Bremžu tehnoloģija pēdējo simts gadu laikā nav daudz mainījusies, taču reģeneratīvā bremzēšana ir būtiskas izmaiņas mūsu domāšanā par bremzēšanu. Tā vietā, lai izmantotu brutālu spēku, lai apturētu transportlīdzekļus, fiziski nospiežot vai izspiežot kā tādu sastāvdaļu kā bremžu disks vai trumulis, šī tehnoloģija gudri izmanto hibrīdauto un pilnībā elektrisko automašīnu darbības veidu, lai faktiski atgūtu nedaudz enerģijas ikreiz, kad transportlīdzeklis palēninās..
Kā bremzes darbojas automašīnās un kravas automašīnās?
Bemžu tehnoloģiju attīstība gadu gaitā ir bijusi galvenokārt iteratīva, nevis novatoriska, piemēram, pāreja no trumuļa bremzēm uz disku bremzēm. Ir panākts arī ievērojams progress fizisko materiālu, no kuriem tiek izgatavoti bremžu kluči, jomā, kā rezultātā ir izveidoti berzes materiāli, kas kalpo ilgāk, rada mazāk putekļu un mazāk trokšņa. Tādas tehnoloģijas kā pretbloķēšanas bremzes arī ir padarījušas bremžu tehnoloģiju drošāku, taču kinētiskās enerģijas pārvēršanas siltumā pamatprincips ir palicis nemainīgs.
Tradicionālās bremzes darbojas lieliski, taču pēc savas būtības tās ir ārkārtīgi izšķērdīgas. Katru reizi, nospiežot bremžu pedāli, jūs efektīvi nospiežat savus riteņus ar tūkstošiem mārciņu hidrauliskā spiediena spēku. Precīzs mehānisms ietver diska formas metāla rotorus, kas ir iespiesti starp katru riepu un riteņa rumbu un tiek saspiesti starp organiskiem, metāliskiem vai keramikas bremžu klučiem.
Vecākiem transportlīdzekļiem un dažu vieglo kravas automašīnu aizmugurējās bremzes tiek izmantotas mazāk efektīvas trumuļi un bremžu kluči. Jebkurā gadījumā transportlīdzeklis palēninās milzīgās berzes dēļ, kas rodas starp spilventiņiem un diskiem vai apaviem un bungām. Šī berze būtībā pārvērš kinētisko enerģiju siltumenerģijā (un dažreiz par lielu troksni), un rezultātā jūsu automašīna palēninās.
Problēma ar tradicionālajām bremzēm ir tāda, ka jūsu dzinējam bija jāpatērē daudz degvielas, lai izveidotu šo kinētisko enerģiju, un tā būtībā tiek izniekota, kad bremzes to pārvērš siltumā.
Reģeneratīvās bremzēšanas pamatideja ir tāda, ka dažādas tehnoloģijas ļauj atgūt daļu šīs kinētiskās enerģijas, pārvērst to elektrībā un pēc tam izmantot atkārtoti.
Kā darbojas reģeneratīvās bremzes?
Visizplatītākā reģeneratīvās bremžu tehnoloģijas forma izmanto elektromotoru kā ģeneratoru, tāpēc reģeneratīvās bremzes bieži sastopamas hibrīdos un elektriskajos transportlīdzekļos.
Normālas darbības laikā elektromotors saņem enerģiju no akumulatora un izmanto to, lai pārvietotu transportlīdzekli. Kad bremžu pedālis ir nospiests, elektromotors spēj mainīt šo procesu, kļūt par ģeneratoru, ko darbina rotējošie riteņi, un padot elektrību atpakaļ akumulatorā.
Tā kā reģeneratīvās bremzes efektīvi uzlādē akumulatoru, nepievienojot to lādētājam, elektriskā transportlīdzekļa gadījumā vai izmantojot ģeneratoru hibrīdā, transportlīdzekļa kopējā efektivitāte tiek palielināta. Tas nozīmē vairāk jūdžu starp uzlādēm vai degvielas uzpildīšanu.
