα είναι επίσης εξοπλισμένα με ένα συμπληρωματικό παραδοσιακό σύστημα πέδησης.
Με τον ίδιο τρόπο που τα παραδοσιακά χειριστήρια διεύθυνσης, πέδησης και επιτάχυνσης περιλαμβάνονται συχνά ως εφεδρικά για συστήματα κίνησης με καλώδιο, τα παραδοσιακά φρένα μπορούν να χρησιμεύσουν ως εφεδρική πέδηση με ανάκτηση. Τα παραδοσιακά συστήματα μπορούν να ενεργοποιηθούν μόνο όταν υπάρχει βλάβη στον εξοπλισμό ή μπορούν να χρησιμοποιούνται σε συνδυασμό με αναγεννητικό φρενάρισμα όλη την ώρα.
Περιορισμοί αναγεννητικών φρένων
Εκτός από τη φυσική πτώση της αναγεννητικής απόδοσης πέδησης σε χαμηλές ταχύτητες, η τεχνολογία υποφέρει επίσης από διάφορους άλλους περιορισμούς. Μερικά από τα πιο αξιοσημείωτα περιλαμβάνουν:
- Το αναγεννητικό φρενάρισμα λειτουργεί μόνο σε κινητήριους τροχούς: Εάν ένα ηλεκτρικό όχημα δεν είναι τετρακίνητο, με κινητήρα για κάθε τροχό, τότε οι τροχοί που δεν διαθέτουν ρότορες δεν είναι μπορεί να επωφεληθεί από το αναγεννητικό φρενάρισμα.
- Προβλήματα με στάσεις πανικού: Τα φρένα ανάκτησης συνήθως δεν παρέχουν αρκετή δύναμη πέδησης υπό συνθήκες πανικού. Αυτός είναι ένας τομέας όπου τα παραδοσιακά φρένα εξακολουθούν να λειτουργούν πολύ καλύτερα.
- Περιορισμοί μπαταρίας και κινητήρα: Η απόδοση ενός συστήματος ανάκτησης περιορίζεται από παράγοντες όπως η χωρητικότητα του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας και η απόδοση του ηλεκτροκινητήρα.
- Εργαστείτε μόνο με ηλεκτρικά και υβριδικά οχήματα: Τα παραδοσιακά συστήματα ανάκτησης δεν είναι συμβατά με τα μη ηλεκτρικά, μη υβριδικά οχήματα. Δεδομένου ότι αυτά τα οχήματα δεν διαθέτουν ηλεκτρικούς κινητήρες, η εφαρμογή πέδησης με ανάκτηση είναι δαπανηρή και περίπλοκη.
- Δυναμικοί περιορισμοί πέδησης: Ορισμένα συστήματα ανάκτησης αναγκάζονται να χρησιμοποιούν συμπληρωματικό "δυναμικό φρενάρισμα" που δεν αποθηκεύει την ανακτημένη κινητική ενέργεια.
Χωρητικά φρένα και παραδοσιακοί κινητήρες εσωτερικής καύσης
Δεδομένου ότι τα συστήματα αναγεννητικής πέδησης βασίζονται συνήθως στους ηλεκτροκινητήρες τους για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, είναι εγγενώς ασυμβίβαστα με οχήματα που χρησιμοποιούν κινητήρες εσωτερικής καύσης. Ωστόσο, υπάρχουν ορισμένες εναλλακτικές τεχνολογίες αναγέννησης που μπορούν να εφαρμοστούν σε παραδοσιακούς κινητήρες εσωτερικής καύσης.
Ένα τέτοιο σύστημα χρησιμοποιεί μεγάλους πυκνωτές για την ταχεία αποθήκευση και απελευθέρωση ηλεκτρικής ενέργειας, η οποία στη συνέχεια διοχετεύεται μέσω ενός μετασχηματιστή με βήμα προς τα κάτω. Η έξοδος 12 βολτ τροφοδοτείται στη συνέχεια στο ηλεκτρικό σύστημα του οχήματος, το οποίο αφαιρεί κάποιο φορτίο από τον κινητήρα. Αυτή η τεχνολογία είναι επί του παρόντος σε θέση να αυξήσει την απόδοση καυσίμου έως και 10 τοις εκατό, αν και βρίσκεται ακόμη σε αρχικό στάδιο.
Τι αυτοκίνητα χρησιμοποιούν αναγεννητικά φρένα;
Τα περισσότερα υβριδικά και ηλεκτρικά οχήματα χρησιμοποιούν κάποιου τύπου αναγεννητικό σύστημα πέδησης. OEM όπως η Chevrolet, η Honda, η Nissa, η Toyota και η Tesla χρησιμοποίησαν από νωρίς την τεχνολογία αναγεννητικής πέδησης στα υβριδικά και ηλεκτρικά οχήματά τους. Τα μη υβριδικά οχήματα που χρησιμοποιούν κάποιο είδος πέδησης με αναγέννηση είναι πολύ λιγότερο κοινά, αλλά η BMW και η Mazda ήταν και οι δύο πρώιμες υιοθέτες της τεχνολογίας σε ορισμένα μοντέλα.
