Brzdová technologie se za posledních sto let příliš nezměnila, ale regenerativní brzdění představuje zásadní změnu ve způsobu, jakým o brzdění uvažujeme. Namísto použití hrubé síly k zastavení vozidel fyzickým sevřením nebo vytlačením jako součást, jako je brzdový kotouč nebo buben, tato technologie chytře využívá způsob, jakým fungují hybridní a plně elektrické vozy, aby skutečně rekuperovaly trochu energie pokaždé, když vozidlo zpomalí..
Jak fungují brzdy v autech a kamionech?
Pokroky v brzdové technologii byly v průběhu let spíše iterativní než inovativní, jako je přechod z bubnových brzd na kotoučové brzdy. Došlo také k významnému pokroku ve fyzických materiálech, ze kterých jsou brzdové destičky vyrobeny, což vedlo ke třecím materiálům, které vydrží déle, vytvářejí méně prachu a je méně pravděpodobné, že budou vydávat hluk. Technologie jako protiblokovací brzdy také učinily brzdovou technologii bezpečnější, ale základní princip přeměny kinetické energie na teplo zůstal nezměněn.
Tradiční brzdy fungují dobře, ale ze své podstaty jsou nesmírně plýtvající. Pokaždé, když sešlápnete brzdový pedál, účinně se upínáte na kola silou tisíců liber hydraulického tlaku. Přesný mechanismus zahrnuje kovové rotory ve tvaru kotouče, které jsou vložené mezi každou pneumatiku a náboj kola a jsou vmáčknuty mezi organické, kovové nebo keramické brzdové destičky.
U starších vozidel a zadních brzd některých lehkých nákladních vozidel se místo toho používají méně účinné bubny a brzdové čelisti. V obou případech se vozidlo zpomalí kvůli obrovskému tření, které vzniká mezi destičkami a kotouči nebo botami a bubny. Toto tření v podstatě přeměňuje kinetickou energii na tepelnou energii (a někdy i velký hluk) a vaše auto se v důsledku toho zpomalí.
Problém s tradičními brzdami je v tom, že váš motor musel spotřebovat hodně paliva, aby vytvořil tuto kinetickou energii, a ta se v podstatě plýtvá, když ji vaše brzdy přeměňují na teplo.
Základní myšlenkou rekuperačního brzdění je, že různé technologie umožňují znovu zachytit určitou část této kinetické energie, přeměnit ji na elektřinu a poté ji znovu použít.
Jak fungují regenerační brzdy?
Nejběžnější forma technologie rekuperační brzdy přeměňuje využití elektromotoru jako generátoru, a proto se rekuperační brzdy často vyskytují v hybridních a elektrických vozidlech.
Při běžném provozu elektromotor čerpá energii z baterie a používá ji k pohybu vozidla. Po sešlápnutí brzdového pedálu je elektromotor schopen tento proces obrátit, stát se generátorem poháněným rotujícími koly a dodávat elektřinu zpět do baterie.
Vzhledem k tomu, že rekuperační brzdy účinně nabíjejí baterii bez zapojení do nabíječky, v případě elektrického vozidla nebo použití alternátoru v hybridu se celková účinnost vozidla zvyšuje. To se promítá do více mil mezi nabitím nebo doplňováním paliva.
Vzhledem k tomu, že rekuperační brzdy účinně přeměňují kinetickou energii na elektřinu, jsou schopny kromě dobíjení baterie zpomalit vozidlo. Účinnost rekuperačního brzdového systému má však omezení. Jedním z hlavních problémů je, že rekuperační brzdy nefungují tak dobře při nízkých rychlostech jako při vysokých rychlostech. Kvůli tomuto přirozenému omezení rekuperačního brzdění je většina vozidel také vybavena doplňkovým tradičním brzdovým systémem.
Stejným způsobem, jakým jsou tradiční ovládací prvky řízení, brzdění a akcelerace často zahrnuty jako záloha pro systémy drive-by-wire, mohou tradiční brzdy sloužit jako záloha pro regenerativní brzdění. Tradiční systémy se mohou spustit pouze tehdy, když dojde k poruše zařízení, nebo je lze používat neustále ve shodě s regenerativním brzděním.
Omezení regeneračních brzd
Kromě přirozeného poklesu účinnosti rekuperačního brzdění při nízkých rychlostech trpí tato technologie také řadou dalších omezení. Mezi ty nejpozoruhodnější patří:
- Rekuperační brzdění funguje pouze na hnacích kolech: Pokud elektrické vozidlo nemá pohon všech kol, s motorem pro každé kolo, pak kola, která nemají rotory, nejsou schopen využívat rekuperační brzdění.
- Problémy s panickým zastavením: Regenerační brzdy obvykle neposkytují dostatečnou brzdnou sílu za podmínek panického zastavení. To je jedna oblast, kde tradiční brzdy stále fungují mnohem lépe.
- Omezení baterie a motoru: Účinnost regeneračního systému je omezena faktory, jako je kapacita systému akumulace energie a výkon elektromotoru.
- Fungují pouze s elektrickými a hybridními vozidly: Tradiční regenerační systémy nejsou kompatibilní s neelektrickými, nehybridními vozidly. Protože tato vozidla postrádají elektromotory, je implementace rekuperačního brzdění nákladná a komplikovaná.
- Dynamická brzdná omezení: Některé regenerační systémy jsou nuceny používat doplňkové „dynamické brzdění“, které neukládá regenerovanou kinetickou energii.
Kapacitní brzdy a tradiční spalovací motory
Vzhledem k tomu, že rekuperační brzdové systémy se při výrobě elektřiny obvykle spoléhají na své elektromotory, jsou ze své podstaty nekompatibilní s vozidly, která používají spalovací motory. Existují však některé alternativní regenerační technologie, které lze použít u tradičních spalovacích motorů.
Jeden takový systém využívá velké kondenzátory k rychlému ukládání a uvolňování elektřiny, která pak prochází transformátorem snižujícím výkon.12voltový výstup je pak přiveden do elektrického systému vozidla, což trochu zatěžuje motor. Tato technologie je v současné době schopna zvýšit účinnost paliva až o 10 procent, i když je stále v plenkách.
Jaká auta používají rekuperační brzdy?
Většina hybridních a elektrických vozidel používá nějaký typ regenerativního brzdového systému. OEM výrobci jako Chevrolet, Honda, Nissa, Toyota a Tesla byli všichni na palubě brzy s technologií regenerativního brzdění ve svých hybridních a elektrických vozidlech. Nehybridní vozidla, která používají nějaký typ regenerativního brzdění, jsou výrazně méně běžná, ale BMW a Mazda byly oba prvními osvojiteli této technologie v určitých modelech.
