Technologia hamulcowa nie zmieniła się w ciągu ostatnich stu lat, ale hamowanie regeneracyjne nie oznacza zmiany w sposobie, w jaki myślimy o hamowaniu. Postępy były w dużej mierze iteracyjne, a nie innowacyjne, jak przejście z hamulców bębnowych na hamulce tarczowe. Odnotowano również znaczne postępy w materiałach fizycznych, z których wykonane są klocki hamulcowe, co spowodowało, że materiały cierne trwają dłużej, wytwarzają mniej pyłu i rzadziej hałasują. Technologie takie jak hamulce z przeciwblokadą sprawiły, że technologia hamulca jest bezpieczniejsza, ale podstawowa zasada konwersji energii kinetycznej na ciepło pozostała niezmieniona.
Tradycyjne hamulce działają dobrze, ale są ogromnie nieekonomiczne. Za każdym razem, gdy naciskasz na pedał hamulca, skutecznie ściskasz koła z siłą tysięcy funtów ciśnienia hydraulicznego. Dokładny mechanizm obejmuje metalowe tarcze w kształcie dysku, które są umieszczone pomiędzy każdą oponą a piastą koła, ściskane między organicznymi, metalowymi lub ceramicznymi okładzinami hamulcowymi. W starszych pojazdach stosuje się mniej wydajne bębny i szczęki hamulcowe. W obu przypadkach pojazd zwalnia z powodu ogromnego tarcia generowanego między klockami i tarczami lub butami i bębnami. Tarcie to zasadniczo zamienia energię kinetyczną w energię cieplną (a czasami dużo hałasu), a twój samochód zwalnia w rezultacie.
Problem z tradycyjnymi hamulcami polega na tym, że twój silnik musiał zużywać dużo paliwa, aby zbudować tę energię kinetyczną, i jest to zasadniczo marnowane, gdy twoje hamulce zamieniają go w ciepło. Podstawową ideą hamowania regeneracyjnego jest to, że różne technologie umożliwiają odzyskanie części energii kinetycznej, przekształcenie jej w energię elektryczną, a następnie ponowne wykorzystanie.
Jak działają hamulce regeneracyjne?
Najbardziej rozpowszechniona forma technologii hamowania odzyskowego przywraca silnik elektryczny jako generator, dlatego hamulce regeneracyjne często znajdują się w pojazdach hybrydowych i elektrycznych. Podczas normalnej pracy silnik elektryczny pobiera energię z akumulatora i używa go do przemieszczania pojazdu. Po naciśnięciu pedału hamulca silnik elektryczny może odwrócić ten proces i ponownie wprowadzić energię elektryczną do akumulatora. To może pomóc w utrzymaniu naładowania akumulatora bez podłączania elektrycznego pojazdu lub używania alternatora w hybrydzie, co prowadzi do zwiększonej wydajności.
Ponieważ hamulce regeneracyjne skutecznie zamieniają energię kinetyczną w energię elektryczną, są w stanie spowolnić pojazd. Istnieją jednak ograniczenia skuteczności regeneracyjnego układu hamulcowego. Jednym z głównych problemów jest to, że hamulce regeneracyjne nie działają tak dobrze przy niskich prędkościach, jak przy dużych prędkościach. Z powodu tego nieodłącznego ograniczenia w hamowaniu odzyskowym, większość pojazdów jest również wyposażona w dodatkowy tradycyjny układ hamulcowy.
Ograniczenia hamulców regeneracyjnych
Poza naturalnym spadkiem skuteczności hamowania regeneracyjnego przy niskich prędkościach, technologia ma również wiele innych ograniczeń. Niektóre z najbardziej godnych uwagi to:
- Hamowanie regeneracyjne działa tylko na "kołach napędowych".
- Hamulce regeneracyjne zazwyczaj nie zapewniają wystarczającej siły hamowania w warunkach panicznego zatrzymania.
- Wydajność układu regeneracyjnego jest ograniczona przez czynniki takie jak pojemność układu magazynowania energii i moc silnika elektrycznego.
- Tradycyjne układy regeneracyjne są niekompatybilne z nieelektrycznymi, niehybrydowymi pojazdami.
- Niektóre układy regeneracyjne są zmuszone do stosowania dodatkowego "hamowania dynamicznego", które nie przechowuje odzyskanej energii kinetycznej.
Pojemnościowe hamulce i tradycyjne silniki spalinowe
Ponieważ regeneracyjne układy hamulcowe zazwyczaj wykorzystują swoje silniki elektryczne do wytwarzania energii elektrycznej, są one z natury niezgodne z pojazdami, które wykorzystują silniki spalinowe. Istnieją jednak alternatywne technologie regeneracyjne, które można zastosować do tradycyjnych silników spalinowych. Jeden z takich układów wykorzystuje duże kondensatory do szybkiego przechowywania i uwalniania energii elektrycznej, która następnie przepuszczana jest przez transformator obniżający napięcie. Wyjście 12-woltowe jest następnie podawane do układu elektrycznego pojazdu, co powoduje pewne obciążenie silnika. Technologia ta jest obecnie w stanie zwiększyć oszczędność paliwa nawet o 10 procent, choć wciąż jest w powijakach.
Jakie samochody wykorzystują hamulce regeneracyjne?
Większość pojazdów hybrydowych i elektrycznych korzysta z pewnego rodzaju układu hamowania odzyskowego. Producenci OEM, tacy jak Chevrolet, Honda, Nissa, Toyota i Tesla, wcześnie weszli na pokład z technologią hamowania odzyskowego w pojazdach hybrydowych i elektrycznych. Niehybrydowe pojazdy, które korzystają z pewnego rodzaju hamowania odzyskowego, są znacznie rzadziej spotykane, ale BMW i Mazda były pierwszymi użytkownikami tej technologii w niektórych modelach.
