За последние сто лет технология торможения не претерпела больших изменений, но регенеративное торможение представляет собой морское изменение в способе, которым мы думаем о торможении. Успехи были в основном итеративными, а не инновационными, такими как переход от барабанных тормозов к дисковым тормозам. Были также значительные достижения в физических материалах, из которых изготовлены тормозные колодки, что привело к тому, что фрикционные материалы продолжаются дольше, создают меньше пыли и менее подвержены шуму. Технологии, подобные антиблокировочным тормозам, также сделали тормозную технологию более безопасной, но основополагающий принцип преобразования кинетической энергии в тепло не изменился.
Традиционные тормоза работают очень хорошо, но они чрезвычайно расточительны. Каждый раз, когда вы нажимаете на свою педаль тормоза, вы эффективно зажимаете свои колеса силой тысяч фунтов гидравлического давления. Точный механизм включает в себя дискообразные металлические роторы, которые зажаты между каждой шиной и ступицей колеса, сжимаются между органическими, металлическими или керамическими тормозными колодками. В старых автомобилях вместо этого используются менее эффективные барабаны и тормозные колодки. В любом случае автомобиль замедляется из-за огромного трения, возникающего между подушками и дисками или ботинками и барабанами. Это трение существенно превращает кинетическую энергию в тепловую энергию (а иногда и большой шум), и ваш автомобиль замедляется в результате.
Проблема с традиционными тормозами заключается в том, что ваш двигатель должен был расходовать много топлива, чтобы создать эту кинетическую энергию, и это по существу расточительно, когда ваши тормоза превращают его в тепло. Основная идея рекуперативного торможения заключается в том, что различные технологии позволяют вернуть часть этой кинетической энергии, превратить ее в электричество и затем повторно использовать.
Как работают регенеративные тормоза?
Наиболее распространенная форма технологии регенеративного торможения - электрический двигатель как генератор, поэтому регенеративные тормоза часто встречаются в гибридных и электрических транспортных средствах. Во время нормальной работы электродвигатель потребляет энергию от аккумулятора и использует его для перемещения автомобиля. Когда педаль тормоза нажата, электродвигатель способен отменить этот процесс и вернуть питание обратно в аккумулятор. Это может помочь поддерживать заряд батареи без подключения электрического автомобиля или использования генератора переменного тока в гибриде, что приводит к повышению эффективности.
Поскольку регенеративные тормоза эффективно превращают кинетическую энергию в электричество, они могут замедлить движение автомобиля. Однако существуют ограничения эффективности регенеративной тормозной системы. Одной из главных проблем является то, что регенеративные тормоза не работают также на низких скоростях, как на высоких скоростях. Из-за этого присущего ограничения в режиме рекуперативного торможения большинство автомобилей также оснащены дополнительной традиционной тормозной системой.
Ограничения регенеративных тормозов
Помимо естественного спада эффективности рекуперативного торможения на низких скоростях, технология также страдает от ряда других ограничений. К числу наиболее примечательных относятся:
- Регенеративное торможение работает только на «приводных колесах».
- Регенеративные тормоза обычно не обеспечивают достаточного тормозного усилия в условиях остановки паники.
- Эффективность регенеративной системы ограничена такими факторами, как мощность системы накопления энергии и мощность электродвигателя.
- Традиционные регенеративные системы несовместимы с неэлектрическими, негибридными автомобилями.
- Некоторые регенеративные системы вынуждены использовать дополнительное «динамическое торможение», которое не сохраняет восстановленную кинетическую энергию.
Емкостные тормоза и традиционные двигатели сжигания
Поскольку регенеративные тормозные системы обычно полагаются на свои электродвигатели для выработки электроэнергии, они по своей сути несовместимы с автомобилями, использующими двигатели внутреннего сгорания. Однако существуют альтернативные регенеративные технологии, которые можно применять к традиционным двигателям внутреннего сгорания. Одна из таких систем использует большие конденсаторы для быстрого хранения и выпуска электроэнергии, которая затем проходит через понижающий трансформатор. 12-вольтовый выход затем подается в электрическую систему транспортного средства, что снимает нагрузку с двигателя. В настоящее время эта технология способна повысить топливную эффективность на 10 процентов, хотя она все еще находится в зачаточном состоянии.
Какие автомобили используют регенеративные тормоза?
Большинство гибридных и электрических транспортных средств используют какой-то тип системы рекуперативного торможения. OEM-производители, такие как Chevrolet, Honda, Nissa, Toyota и Tesla, были на ранней стадии с технологией рекуперативного торможения в своих гибридных и электрических транспортных средствах. Негибридные транспортные средства, которые используют некоторый тип рекуперативного торможения, значительно менее распространены, но BMW и Mazda были ранними разработчиками технологии в некоторых моделях.
