Piduritehnoloogia ei ole viimase saja aasta jooksul palju muutunud, kuid regeneratiivne pidurdamine kujutab endast tõsist muutust selles, kuidas me pidurdamisest mõtleme. Selle asemel, et kasutada jõhkrat jõudu sõidukite peatamiseks, surudes need füüsiliselt kinni või surudes välja nagu piduriketta või trummel, kasutab see tehnoloogia nutik alt ära hübriid- ja täiselektriautode tööviisi, et taastada veidi energiat iga kord, kui sõiduk aeglustub..
Kuidas pidurid autodes ja veoautodes töötavad?
Piduritehnoloogia edusammud on aastate jooksul olnud pigem iteratiivsed kui uuenduslikud, näiteks üleminek trummelpiduritelt ketaspiduritele. Märkimisväärseid edusamme on tehtud ka füüsiliste materjalide osas, millest piduriklotsid valmistatakse, mille tulemuseks on hõõrdematerjalid, mis kestavad kauem, tekitavad vähem tolmu ja tekitavad vähem müra. Sellised tehnoloogiad nagu mitteblokeeruvad pidurid on muutnud ka piduritehnoloogia ohutumaks, kuid kineetilise energia soojuseks muundamise põhimõte on jäänud muutumatuks.
Traditsioonilised pidurid töötavad hästi, kuid oma olemuselt on need tohutult raiskavad. Iga kord, kui vajutate piduripedaali alla, kinnitate tuhandete naelte hüdrosurve jõuga tõhus alt rattad. Täpne mehhanism hõlmab kettakujulisi metallrootoreid, mis paiknevad iga rehvi ja rattarummu vahel ning surutakse orgaaniliste, metallist või keraamiliste piduriklotside vahele.
Vanemates sõidukites ja mõnede kergveokite tagapidurites kasutatakse selle asemel vähem tõhusaid trumme ja piduriklotse. Mõlemal juhul aeglustab sõiduk patjade ja ketaste või kingade ja trummide vahel tekkiva tohutu hõõrdumise tõttu. See hõõrdumine muudab kineetilise energia sisuliselt soojusenergiaks (ja mõnikord ka suureks müraks) ning selle tulemusel teie auto aeglustub.
Traditsiooniliste pidurite probleem seisneb selles, et teie mootor pidi selle kineetilise energia kogumiseks kulutama palju kütust ja see läheb sisuliselt raisku, kui teie pidurid muudavad selle soojuseks.
Regeneratiivpidurduse põhiidee seisneb selles, et mitmesugused tehnoloogiad võimaldavad teatud osa sellest kineetilisest energiast tagasi püüda, elektriks muuta ja seejärel uuesti kasutada.
Kuidas regeneratiivpidurid töötavad?
Kõige levinum regeneratiivpiduritehnoloogia kasutab elektrimootorit generaatorina, mistõttu leidub regeneratiivpidureid sageli hübriid- ja elektrisõidukites.
Tavatöö ajal ammutab elektrimootor akust energiat ja kasutab seda sõiduki liigutamiseks. Kui piduripedaal on alla vajutatud, suudab elektrimootor selle protsessi ümber pöörata, muutuda pöörlevate rataste toiteks generaatoriks ja toita elektrit tagasi akusse.
Kuna regeneratiivpidurid laevad akut tõhus alt ilma laadijaga ühendamata, siis elektrisõiduki puhul või hübriidsõiduki generaatori kasutamisel suureneb sõiduki üldine tõhusus. See tähendab laadimiste või kütuse lisamise vahel rohkem kilomeetreid.
Kuna regeneratiivpidurid muudavad kineetilise energia tõhus alt elektriks, suudavad need lisaks aku laadimisele ka sõidukit aeglustada. Regeneratiivsel pidurisüsteemil on aga piiranguid. Üks peamisi probleeme on see, et regeneratiivpidurid ei tööta madalatel kiirustel nii hästi kui suurtel kiirustel. Selle regeneratiivpidurduse piirangu tõttu on enamik sõidukeid varustatud ka täiendava traditsioonilise pidurisüsteemiga.
Samamoodi, nagu traditsioonilised rooli-, pidurdus- ja kiirenduse juhtseadised on sageli kaasas drive-by-wire-süsteemide tagavaraks, võivad traditsioonilised pidurid olla ka regeneratiivpidurduse tagavaraks. Traditsioonilised süsteemid võivad käivituda ainult seadmete rikke korral või neid saab kogu aeg kasutada koos regeneratiivpidurdusega.
Regeneratiivpidurite piirangud
Lisaks regeneratiivpidurduse efektiivsuse loomulikule langusele madalatel kiirustel on tehnoloogial ka mitmeid muid piiranguid. Mõned tähelepanuväärsemad on järgmised:
- Regeneratiivpidurdus töötab ainult veoratastel: kui elektrisõiduk ei ole täisveoline ja iga ratta jaoks on mootor, siis rattad, millel puuduvad rootorid, ei ole saavad regeneratiivpidurdamisest kasu.
- Probleemid paanikapeatustega: regeneratiivpidurid ei anna paanikapeatuse tingimustes tavaliselt piisav alt pidurdusjõudu. See on üks valdkond, kus traditsioonilised pidurid töötavad palju paremini.
- Aku ja mootori piirangud: regeneratiivsüsteemi tõhusust piiravad sellised tegurid nagu energiasalvestussüsteemi võimsus ja elektrimootori võimsus.
- Töötage ainult elektri- ja hübriidsõidukitega: traditsioonilised regeneratiivsed süsteemid ei ühildu mitteelektriliste ja hübriidsõidukitega. Kuna neil sõidukitel puuduvad elektrimootorid, on regeneratiivpidurduse rakendamine kulukas ja keeruline.
- Dünaamilised pidurduspiirangud: Mõned regeneratiivsed süsteemid on sunnitud kasutama täiendavat "dünaamilist pidurdamist", mis ei salvesta regenereeritud kineetilist energiat.
Mahtuvuspidurid ja traditsioonilised sisepõlemismootorid
Kuna regeneratiivsed pidurisüsteemid toetuvad elektri tootmiseks tavaliselt oma elektrimootoritele, ei sobi need oma olemuselt kokku sisepõlemismootorit kasutavate sõidukitega. Siiski on mõned alternatiivsed regeneratiivsed tehnoloogiad, mida saab rakendada traditsiooniliste sisepõlemismootorite puhul.
Üks selline süsteem kasutab suuri kondensaatoreid, et kiiresti salvestada ja vabastada elektrit, mis seejärel juhitakse läbi astmelise trafo. Seejärel suunatakse 12-voldine väljund sõiduki elektrisüsteemi, mis võtab mootorilt teatud koormuse. See tehnoloogia suudab praegu suurendada kütusesäästlikkust kuni 10 protsenti, kuigi see on alles lapsekingades.
Millised autod kasutavad regeneratiivpidureid?
Enamik hübriid- ja elektrisõidukeid kasutavad teatud tüüpi regeneratiivpidurisüsteemi. Algseadmete tootjad, nagu Chevrolet, Honda, Nissa, Toyota ja Tesla, olid kõik varakult kasutusele võtnud oma hübriid- ja elektrisõidukite regeneratiivpidurdustehnoloogia. Mittehübriidsõidukeid, mis kasutavad teatud tüüpi regeneratiivpidurdust, on oluliselt vähem levinud, kuid nii BMW kui ka Mazda võtsid teatud mudelite puhul tehnoloogia varakult kasutusele.
