Tradičné brzdy a takzvaná stratená energia
Technológia brzdy sa za posledných sto rokov nezmenila veľa, ale regeneratívne brzdenie predstavuje zmenu v spôsobe, akým premýšľame o brzdení. Pokroky boli prevažne opakujúce ako inovatívne, ako prechod z bubnových bŕzd na kotúčové brzdy. Došlo tiež k významnému pokroku vo fyzických materiáloch, z ktorých sú brzdové doštičky vyrobené, čo viedlo k trenčím materiálom, ktoré vydrží dlhšie, vytvárajú menej prachu a menej pravdepodobne spôsobujú hluk. Technológie, ako sú napríklad antiblokovacie brzdy , tiež zabezpečili bezpečnosť brzdnej techniky, ale základný princíp premeny kinetickej energie na teplo zostal nezmenený.
Tradičné brzdy pracujú v poriadku, ale sú nesmierne plytké. Zakaždým, keď stlačíte brzdový pedál, efektívne upínate na vaše kolesá silou tisícok libier hydraulického tlaku. Presný mechanizmus zahŕňa kotúčové kovové rotory, ktoré sú vložené medzi každú pneumatiku a náboj kolesa a sú stláčané medzi organickými, kovovými alebo keramickými brzdovými doštičkami. Pri starších vozidlách sa namiesto toho používajú menej účinné bubny a brzdové čeľuste. V obidvoch prípadoch sa vozidlo spomalí kvôli obrovskému treniu, ktoré vzniká medzi vankúšikmi a kotúčmi alebo topánkami a bubnami. Toto trenie v podstate premieňa kinetickú energiu na tepelnú energiu (a niekedy na veľa hluku) a vaše auto sa tým spomaľuje.
Problém s tradičnými brzdami spočíva v tom, že váš motor musel vynaložiť veľa paliva na vybudovanie kinetickej energie a je to v podstate zbytočné, keď vaše brzdy premení na teplo. Základná myšlienka regeneratívneho brzdenia spočíva v tom, že rôzne technológie umožňujú opätovné získavanie časti kinetickej energie, jej premenu na elektrickú energiu a následné opätovné použitie.
Ako fungujú regeneračné brzdy?
Najbežnejšou formou regeneračnej brzdovej technológie je elektromotor ako generátor, čo je dôvod, prečo sa regeneratívne brzdy často nachádzajú v hybridných a elektrických vozidlách. Počas bežnej prevádzky elektromotor čerpá energiu z batérie a používa ju na pohyb vozidla. Keď stlačíte brzdový pedál, elektromotor dokáže tento postup zvrátiť a napája elektrinu späť do batérie. To môže pomôcť udržať batériu nabitú bez zapojenia elektrického vozidla alebo pomocou alternátora v hybride, čo vedie k vyššej účinnosti.
Keďže regeneratívne brzdy účinne premieňajú kinetickú energiu na elektrickú energiu, môžu spomaľovať vozidlo. Existujú však obmedzenia účinnosti regeneračného brzdového systému. Jedným z hlavných problémov je, že regeneračné brzdy nefungujú tak dobre pri nízkych otáčkach, ako pri vysokých rýchlostiach. V dôsledku tohto obmedzenia pri regeneratívnom brzdení je väčšina vozidiel vybavená doplnkovým tradičným brzdovým systémom.
Obmedzenia regeneratívnych bŕzd
Okrem prirodzeného poklesu efektívnosti regeneračného brzdenia pri nízkych otáčkach technológia trpí aj mnohými ďalšími obmedzeniami. Medzi najvýznamnejšie patria:
- Regeneračné brzdenie funguje iba na "hnacích kolesách".
- Regeneračné brzdy zvyčajne neposkytujú dostatočnú brzdnú silu v podmienkach zastavenia paniky.
- Účinnosť regeneračného systému je obmedzená faktormi, ako je kapacita systému skladovania energie a výkon elektrického motora.
- Tradičné regeneračné systémy sú nezlučiteľné s neelektrickými nehybridnými vozidlami.
- Niektoré regeneračné systémy sú nútené používať doplnkové "dynamické brzdenie", ktoré neuchováva regenerovanú kinetickú energiu.
Kapacitné brzdy a tradičné spaľovacie motory
Vzhľadom na to, že regeneratívne brzdové systémy sa zvyčajne spoliehajú na elektrické motory na výrobu elektriny, sú vo svojej podstate nezlučiteľné s vozidlami, ktoré používajú spaľovacie motory. Existujú však niektoré alternatívne technológie regenerácie, ktoré možno použiť na tradičné spaľovacie motory. Jeden takýto systém používa veľké kondenzátory na rýchle ukladanie a uvoľňovanie elektrickej energie, ktorá potom prechádza cez transformátor s krokom dole. 12-voltový výstup je potom napájaný do elektrického systému vozidla, ktorý zaťažuje motor. Táto technológia je v súčasnosti schopná zvýšiť spotrebu paliva až o 10 percent, hoci je stále v plienkach.
Aké autá používajú regeneračné brzdy?
Väčšina hybridných a elektrických vozidiel používa nejaký typ regeneratívneho brzdového systému. Výrobcovia OEM, ako sú Chevrolet, Honda, Nissa, Toyota a Tesla, boli všetci na palube včas s regeneratívnou brzdou v hybridných a elektrických vozidlách. Nehybridné vozidlá, ktoré používajú nejaký druh regeneratívneho brzdenia, sú podstatne menej bežné, ale BMW a Mazda boli v niektorých modeloch prvými používateľmi technológie.