Спирачната технология не се е променила много през последните сто години, но регенеративното спиране представлява коренна промяна в начина, по който мислим за спирането. Вместо да използва груба сила за спиране на превозни средства чрез физическо притискане или изтласкване като компонент като спирачен диск или барабан, тази технология умело използва начина, по който работят хибридните и напълно електрически автомобили, за да възстанови малко енергия всеки път, когато превозното средство намали.
Как работят спирачките при автомобили и камиони?
Напредъкът в спирачната технология е до голяма степен повтарящ се, отколкото новаторски през годините, като прехода от барабанни към дискови спирачки. Освен това има значителен напредък във физическите материали, от които са направени спирачните накладки, което доведе до фрикционни материали, които издържат по-дълго, създават по-малко прах и е по-малко вероятно да издават шум. Технологии като антиблокиращи спирачки също направиха спирачната технология по-безопасна, но основният принцип на преобразуване на кинетичната енергия в топлина остана непроменен.
Традиционните спирачки работят добре, но са изключително разточителни поради самата си природа. Всеки път, когато натискате педала на спирачката, вие ефективно притискате колелата си със силата на хиляди паунда хидравлично налягане. Прецизният механизъм включва метални ротори с форма на диск, които са поставени между всяка гума и главина на колелото, като се притискат между органични, метални или керамични спирачни накладки.
В по-старите превозни средства и задните спирачки на някои леки камиони вместо това се използват по-малко ефективни барабани и спирачни челюсти. И в двата случая автомобилът се забавя поради огромното триене, което се генерира между накладките и дисковете или обувките и барабаните. Това триене по същество превръща кинетичната енергия в топлинна енергия (а понякога и в много шум) и колата ви се забавя в резултат.
Проблемът с традиционните спирачки е, че вашият двигател трябваше да изразходва много гориво, за да натрупа тази кинетична енергия и тя по същество се губи, когато спирачките ви я преобразуват в топлина.
Основната идея зад регенеративното спиране е, че различни технологии правят възможно повторното улавяне на част от тази кинетична енергия, превръщането й в електричество и след това повторното й използване.
Как работят регенеративните спирачки?
Най-често срещаната форма на регенеративна спирачна технология пренасочва електрическия мотор като генератор, поради което регенеративните спирачки често се срещат в хибридни и електрически превозни средства.
По време на нормална работа електрическият мотор черпи енергия от батерията и я използва, за да движи автомобила. Когато педалът на спирачката е натиснат, електрическият мотор може да обърне този процес, да се превърне в генератор, задвижван от въртящите се колела, и да подава електричество обратно в батерията.
Тъй като регенеративните спирачки ефективно зареждат батерията, без да се включва в зарядно устройство, в случай на електрическо превозно средство или използване на алтернатора в хибрид, общата ефективност на превозното средство се увеличава. Това се изразява в повече километри между зарежданията и зарежданията.
Тъй като регенеративните спирачки ефективно превръщат кинетичната енергия в електричество, те могат да забавят автомобила в допълнение към зареждането на батерията. Съществуват обаче ограничения за ефективността на регенеративната спирачна система. Един от основните проблеми е, че регенеративните спирачки не работят толкова добре при ниски скорости, колкото при високи скорости. Поради това присъщо ограничение на регенеративното спиране, повечето превозни средства са оборудвани и с допълнителна традиционна спирачна система.
По същия начин, по който традиционното управление, спиране и управление на ускорението често се включват като резервно копие за системите за шофиране по кабел, традиционните спирачки могат да служат като резервно копие за регенеративно спиране. Традиционните системи могат да се задействат само когато има повреда в оборудването или могат да се използват заедно с регенеративно спиране през цялото време.
Ограничения на регенеративните спирачки
В допълнение към естественото намаляване на ефективността на регенеративното спиране при ниски скорости, технологията страда и от редица други ограничения. Някои от най-забележителните включват:
- Регенеративното спиране работи само на задвижващите колела: Ако електрическото превозно средство не е със задвижване на всички колела, с двигател за всяко колело, тогава колелата без ротори не са може да се възползва от регенеративното спиране.
- Проблеми с паник стопове: Регенеративните спирачки обикновено не осигуряват достатъчно спирачна сила при условия на паник стоп. Това е област, в която традиционните спирачки все още работят много по-добре.
- Ограничения на батерията и двигателя: Ефективността на регенеративната система е ограничена от фактори като капацитета на системата за съхранение на енергия и мощността на електрическия двигател.
- Работа само с електрически и хибридни превозни средства: Традиционните регенеративни системи са несъвместими с неелектрически, нехибридни превозни средства. Тъй като тези превозни средства нямат електрически двигатели, прилагането на регенеративно спиране е скъпо и сложно.
- Ограничения на динамичното спиране: Някои регенеративни системи са принудени да използват допълнително „динамично спиране“, което не съхранява регенерираната кинетична енергия.
Капацитивни спирачки и традиционни двигатели с вътрешно горене
Тъй като регенеративните спирачни системи обикновено разчитат на електрическите си двигатели за генериране на електричество, те по своята същност са несъвместими с превозни средства, които използват двигатели с вътрешно горене. Съществуват обаче някои алтернативни регенеративни технологии, които могат да бъдат приложени към традиционните двигатели с вътрешно горене.
Една такава система използва големи кондензатори за бързо съхраняване и освобождаване на електричество, което след това преминава през понижаващ трансформатор. След това 12-волтовият изход се подава в електрическата система на автомобила, което освобождава двигателя от известно натоварване. Понастоящем тази технология е в състояние да увеличи горивната ефективност с до 10 процента, въпреки че все още е в начален стадий.
Кои автомобили използват регенеративни спирачки?
Повечето хибридни и електрически превозни средства използват някакъв тип регенеративна спирачна система. Производители на оригинално оборудване като Chevrolet, Honda, Nissa, Toyota и Tesla се включиха отрано с технология за регенеративно спиране в своите хибридни и електрически превозни средства. Нехибридните превозни средства, които използват някакъв вид регенеративно спиране, са значително по-рядко срещани, но и BMW, и Mazda бяха първите, които внедриха технологията в определени модели.
