Tradiční brzdy a takzvaná ztracená energie
Technologie brzd se za posledních sto let nezměnila hodně, ale regenerační brzdění představuje změnu ve způsobu, jakým si myslíme o brzdění. Pokroky byly převážně iterativní spíše než inovativní, jako přechod z bubnových brzd na kotoučové brzdy. Došlo také k významnému pokroku ve fyzikálních materiálech, z nichž jsou brzdové destičky vyrobeny, což vedlo k třením, které vydrží déle, vytváří méně prachu a je méně pravděpodobné, že způsobí hluk. Technologie, jako jsou antiblokovací brzdy , také činí technologii brzd bezpečnější, ale základní princip přeměny kinetické energie na teplo zůstává nezměněn.
Tradiční brzdy fungují dobře, ale jsou nesmírně nehospodárné. Pokaždé, když zatlačíte brzdový pedál, efektivně upínáte na svých kolech sílou tisíců liber hydraulického tlaku. Přesný mechanismus zahrnuje kotoučové kovové rotory, které jsou uloženy mezi každou pneumatikou a nábojem kola a jsou stlačeny mezi organické, kovové nebo keramické brzdové destičky. U starších vozidel se místo toho používají méně efektivní bubny a brzdové boty. V obou případech se vozidlo zpomaluje kvůli obrovskému tření, které vzniká mezi vložkami a kotouči nebo botami a bubny. Toto tření v podstatě mění kinetickou energii na tepelnou energii (a někdy i na velké množství hluku) a vaše auto zpomaluje jako výsledek.
Problém s tradičními brzdami spočívá v tom, že váš motor musel vynaložit spoustu paliva na vybudování této kinetické energie a je to v podstatě zbytečné, když vaše brzdy převedou na teplo. Základní myšlenkou regeneračního brzdění je, že řada technologií umožňuje získat určitou část této kinetické energie, přeměnit ji na elektřinu a znovu ji použít.
Jak fungují regenerační brzdy?
Nejběžnější forma regenerační brzdové technologie přemění elektrický motor jako generátor, což je důvod, proč se regenerační brzdy často nacházejí v hybridních a elektrických vozidlech. Během normálního provozu elektromotor čerpá energii z akumulátoru a používá jej k pohybu vozidla. Při stlačení brzdového pedálu je elektromotor schopen tento postup obrátit a elektřinu dodat zpět do baterie. To může pomoci udržet baterii nabitou bez zapojení elektrického vozidla nebo používání alternátoru v hybridním systému, což vede ke zvýšení účinnosti.
Vzhledem k tomu, že regenerační brzdy účinně přeměňují kinetickou energii na elektrickou energii, mohou zpomalit vozidlo. Existují však omezení účinnosti regeneračního brzdového systému. Jedním z hlavních problémů je, že regenerační brzdy nefungují stejně dobře při nízké rychlosti, jako u vysokých rychlostí. Vzhledem k tomuto omezením při regeneračním brzdění je většina vozidel vybavena doplňkovým tradičním brzdovým systémem.
Omezení regeneračních brzd
Kromě přirozeného poklesu účinnosti regeneračního brzdění při nízkých rychlostech tato technologie trpí řadou dalších omezení. Mezi nejvýznamnější patří:
- Regenerační brzdění funguje pouze na "hnacích kolech".
- Rekuperační brzdy typicky neposkytují dostatečnou brzdnou sílu za podmínek stmívání paniky.
- Účinnost regeneračního systému je omezena faktory, jako je kapacita systému pro skladování energie a výkon elektromotoru.
- Tradiční regenerační systémy jsou nekompatibilní s neelektrickými, nehybridními vozidly.
- Některé regenerační systémy jsou nuceny používat doplňkové "dynamické brzdění", které neuchovávají regenerovanou kinetickou energii.
Kapacitní brzdy a tradiční spalovací motory
Vzhledem k tomu, že regenerační brzdové systémy se zpravidla spoléhají na své elektrické motory k výrobě elektřiny, jsou neodmyslitelně neslučitelné s vozidly, která používají spalovací motory. Existují však některé alternativní regenerační technologie, které lze použít na tradiční spalovací motory. Jeden takový systém využívá velké kondenzátory pro rychlé ukládání a uvolňování elektřiny, která pak prochází transformátorem s krokem dolů. 12voltový výkon je pak přiváděn do elektrického systému vozidla, což z něj vylučuje určitý náklad. Tato technologie je v současné době schopna zvýšit palivovou účinnost až o 10 procent, i když je stále ještě v plenkách.
Jaká auta používají regenerační brzdy?
Většina hybridních a elektrických vozidel používá nějaký typ regeneračního brzdového systému. OEM jako Chevrolet, Honda, Nissa, Toyota a Tesla byli na palubě brzy s technologií regenerační brzdy v hybridních a elektrických vozidlech. Nehybridní vozidla, která používají určitý typ regeneračního brzdění, jsou značně méně častá, ale BMW a Mazda byly v řadě modelů v první řadě využívány technologie.