Bremseteknologi har ikke ændret sig meget i de sidste hundrede år, men regenerativ bremsning repræsenterer en markant ændring i den måde, vi tænker på bremsning. I stedet for at bruge brutal force til at stoppe køretøjer ved fysisk at klemme ned eller skubbe ud som en komponent som en bremseskive eller tromle, udnytter denne teknologi på en smart måde den måde, hybrid- og fuldelektriske biler fungerer på, for faktisk at genvinde lidt energi, hver gang køretøjet sænker farten.
Hvordan fungerer bremser i biler og lastbiler?
Fremskridt inden for bremseteknologi har stort set været iterativ snarere end innovativ gennem årene, som overgangen fra tromlebremser til skivebremser. Der er også sket betydelige fremskridt i de fysiske materialer, som bremseklodser er lavet af, hvilket har resulteret i friktionsmaterialer, der holder længere, skaber mindre støv og er mindre tilbøjelige til at støje. Teknologier som antiblokeringsbremser har også gjort bremseteknologien mere sikker, men det underliggende princip om at konvertere kinetisk energi til varme er forblevet uændret.
Traditionelle bremser fungerer fint, men de er i sagens natur enormt spild. Hver gang du trykker ned på din bremsepedal, spænder du effektivt ned på dine hjul med kraften fra tusindvis af pund hydraulisk tryk. Den præcise mekanisme involverer skiveformede metalrotorer, som er klemt ind mellem hvert dæk og hjulnav, og bliver klemt mellem organiske, metalliske eller keramiske bremseklodser.
I ældre køretøjer og bagbremserne på nogle lette lastbiler bruges mindre effektive tromler og bremsesko i stedet. I begge tilfælde sænker køretøjet farten på grund af den enorme friktion, der genereres mellem puderne og skiverne eller sko og tromler. Den friktion omdanner i det væsentlige kinetisk energi til varmeenergi (og nogle gange en hel del støj), og din bil sænker farten som et resultat.
Problemet med traditionelle bremser er, at din motor skulle bruge meget brændstof for at opbygge den kinetiske energi, og den er i det væsentlige spildt, når dine bremser omdanner den til varme.
Den grundlæggende idé bag regenerativ bremsning er, at en række forskellige teknologier gør det muligt at genvinde en del af den kinetiske energi, omdanne den til elektricitet og derefter genbruge den.
Hvordan fungerer regenerative bremser?
Den mest almindelige form for regenerativ bremseteknologi genbruger en elektrisk motor som en generator, hvilket er grunden til, at regenerative bremser ofte findes i hybrid- og elektriske køretøjer.
Under normal drift trækker elmotoren strøm fra batteriet og bruger det til at flytte køretøjet. Når bremsepedalen trykkes ned, er elmotoren i stand til at vende denne proces, blive en generator drevet af de roterende hjul og føre elektricitet tilbage til batteriet.
Da regenerative bremser effektivt oplader batteriet uden at tilsluttes en oplader, i tilfælde af et elektrisk køretøj, eller ved at bruge generatoren i en hybrid, øges køretøjets samlede effektivitet. Det udmønter sig i flere kilometer mellem opladninger eller optankninger.
Da regenerative bremser effektivt omdanner kinetisk energi til elektricitet, er de i stand til at bremse et køretøjs fart ud over at oplade batteriet. Der er dog begrænsninger for effektiviteten af et regenerativt bremsesystem. Et af hovedproblemerne er, at regenerative bremser ikke fungerer så godt ved lave hastigheder, som de gør ved høje hastigheder. På grund af den iboende begrænsning i regenerativ bremsning er de fleste køretøjer også udstyret med et supplerende traditionelt bremsesystem.
På samme måde som traditionelle styre-, bremse- og accelerationskontroller ofte er inkluderet som backup til drive-by-wire-systemer, kan traditionelle bremser tjene som backup til regenerativ bremsning. Traditionelle systemer kan kun aktiveres, når der er udstyrsfejl, eller de kan bruges sammen med regenerativ bremsning hele tiden.
Begrænsninger af regenerative bremser
Ud over det naturlige fald af regenerativ bremseeffektivitet ved lave hastigheder lider teknologien også af en række andre begrænsninger. Nogle af de mest bemærkelsesværdige inkluderer:
- Regenerativ bremsning virker kun på drivhjul: Hvis et elektrisk køretøj ikke er firehjulstræk, med en motor til hvert hjul, så er de hjul, der mangler rotorer, det ikke i stand til at drage fordel af regenerativ bremsning.
- Problemer med panikstop: Regenerative bremser giver typisk ikke nok bremsekraft under panikstopforhold. Det er et område, hvor traditionelle bremser stadig fungerer meget bedre.
- Batteri- og motorbegrænsninger: Effektiviteten af et regenerativt system er begrænset af faktorer som energilagringssystemets kapacitet og den elektriske motors output.
- Arbejd kun med elektriske og hybride køretøjer: Traditionelle regenerative systemer er inkompatible med ikke-elektriske, ikke-hybridbiler. Da disse køretøjer mangler elektriske motorer, er implementering af regenerativ bremsning dyrt og kompliceret.
- Dynamiske bremsebegrænsninger: Nogle regenerative systemer er tvunget til at bruge supplerende "dynamisk bremsning", der ikke lagrer den genvundne kinetiske energi.
Kapacitive bremser og traditionelle forbrændingsmotorer
Da regenerative bremsesystemer typisk er afhængige af deres elektriske motorer til at generere elektricitet, er de i sagens natur inkompatible med køretøjer, der bruger forbrændingsmotorer. Der er dog nogle alternative regenerative teknologier, der kan anvendes på traditionelle forbrændingsmotorer.
Et sådant system bruger store kondensatorer til hurtigt at lagre og frigive elektricitet, som derefter føres gennem en step-down transformer.12-volts output føres derefter ind i køretøjets elektriske system, som tager en del belastning af motoren. Denne teknologi er i øjeblikket i stand til at øge brændstofeffektiviteten med op til 10 procent, selvom den stadig er i sin vorden.
Hvilke biler bruger regenerative bremser?
De fleste hybrid- og elektriske køretøjer bruger en form for regenerativt bremsesystem. OEM'er som Chevrolet, Honda, Nissa, Toyota og Tesla var alle tidligt om bord med regenerativ bremseteknologi i deres hybrid- og elbiler. Ikke-hybride køretøjer, der bruger en eller anden form for regenerativ bremsning, er betydeligt mindre almindelige, men BMW og Mazda var begge tidlige brugere af teknologien i visse modeller.
