Tehnologija zaviranja se v zadnjih sto letih ni bistveno spremenila, vendar regenerativno zaviranje res pomeni korenito spremembo v našem razmišljanju o zaviranju. Namesto uporabe surove sile za zaustavitev vozil s fizičnim stiskanjem ali potiskanjem kot komponento, kot je zavorni kolut ali boben, ta tehnologija spretno izkorišča način delovanja hibridnih in popolnoma električnih avtomobilov, da dejansko povrne malo energije vsakič, ko vozilo upočasni.
Kako delujejo zavore v avtomobilih in tovornjakih?
Napredek v zavorni tehnologiji je bil v preteklih letih večinoma ponavljajoč se in ne inovativen, kot je prehod z bobnastih na kolutne zavore. Pomemben napredek je bil dosežen tudi pri fizičnih materialih, iz katerih so izdelane zavorne ploščice, kar je privedlo do tornih materialov, ki trajajo dlje, ustvarjajo manj prahu in manj hrupa. Tehnologije, kot je protiblokirna zavora, so prav tako naredile zavorno tehnologijo varnejšo, vendar je osnovno načelo pretvorbe kinetične energije v toploto ostalo nespremenjeno.
Tradicionalne zavore delujejo dobro, vendar so že po svoji naravi izjemno potratne. Vsakič, ko pritisnete na zavorni pedal, učinkovito stisnete svoja kolesa s silo na tisoče funtov hidravličnega pritiska. Natančen mehanizem vključuje kovinske rotorje v obliki diska, stisnjene med vsako pnevmatiko in pesto kolesa, stisnjene med organske, kovinske ali keramične zavorne ploščice.
Pri starejših vozilih in zadnjih zavorah nekaterih lahkih tovornjakov se namesto tega uporabljajo manj učinkoviti bobni in zavorne čeljusti. V obeh primerih se vozilo upočasni zaradi ogromnega trenja, ki nastane med ploščicami in diski ali čevlji in bobni. To trenje v bistvu spremeni kinetično energijo v toplotno energijo (in včasih veliko hrupa), posledično pa se vaš avto upočasni.
Težava s tradicionalnimi zavorami je v tem, da je moral vaš motor porabiti veliko goriva, da je ustvaril to kinetično energijo, in se v bistvu izgubi, ko jo vaše zavore pretvorijo v toploto.
Osnovna ideja za regenerativno zaviranje je, da različne tehnologije omogočajo ponovno zajemanje dela te kinetične energije, pretvorbo v električno energijo in nato ponovno uporabo.
Kako delujejo regenerativne zavore?
Najpogostejša oblika regenerativne zavorne tehnologije ponovno uporablja električni motor kot generator, zato so regenerativne zavore pogosto prisotne v hibridnih in električnih vozilih.
Med normalnim delovanjem električni motor črpa energijo iz baterije in jo uporablja za premikanje vozila. Ko je zavorni pedal pritisnjen, lahko električni motor obrne ta proces, postane generator, ki ga poganjajo vrteča se kolesa, in vrne elektriko nazaj v baterijo.
Ker regenerativne zavore učinkovito polnijo baterijo brez priključitve na polnilnik v primeru električnega vozila ali uporabe alternatorja v hibridu, se splošna učinkovitost vozila poveča. To pomeni več kilometrov med polnjenji ali dolivanjem goriva.
Ker regenerativne zavore učinkovito pretvarjajo kinetično energijo v elektriko, lahko poleg polnjenja baterije upočasnijo vozilo. Vendar pa obstajajo omejitve glede učinkovitosti regenerativnega zavornega sistema. Ena glavnih težav je, da regenerativne zavore ne delujejo tako dobro pri nizkih hitrostih kot pri visokih. Zaradi te inherentne omejitve pri regenerativnem zaviranju je večina vozil opremljena tudi z dodatnim tradicionalnim zavornim sistemom.
Podobno kot so tradicionalno krmiljenje, zaviranje in pospeševanje pogosto vključeni kot rezerva za sisteme vožnje po žici, lahko tradicionalne zavore služijo kot rezerva za regenerativno zaviranje. Tradicionalni sistemi se lahko vključijo le, ko pride do okvare opreme, ali pa se lahko ves čas uporabljajo skupaj z regenerativnim zaviranjem.
Omejitve regenerativnih zavor
Poleg naravnega upada učinkovitosti regenerativnega zaviranja pri nizkih hitrostih ima tehnologija tudi številne druge omejitve. Nekateri najbolj opazni vključujejo:
- Regenerativno zaviranje deluje samo na pogonskih kolesih: Če električno vozilo nima pogona na vsa kolesa z motorjem za vsako kolo, potem kolesa brez rotorjev niso lahko izkoristi prednosti regenerativnega zaviranja.
- Težave s paničnimi zaustavitvami: Regenerativne zavore običajno ne zagotavljajo dovolj zavorne sile v pogojih paničnega zaustavljanja. To je področje, kjer tradicionalne zavore še vedno delujejo veliko bolje.
- Omejitve baterije in motorja: Učinkovitost regenerativnega sistema je omejena z dejavniki, kot sta zmogljivost sistema za shranjevanje energije in moč električnega motorja.
- Deluje samo z električnimi in hibridnimi vozili: Tradicionalni regenerativni sistemi niso združljivi z neelektričnimi, nehibridnimi vozili. Ker ta vozila nimajo električnih motorjev, je uvedba regenerativnega zaviranja draga in zapletena.
- Omejitve dinamičnega zaviranja: Nekateri regenerativni sistemi so prisiljeni uporabljati dodatno »dinamično zaviranje«, ki ne shrani obnovljene kinetične energije.
Kapacitivne zavore in motorji s tradicionalnim zgorevanjem
Ker se regenerativni zavorni sistemi običajno zanašajo na svoje električne motorje za ustvarjanje električne energije, so sami po sebi nezdružljivi z vozili, ki uporabljajo motorje z notranjim zgorevanjem. Vendar pa obstaja nekaj alternativnih regenerativnih tehnologij, ki jih je mogoče uporabiti pri tradicionalnih motorjih z notranjim zgorevanjem.
Eden takšnih sistemov uporablja velike kondenzatorje za hitro shranjevanje in sproščanje električne energije, ki se nato prenaša skozi padajoči transformator.12-voltni izhod se nato napaja v električni sistem vozila, kar nekoliko razbremeni motor. Ta tehnologija trenutno lahko poveča učinkovitost porabe goriva za do 10 odstotkov, čeprav je še v povojih.
Kateri avtomobili uporabljajo regenerativne zavore?
Večina hibridnih in električnih vozil uporablja neko vrsto regenerativnega zavornega sistema. Proizvajalci originalne opreme, kot so Chevrolet, Honda, Nissa, Toyota in Tesla, so vsi že zgodaj vključili tehnologijo regenerativnega zaviranja v svojih hibridnih in električnih vozilih. Nehibridna vozila, ki uporabljajo nekakšno vrsto regenerativnega zaviranja, so veliko manj pogosta, vendar sta BMW in Mazda oba zgodaj sprejela tehnologijo pri nekaterih modelih.
