Jarrutekniikka ei ole juurikaan muuttunut viimeisen 100 vuoden aikana, mutta regeneratiivinen jarrutus on mullistanut tapamme ajatella jarrutusta. Sen sijaan että käytettäisiin raakaa voimaa ajoneuvojen pysäyttämiseen fyysisesti puristamalla tai työntämällä ulos kuten jarrulevyä tai rumpua, tämä tekniikka käyttää älykkäästi hybridi- ja täyssähköautojen toimintatapaa tuottaakseen energiaa joka kerta, kun ajoneuvo hidastuu. .
Kuinka jarrut toimivat henkilö- ja kuorma-autoissa?
Jarrutekniikan kehitys on ollut suurelta osin iteratiivista eikä innovatiivista vuosien mittaan, kuten siirtyminen rumpujarruista levyjarruihin. Huomattavaa edistystä on saavutettu myös fysikaalisissa materiaaleissa, joista jarrupalat valmistetaan, mikä on johtanut kitkamateriaaleihin, jotka kestävät pidempään, tuottavat vähemmän pölyä ja aiheuttavat vähemmän melua. Teknologiat, kuten lukkiutumattomat jarrut, ovat myös tehneet jarrutustekniikasta turvallisempaa, mutta kineettisen energian lämmöksi muuntamisen perusperiaate on säilynyt ennallaan. Perinteiset jarrut toimivat hyvin, mutta ne ovat luonnostaan turhia. Joka kerta kun painat jarrupoljinta, kiristät pyöräsi tehokkaasti tuhansien puntojen hydraulipaineen voimalla. Tarkka mekanismi sisältää levynmuotoiset metalliroottorit, jotka on sijoitettu kunkin renkaan ja pyörän navan väliin ja puristettu orgaanisten, metallisten tai keraamisten jarrupalojen väliin.
Miten regeneratiiviset jarrut toimivat?
Yleisin regeneratiivisen jarrutustekniikan muoto käyttää uudelleen sähkömoottoria generaattorina. Siksi regeneratiivisia jarruja löytyy usein hybridi- ja sähköajoneuvoista. Normaalin käytön aikana sähkömoottori ottaa virtaa akusta ja käyttää sitä ajoneuvon liikuttamiseen. Kun jarrupoljinta painetaan, sähkömoottori voi kääntää tämän prosessin päinvastaiseksi, jolloin siitä tulee pyörivien pyörien voimanlähteenä toimiva generaattori, joka syöttää sähköä takaisin akkuun. Koska regeneratiiviset jarrut lataavat akkua tehokkaasti ilman tarvetta kytkeä laturiin, sähköajoneuvossa tai laturia käytettäessä hybridissä, ajoneuvon kokonaishyötysuhde paranee. Tämä tarkoittaa enemmän kilometrejä latausten tai täyttöjen välillä. Koska regeneratiiviset jarrut muuttavat kineettisen energian tehokkaasti sähköksi, ne voivat hidastaa ajoneuvoa ja ladata akkua. Regeneratiivisen jarrujärjestelmän tehokkuudella on kuitenkin rajoituksia. Yksi suurimmista ongelmista on, että regeneratiiviset jarrut eivät toimi yhtä hyvin alhaisilla nopeuksilla kuin suurilla nopeuksilla. Tämän regeneratiivisen jarrutuksen rajoituksen vuoksi useimmat ajoneuvot on varustettu myös perinteisellä lisäjarrujärjestelmällä. Samalla tavalla kuin perinteiset ohjaus-, jarru- ja kiihdytyssäätimet ovat usein mukana drive-by-wire-järjestelmien varana, perinteiset jarrut voivat toimia varajarruna regeneratiivisessa jarrutuksessa. Perinteiset järjestelmät voivat käynnistyä vain, jos laitteistossa on vika, tai niitä voidaan käyttää jatkuvasti regeneratiivisen jarrutuksen yhteydessä.
Regeneratiivisen jarrutuksen rajoitukset
Alhaisilla nopeuksilla regeneratiivisen jarrutuksen tehokkuuden luonnollisen heikkenemisen lisäksi tekniikka kärsii myös useista muista rajoituksista. Jotkut merkittävimmistä ovat:
- Regeneratiivinen jarrutus toimii vain vetävissä pyörissä: Jos sähköautossa ei ole nelivetoa, jossa jokaisessa pyörässä on moottori, pyörät ilman roottoria eivät voi hyötyä regeneratiivisesta jarrutuksesta.
- Ongelmia paniikkipysähdysten kanssa: Regeneratiiviset jarrut eivät yleensä tarjoa riittävää pysäytysvoimaa paniikkipysähdysolosuhteissa. Se on yksi alue, jolla perinteiset jarrut toimivat edelleen paljon paremmin.
- Akun ja moottorin rajoitukset: Regeneratiivisen järjestelmän tehokkuutta rajoittavat sellaiset tekijät kuin energian varastointijärjestelmän kapasiteetti ja sähkömoottorin teho.
- Työskentele vain sähkö- ja hybridiautojen kanssa: Perinteiset regeneratiiviset järjestelmät eivät ole yhteensopivia ei-sähköisten, ei-hybridiajoneuvojen kanssa. Koska näissä ajoneuvoissa ei ole sähkömoottoreita, hyötyjarrutuksen toteuttaminen on kallista ja monimutkaista.
- Dynaamisen jarrutuksen rajoitukset: Jotkut regeneratiiviset järjestelmät pakotetaan käyttämään ylimääräistä «dynaamista jarrutusta», joka ei tallenna talteen otettua liike-energiaa.
Kapasitiiviset jarrut ja perinteiset polttomoottorit
Koska regeneratiiviset jarrujärjestelmät käyttävät tyypillisesti sähkömoottoreitaan sähkön tuottamiseen, ne eivät ole luonnostaan yhteensopivia polttomoottoreita käyttävien ajoneuvojen kanssa. On kuitenkin olemassa joitain vaihtoehtoisia regeneratiivisia tekniikoita, joita voidaan soveltaa perinteisiin polttomoottoreihin. Tällainen järjestelmä käyttää suuria kondensaattoreita sähkön nopeaan varastointiin ja vapauttamiseen, joka sitten johdetaan alennusmuuntajan läpi. 12 voltin lähtö syötetään sitten ajoneuvon sähköjärjestelmään, mikä vähentää moottorin rasitusta. Tämä tekniikka pystyy tällä hetkellä lisäämään polttoaineen kulutusta jopa 10 prosenttia, vaikka se on vielä lapsenkengissään.
Mitkä autot käyttävät regeneratiivisia jarruja?
Useimmat hybridi- ja sähköajoneuvot käyttävät jonkinlaista regeneratiivista jarrujärjestelmää. OEM-valmistajat, kuten Chevrolet, Honda, Nissa, Toyota ja Tesla, olivat kaikki hyvissä ajoin mukana hybridi- ja sähköajoneuvojensa regeneratiivisessa jarrutuksessa. Muut kuin hybridiajoneuvot, jotka käyttävät jonkinlaista regeneratiivista jarrutusta, ovat huomattavasti harvinaisempia, mutta BMW ja Mazda ovat molemmat omaksuneet tekniikan varhaisessa vaiheessa tietyissä malleissa.