Традиционни спирачки и така наречената загубена енергия
Технологията на спирачките не се е променила много в последните сто години, но регенериращото спиране представлява морска промяна в начина, по който мислим за спиране. Напредъкът е до голяма степен итеративен, а не иновативен, като преминаването от барабанни спирачки към дискови спирачки. Също така има значителен напредък във физичните материали, от които се произвеждат спирачните накладки, което е довело до триещи материали, които издържат по-дълго, създават по-малко прах и по-малко вероятно са шумът. Технологиите като антиблокиращи спирачки също са направили технологията за спирачките по-безопасна, но основният принцип за превръщане на кинетичната енергия в топлина остава непроменен.
Традиционните спирачки работят добре, но те са изключително разточителни. Всеки път, когато натискате надолу спирачния педал, ефективно сте затягате колелата си със силата на хиляда килограма хидравлично налягане. Точният механизъм включва дискови метални ротори, които се затварят между всяка гума и главина на колелото и са притиснати между органични, метални или керамични спирачни накладки. При по-старите превозни средства вместо това се използват по-малко ефективни барабани и спирачни обувки. И в двата случая автомобилът се забавя поради огромното триене, което се генерира между подложките и дисковете или обувките и барабаните. Това триене по същество превръща кинетичната енергия в топлинна енергия (а понякога и в много шум) и в резултат на това колата ви се забавя.
Проблемът с традиционните спирачки е, че двигателят ви е трябвало да изразходва много гориво за изграждането на тази кинетична енергия и всъщност се губи, когато спирачките го превърнат в топлина. Основната идея за регенеративното спиране е, че разнообразието от технологии позволява да се възстанови част от тази кинетична енергия, да се преобразува в електричество и след това да се използва отново.
Как работят регенериращите спирачки?
Най-често срещаната форма на регенеративна спирачна технология възстановява електрическия мотор като генератор, поради което регенеративните спирачки често се срещат в хибридни и електрически превозни средства. При нормална работа електрическият мотор черпи енергия от акумулатора и го използва за придвижване на автомобила. Когато спирачният педал е натиснат, електрическият мотор е в състояние да обърне този процес и да подаде електричество обратно в батерията. Това може да помогне за поддържането на заредена батерия без включване на електрически автомобил или използване на алтернатора в хибрид, което води до повишена ефективност.
Тъй като регенериращите спирачки ефективно превръщат кинетичната енергия в електричество, те могат да забавят превозното средство надолу. Има обаче ограничения за ефективността на регенериращата спирачна система. Един от основните проблеми е, че регенериращите спирачки не работят толкова добре при ниски скорости, колкото при високи скорости. Поради това присъщо ограничение при регенеративно спиране, повечето превозни средства също са оборудвани с допълнителна традиционна спирачна система.
Ограничения на регенериращите спирачки
В допълнение към естественото падане на регенеративната спирачна ефективност при ниски скорости, технологията също така страда от редица други ограничения. Някои от най-забележителните включват:
- Регенериращата спирачка работи само върху "задвижващи колела".
- Регенериращите спирачки обикновено не осигуряват достатъчно спирачна сила при условия на паника.
- Ефективността на регенеративната система е ограничена от фактори като капацитета на системата за съхранение на енергия и изхода на електрическия мотор.
- Традиционните регенеративни системи са несъвместими с неелектрически, нехибридни превозни средства.
- Някои регенеративни системи са принудени да използват допълнително "динамично спиране", което не съхранява възстановената кинетична енергия.
Капацитивни спирачки и традиционни горивни двигатели
Тъй като регенеративните спирачни системи обикновено разчитат на електродвигателите си за генериране на електричество, те по своята същност са несъвместими с превозните средства, които използват двигатели с вътрешно горене. Съществуват обаче някои алтернативни технологии за регенериране, които могат да се прилагат към традиционните двигатели с вътрешно горене. Една такава система използва големи кондензатори за бързо съхранение и освобождаване на електроенергия, която след това преминава през стъпков трансформатор. Изходът от 12 волта се подава в електрическата система на автомобила, което отнема малко натоварване от двигателя. Тази технология в момента може да увеличи ефективността на горивата с до 10%, въпреки че все още е в ранна детска възраст.
Какви автомобили използват регенериращи спирачки?
Повечето хибридни и електрически превозни средства използват някакъв вид регенеративна спирачна система. Производителите на оригинални автомобили като Chevrolet, Honda, Nissa, Toyota и Tesla са били на борда на ранен етап с регенеративна спирачна технология в своите хибридни и електрически автомобили. Нехибридните превозни средства, които използват някакъв тип регенеративно спиране, са значително по-рядко срещани, но BMW и Mazda са били ранни осиновители на технологията при някои модели.