Tehnologija kočenja nije se puno promijenila u posljednjih sto godina, ali regenerativno kočenje predstavlja veliku promjenu u načinu na koji razmišljamo o kočenju. Umjesto upotrebe grube sile za zaustavljanje vozila fizičkim stezanjem ili guranjem poput komponente poput kočionog diska ili bubnja, ova tehnologija pametno iskorištava način na koji hibridni i potpuno električni automobili rade kako bi povratila malo energije svaki put kada vozilo uspori.
Kako rade kočnice u automobilima i kamionima?
Napredak u kočionoj tehnologiji je tijekom godina uglavnom bio ponavljajući, a ne inovativan, poput prijelaza s bubanj kočnica na disk kočnice. Također je došlo do značajnog napretka u fizičkim materijalima od kojih su izrađene kočione pločice, što je rezultiralo tarnim materijalima koji traju dulje, stvaraju manje prašine i manje je vjerojatno da će stvarati buku. Tehnologije poput protublokirajućih kočnica također su učinile tehnologiju kočnica sigurnijom, ali temeljni princip pretvaranja kinetičke energije u toplinu ostao je nepromijenjen.
Tradicionalne kočnice rade sasvim dobro, ali su po svojoj prirodi strahovito rasipne. Svaki put kada pritisnete papučicu kočnice, učinkovito stežete svoje kotače snagom tisuća funti hidrauličkog pritiska. Precizan mehanizam uključuje metalne rotore u obliku diska, koji su u sendviču između svake gume i glavčine kotača, stisnuti između organskih, metalnih ili keramičkih kočionih pločica.
U starijim vozilima i stražnjim kočnicama nekih lakih kamiona koriste se manje učinkoviti bubnjevi i kočione papuče. U svakom slučaju, vozilo usporava zbog ogromnog trenja koje se stvara između pločica i diskova ili papuča i bubnjeva. To trenje u biti pretvara kinetičku energiju u toplinsku energiju (a ponekad i veliku količinu buke), a kao rezultat toga vaš automobil usporava.
Problem s tradicionalnim kočnicama je u tome što je vaš motor morao potrošiti puno goriva da izgradi tu kinetičku energiju, a ona se u biti gubi kada je vaše kočnice pretvaraju u toplinu.
Osnovna ideja koja stoji iza regenerativnog kočenja jest da razne tehnologije omogućuju ponovno hvatanje dijela te kinetičke energije, pretvaranje u električnu energiju i ponovno korištenje.
Kako rade regenerativne kočnice?
Najčešći oblik tehnologije regenerativne kočnice prenamjenjuje električni motor kao generator, zbog čega se regenerativne kočnice često nalaze u hibridnim i električnim vozilima.
Tijekom normalnog rada, električni motor crpi energiju iz baterije i koristi je za pokretanje vozila. Kada je papučica kočnice pritisnuta, električni motor može preokrenuti ovaj proces, postati generator kojeg pokreću rotirajući kotači i vratiti električnu energiju u bateriju.
Budući da regenerativne kočnice učinkovito pune bateriju bez uključivanja u punjač, u slučaju električnog vozila ili korištenja alternatora u hibridu, povećava se ukupna učinkovitost vozila. To znači više milja između punjenja ili punjenja goriva.
Budući da regenerativne kočnice učinkovito pretvaraju kinetičku energiju u električnu, mogu usporiti vozilo osim punjenja baterije. Međutim, postoje ograničenja učinkovitosti regenerativnog kočnog sustava. Jedan od glavnih problema je taj što regenerativne kočnice ne rade tako dobro pri malim brzinama kao pri velikim brzinama. Zbog tog inherentnog ograničenja u regenerativnom kočenju, većina vozila također je opremljena dodatnim tradicionalnim sustavom kočenja.
Na isti način na koji su tradicionalne kontrole upravljanja, kočenja i ubrzanja često uključene kao rezerva za sustave vožnje po žici, tradicionalne kočnice mogu poslužiti kao rezerva za regenerativno kočenje. Tradicionalni sustavi mogu se uključiti samo kada dođe do kvara na opremi ili se mogu koristiti u kombinaciji s regenerativnim kočenjem cijelo vrijeme.
Ograničenja regenerativnih kočnica
Osim prirodnog pada učinkovitosti regenerativnog kočenja pri malim brzinama, tehnologija također pati od brojnih drugih ograničenja. Neki od najznačajnijih uključuju:
- Regenerativno kočenje radi samo na pogonskim kotačima: Ako električno vozilo nema pogon na sve kotače, s motorom za svaki kotač, tada kotači koji nemaju rotore nisu može iskoristiti prednosti regenerativnog kočenja.
- Problemi s paničnim zaustavljanjem: Regenerativne kočnice obično ne pružaju dovoljnu silu kočenja u uvjetima paničnog zaustavljanja. To je jedno područje gdje tradicionalne kočnice i dalje rade mnogo bolje.
- Ograničenja baterije i motora: Učinkovitost regenerativnog sustava ograničena je čimbenicima poput kapaciteta sustava za pohranu energije i izlazne snage elektromotora.
- Radi samo s električnim i hibridnim vozilima: Tradicionalni regenerativni sustavi nisu kompatibilni s neelektričnim, nehibridnim vozilima. Budući da ova vozila nemaju električne motore, implementacija regenerativnog kočenja je skupa i komplicirana.
- Ograničenja dinamičkog kočenja: Neki regenerativni sustavi prisiljeni su koristiti dodatno "dinamičko kočenje" koje ne pohranjuje obnovljenu kinetičku energiju.
Kapacitivne kočnice i motori s tradicionalnim izgaranjem
Budući da se sustavi regenerativnih kočnica obično oslanjaju na svoje električne motore za proizvodnju električne energije, oni su inherentno nekompatibilni s vozilima koja koriste motore s unutarnjim izgaranjem. Međutim, postoje neke alternativne regenerativne tehnologije koje se mogu primijeniti na tradicionalne motore s unutarnjim izgaranjem.
Jedan takav sustav koristi velike kondenzatore za brzo pohranjivanje i oslobađanje električne energije, koja se zatim propušta kroz transformator za smanjenje. Izlaz od 12 volti zatim se dovodi u električni sustav vozila, čime se malo opterećuje motor. Ova tehnologija trenutno može povećati učinkovitost goriva do 10 posto, iako je još uvijek u povojima.
Koji automobili koriste regenerativne kočnice?
Većina hibridnih i električnih vozila koristi neku vrstu sustava regenerativnog kočenja. Proizvođači originalne opreme kao što su Chevrolet, Honda, Nissa, Toyota i Tesla rano su se uključili s tehnologijom regenerativnog kočenja u svojim hibridnim i električnim vozilima. Nehibridna vozila koja koriste neku vrstu regenerativnog kočenja znatno su rjeđa, ali BMW i Mazda bili su rani usvojitelji tehnologije u određenim modelima.
