Bromstekniken har inte förändrats mycket under de senaste hundra åren, men regenerativ bromsning utgör en förändring i det sätt som vi tycker om bromsning. Framsteg har varit i stort sett iterativa snarare än innovativa, som övergången från trumbromsar till skivbromsar. Det har också skett betydande framsteg i de fysikaliska material som bromsklossar är gjorda av, vilket har resulterat i friktionsmaterial som varar längre, skapar mindre damm och är mindre benägna att göra brus. Tekniker som anti-lock bromsar har också gjort bromstekniken säkrare, men den underliggande principen att konvertera kinetisk energi till värme har förblev oförändrad.
Traditionella bromsar fungerar bra, men de är oerhört slöseri. Varje gång du trycker ner din bromspedal klämmer du effektivt på dina hjul med kraften av tusentals pund hydrauliskt tryck. Den exakta mekanismen involverar skivformade metallrotorer som är sandwichade mellan varje däck och hjulnav, som pressas mellan organiska, metalliska eller keramiska bromsbelägg. I äldre fordon används i stället mindre effektiva trummor och bromsskor. I båda fallen sänks fordonet på grund av den enorma friktion som genereras mellan dynorna och skivorna eller skor och trummor. Den friktionen väsentligen förvandlar kinetisk energi till värmeenergi (och ibland mycket ljud) och din bil saktar som ett resultat.
Problemet med traditionella bromsar är att din motor måste ägna mycket bränsle för att bygga upp den kinetiska energin, och det är i princip bortkastat när dina bromsar omvandlar det till värme. Grundidén bakom regenerativ bromsning är att en mängd olika teknologier gör det möjligt att återvinna en del av den kinetiska energin, omvandla den till el och sedan återanvända den.
Hur fungerar regenerativa bromsar?
Den vanligaste formen av regenererande bromsteknik återställer en elektrisk motor som generator, varför regenerativa bromsar ofta finns i hybrid- och elfordon. Vid normal drift drar elmotorn ström från batteriet och använder den för att flytta fordonet. När bromspedalen är nedtryckt kan elmotorn vända om denna process och mata tillbaka el i batteriet. Det kan hjälpa till att hålla batteriet laddat utan att plugga in ett elbil eller använda dynamo i en hybrid, vilket leder till ökad effektivitet.
Eftersom regenerativa bromsar effektivt gör kinetisk energi till el, kan de sakta ner ett fordon. Det finns emellertid begränsningar för effektiviteten hos ett regenerativt bromssystem. En av huvudproblemen är att regenerativa bromsar inte fungerar lika bra vid låga hastigheter som de gör med höga hastigheter. På grund av den inneboende begränsningen vid regenerativ bromsning är de flesta fordon också utrustade med ett extra traditionellt bromssystem.
Begränsningar av regenerativa bromsar
Utöver det naturliga fallet av regenerativ bromsverkningsgrad vid låga hastigheter lider tekniken också av ett antal andra begränsningar. Några av de mest anmärkningsvärda är:
- Regenerativ bromsning fungerar endast på "drivhjul".
- Regenerativa bromsar ger vanligtvis inte tillräcklig bromskraft under panikstoppsförhållanden.
- Effektiviteten hos ett regenerativt system begränsas av faktorer som energilagringssystemets kapacitet och elmotorns uteffekt.
- Traditionella regenerativa system är oförenliga med icke-elektriska, icke-hybridbilar.
- Vissa regenererande system tvingas använda kompletterande "dynamisk bromsning" som inte lagrar den återvunna kinetiska energin.
Kapacitiva bromsar och traditionella förbränningsmotorer
Eftersom regenererande bromssystem förlitar sig på sina elmotorer för att generera elektricitet, är de i sig oförenliga med fordon som använder förbränningsmotorer. Det finns emellertid vissa alternativa regenererande teknologier som kan tillämpas på traditionella förbränningsmotorer. Ett sådant system använder stora kondensatorer för att snabbt lagra och släppa elektricitet, som sedan passeras genom en nedstegstransformator. 12 volt-utgången matas sedan in i fordonets elektriska system, vilket tar lite avlastning från motorn. Denna teknik kan för närvarande öka bränsleeffektiviteten med upp till 10 procent, men det är fortfarande i sin linda.
Vilka bilar använder regenerativa bromsar?
De flesta hybrid- och elbilar använder någon typ av regenerativ bromssystem. OEM-tillverkare som Chevrolet, Honda, Nissa, Toyota och Tesla var alla ombord tidigt med regenerativ bromsteknik i sina hybrid- och elfordon. Icke-hybridfordon som använder någon typ av regenerativ bromsning är betydligt mindre vanliga, men BMW och Mazda var båda tidiga adoptörer av tekniken i vissa modeller.