Tā kā reģeneratīvās bremzes efektīvi pārvērš kinētisko enerģiju elektrībā, tās papildus akumulatora uzlādei spēj palēnināt transportlīdzekli. Tomēr reģeneratīvās bremžu sistēmas efektivitātei ir ierobežojumi. Viena no galvenajām problēmām ir tā, ka reģeneratīvās bremzes mazā ātrumā nedarbojas tik labi kā lielā ātrumā. Šī reģeneratīvās bremzēšanas ierobežojuma dēļ lielākā daļa transportlīdzekļu ir aprīkoti arī ar papildu tradicionālo bremžu sistēmu.
Tāpat kā tradicionālās stūrēšanas, bremzēšanas un paātrinājuma vadības ierīces bieži tiek iekļautas kā rezerves sistēma drive-by-wire sistēmām, tradicionālās bremzes var kalpot kā rezerves bremzes reģeneratīvai bremzēšanai. Tradicionālās sistēmas var iedarbināties tikai tad, ja notiek iekārtas kļūme, vai arī tās var visu laiku izmantot kopā ar reģeneratīvo bremzēšanu.
Reģeneratīvo bremžu ierobežojumi
Papildus dabiskajam reģeneratīvās bremzēšanas efektivitātes samazinājumam pie neliela ātruma, tehnoloģijai ir arī vairāki citi ierobežojumi. Daži no ievērojamākajiem ir:
- Reģeneratīvā bremzēšana darbojas tikai uz dzenošiem riteņiem: ja elektriskajam transportlīdzeklim nav visu riteņu piedziņa un katram ritenim ir motors, tad riteņiem, kuriem nav rotoru, tā nav. var gūt labumu no reģeneratīvās bremzēšanas.
- Problēmas ar panikas apstāšanos: reģeneratīvās bremzes parasti nenodrošina pietiekamu bremzēšanas spēku panikas apstāšanās apstākļos. Tā ir viena no jomām, kur tradicionālās bremzes joprojām darbojas daudz labāk.
- Akumulatora un motora ierobežojumi: reģeneratīvās sistēmas efektivitāti ierobežo tādi faktori kā enerģijas uzglabāšanas sistēmas jauda un elektromotora jauda.
- Strādājiet tikai ar elektriskajiem un hibrīdautomobiļiem: tradicionālās reģeneratīvās sistēmas nav savietojamas ar neelektriskiem un nehibrīdiem transportlīdzekļiem. Tā kā šiem transportlīdzekļiem nav elektromotoru, rekuperatīvās bremzēšanas ieviešana ir dārga un sarežģīta.
- Dinamiskās bremzēšanas ierobežojumi: Dažas reģeneratīvās sistēmas ir spiestas izmantot papildu “dinamisko bremzēšanu”, kas neuzglabā atgūto kinētisko enerģiju.
Kapacitīvās bremzes un tradicionālie iekšdedzes dzinēji
Tā kā reģeneratīvās bremžu sistēmas parasti paļaujas uz to elektromotoriem, lai ražotu elektroenerģiju, tās pēc būtības nav saderīgas ar transportlīdzekļiem, kas izmanto iekšdedzes dzinējus. Tomēr ir dažas alternatīvas reģeneratīvās tehnoloģijas, ko var izmantot tradicionālajiem iekšdedzes dzinējiem.
Viena no šādām sistēmām izmanto lielus kondensatorus, lai ātri uzglabātu un atbrīvotu elektroenerģiju, kas pēc tam tiek nodota caur pazeminošu transformatoru. Pēc tam 12 voltu jauda tiek ievadīta transportlīdzekļa elektriskajā sistēmā, kas noņem zināmu slodzi no dzinēja. Šī tehnoloģija pašlaik spēj palielināt degvielas efektivitāti līdz pat 10 procentiem, lai gan tā joprojām ir sākuma stadijā.
Kādās automašīnās tiek izmantotas reģeneratīvās bremzes?
Lielākajā daļā hibrīdu un elektrisko transportlīdzekļu tiek izmantota kāda veida reģeneratīvā bremžu sistēma. Tādi oriģinālo iekārtu ražotāji kā Chevrolet, Honda, Nissa, Toyota un Tesla jau agri sāka izmantot reģeneratīvās bremzēšanas tehnoloģiju savos hibrīda un elektriskajos transportlīdzekļos. Nehibrīdie transportlīdzekļi, kuros tiek izmantota noteikta veida reģeneratīvā bremzēšana, ir ievērojami retāk sastopami, taču gan BMW, gan Mazda bija agrīni šīs tehnoloģijas ieviesēji noteiktos modeļos.
