A hagyományos fékek és az úgynevezett elveszett energia
A féktechnika nem változott sokat az utóbbi száz évben, de a regeneráló fékezés a tengeri fékezést jelenti, ahogy a fékezésre gondolunk. Az előrelépések többnyire iteratívak voltak, nem pedig innovatívak, mint például a dobfékekről a tárcsafékekre való átállás. Jelentős előrelépés történt a fizikai anyagokban, amelyek a fékbetétekből állnak, ami súrlódó anyagokat eredményezett, amelyek hosszabb ideig tartanak, kevesebb por keletkeznek, és kevésbé valószínű a zaj. Az olyan technológiák, mint a blokkolásgátló fékek , szintén biztonságosabbá tették a féktechnológiát, de a kinetikus energia hőre való átalakításának alapelve változatlan maradt.
A hagyományos fékek jól működnek, de rendkívül pazarlóak. Minden alkalommal, amikor lenyomja a fékpedált, hatékonyan felakasztja a kerekeket a több ezer font hidraulikus nyomás erejével. A pontos mechanizmus magában foglalja a tárcsa alakú fém forgórészeket, amelyek a gumiabroncsok és a kerékagy közé vannak elhelyezve, amelyeket szerves, fémes vagy kerámia fékbetétek között szorítanak. Régebbi járműveknél kevésbé hatékony dobokat és fékpofákat használnak. Mindkét esetben a gépkocsi lelassul a súrlódásnak köszönhetően, amely a párnák és a tárcsák vagy a cipők és dobok között keletkezik. Ez a súrlódás lényegében a kinetikus energiát hőenergiává alakítja (és néha nagy a zaj), és az autó így lelassul.
A hagyományos fékekkel kapcsolatos probléma az, hogy a motornak sok üzemanyagot kellett felhalmoznia ahhoz, hogy kiépítse ezt a kinetikus energiát, és lényegében elpazarolt, amikor a fék hővé alakítja. A regeneratív fékezés alapgondolata az, hogy a különféle technológiák lehetővé teszik a kinetikus energia egy részének visszanyerését, átalakítását villamos energiává, majd újra felhasználják.
Hogyan működnek a regeneratív fékek?
A regeneratív féktechnika legelterjedtebb formája elektromos generátort generál, ezért a regeneratív fékek gyakran megtalálhatók a hibrid és elektromos járműveken. Normál üzemelés közben az elektromos motor az akkumulátortól áramot húz, és a jármű mozgatására használja. Ha a fékpedált lenyomja, az elektromos motor képes megfordítani ezt a folyamatot, és a villamos energiát visszaadja az akkumulátorba. Ez segíthet megtartani az akkumulátort, anélkül, hogy az elektromos járművet bekapcsolná, vagy hibridben a generátort használná, ami növeli a hatékonyságot.
Mivel a regeneratív fékek a kinetikus energiát villamos energiává alakítják, képesek lassítani a járművet. A regeneratív fékrendszer hatékonysága azonban korlátozott. Az egyik fő kérdés az, hogy a regeneráló fékek nem működnek olyan alacsony sebességgel, mint nagy sebességgel. A regeneratív fékezésben rejlõ inherens korlátok következtében a legtöbb jármû kiegészítõ hagyományos fékrendszerrel is rendelkezik.
A regeneratív fékek korlátozása
A regeneratív fékhatás alacsony fordulatszámon történő természetes leeresztése mellett a technológia számos más korláttal is szenved. Néhány a legfontosabb:
- A regeneratív fékezés csak a "hajtókerekeken" működik.
- A regeneratív fékek általában nem biztosítanak elegendõ fékerõt pánikmegállási körülmények között.
- A regeneráló rendszer hatékonyságát olyan tényezők korlátozzák, mint az energiatároló rendszer kapacitása és az elektromos motor teljesítménye.
- A hagyományos regeneráló rendszerek nem kompatibilisek a nem elektromos, nem hibrid járművekkel.
- Egyes regeneráló rendszerek kényszerülnek arra, hogy kiegészítõ "dinamikus fékezést" használjanak, amely nem tárolja a regenerált kinetikus energiát.
Kapacitív fékek és hagyományos égésű motorok
Mivel a regeneratív fékrendszerek tipikusan az elektromos motorok villamosenergia-termelésére támaszkodnak, alapvetően nem kompatibilisek a belső égésű motorokkal működő járművekkel. Van azonban olyan alternatív regeneratív technológiák is, amelyek a hagyományos belső égésű motorokra alkalmazhatók. Az egyik ilyen rendszer nagy kapacitású kondenzátorokat használ, hogy gyorsan tárolja és felszabadítsa az elektromos áramot, amelyet ezután egy leereszkedő transzformátoron keresztül továbbítanak. A 12 V-os kimenetet ezután a jármű elektromos rendszerébe táplálják be, ami bizonyos terhelést okoz a motorról. Ez a technológia jelenleg akár 10 százalékkal is képes növelni az üzemanyag-hatékonyságot, bár még gyerekcipőben jár.
Milyen autók használják a regeneratív fékeket?
A legtöbb hibrid és elektromos jármű egyfajta regeneratív fékrendszert használ. Az olyan OEM-k, mint a Chevrolet, a Honda, a Nissa, a Toyota és a Tesla, hibrid és elektromos járműveken már regenerálódott a fékezési technológiával. A nem hibrid járművek, amelyek valamilyen típusú regeneratív fékezést használnak, lényegesen kevésbé gyakoriak, de a BMW és a Mazda egyaránt korai alkalmazottai a technológia egyes típusaiban.