Bromstekniken har inte förändrats mycket de senaste hundra åren, men regenerativ bromsning representerar en havsförändring på det sätt som vi tänker på att bromsa. Istället för att använda brute force för att stoppa fordon genom att fysiskt klämma ner eller skjuta ut som en komponent som en bromsskiva eller trumma, utnyttjar denna teknik smart hur hybrid- och helelektriska bilar fungerar för att faktiskt återhämta sig lite energi varje gång fordonet saktar ner .
Hur fungerar bromsar i bilar och lastbilar?
Framstegen inom bromstekniken har i stort sett varit iterativa snarare än innovativa genom åren, som övergången från trumbromsar till skivbromsar. Det har också gjorts betydande framsteg i de fysiska materialen som bromsbelägg är tillverkade av, vilket har resulterat i friktionsmaterial som håller längre, skapar mindre damm och är mindre benägna att göra buller. Teknik som låsningsfria bromsar har också gjort bromstekniken säkrare, men den underliggande principen att omvandla kinetisk energi till värme har förblivit oförändrad. Traditionella bromsar fungerar bra, men de är enormt slösaktiga av sin natur. Varje gång du trycker ner bromspedalen klämmer du effektivt ner på dina hjul med kraften på tusentals pund hydrauliskt tryck. Den exakta mekanismen innefattar skivformade metallrotorer, som är inklämda mellan varje däck och hjulnav, och pressas mellan organiska, metalliska eller keramiska bromsbelägg.
Hur fungerar regenerativa bromsar?
Den vanligaste formen av regenerativ bromsteknik omfördelar en elmotor som en generator, varför regenerativa bromsar ofta finns i hybrid- och elfordon. Under normal drift hämtar elmotorn ström från batteriet och använder den för att flytta fordonet. När bromspedalen är nedtryckt kan elmotorn vända denna process, bli en generator som drivs av de roterande hjulen och mata tillbaka elen till batteriet. Eftersom regenerativa bromsar effektivt laddar batteriet utan att ansluta till en laddare, i fallet med ett elfordon, eller använder generatorn i en hybrid, ökar fordonets totala effektivitet. Det översätter sig till fler mil mellan laddningar eller tankning. Eftersom regenerativa bromsar effektivt gör kinetisk energi till el kan de sakta ner ett fordon förutom att ladda batteriet. Det finns dock begränsningar för effektiviteten hos ett regenererande bromssystem. En av huvudfrågorna är att regenerativa bromsar inte fungerar lika bra vid låga hastigheter som de gör vid höga hastigheter. På grund av den inneboende begränsningen i regenerativ bromsning är de flesta fordon också utrustade med ett kompletterande traditionellt bromssystem. På samma sätt som traditionella styr-, broms- och accelerationskontroller ofta ingår som backup för drive-by-wire-system kan traditionella bromsar fungera som backup för regenerativ bromsning. Traditionella system kanske bara börjar när ett utrustningsfel uppstår, eller så kan de användas tillsammans med regenerativ bromsning hela tiden.
Begränsningar av regenerativa bromsar
Förutom det naturliga nedfallet av regenerativ bromseffektivitet vid låga hastigheter lider tekniken också av ett antal andra begränsningar. Några av de mest anmärkningsvärda inkluderar:
- Regenerativ bromsning fungerar bara på drivhjulen: Om ett elfordon inte är fyrhjulsdrift, med en motor för varje hjul, kan hjulen som saknar rotorer inte dra nytta av regenerativ bromsning.
- Problem med panikstopp: Regenerativa bromsar ger vanligtvis inte tillräckligt med bromskraft under panikstopp. Det är ett område där traditionella bromsar fortfarande fungerar mycket bättre.
- Batteri- och motorbegränsningar: Effektiviteten hos ett regenerativt system begränsas av faktorer som kapaciteten hos energilagringssystemet och elmotorns effekt.
- Arbeta bara med el- och hybridfordon: Traditionella regenerativa system är oförenliga med icke-elektriska, icke-hybridfordon. Eftersom dessa fordon saknar elmotorer är implementering av regenerativ bromsning kostsamt och komplicerat.
- Dynamiska bromsbegränsningar: Vissa regenerativa system tvingas använda kompletterande «dynamisk bromsning» som inte lagrar den återvunna kinetiska energin.
Kapacitiva bromsar och traditionella förbränningsmotorer
Eftersom regenerativa bromssystem vanligtvis är beroende av att deras elmotorer genererar el är de i sig oförenliga med fordon som använder förbränningsmotorer. Det finns dock några alternativa regenerativa tekniker som kan användas på traditionella förbränningsmotorer. Ett sådant system använder stora kondensatorer för att snabbt lagra och släppa elektricitet, som sedan passerar genom en nedtransformator. 12-voltsutgången matas sedan in i fordonets elektriska system, vilket tar lite belastning från motorn. Denna teknik kan för närvarande öka bränsleeffektiviteten med upp till 10 procent, även om den fortfarande är i sin linda.
Vilka bilar använder regenerativa bromsar?
De flesta hybrid- och elfordon använder någon typ av regenerativt bromssystem. OEM-tillverkare som Chevrolet, Honda, Nissa, Toyota och Tesla var alla ombord tidigt med regenerativ bromsteknik i sina hybrid- och elfordon. Icke-hybridfordon som använder någon form av regenerativ bromsning är betydligt mindre vanliga, men BMW och Mazda var båda tidiga användare av tekniken i vissa modeller.
