- A hagyományos fékezés hőt termel, energia elvész.
- A regeneratív fékezés során a motor generátorként működik, energiát tölt az akkumulátorba.
- Kerekek forgása elektromos energiává alakul, amit az akkumulátorba tölt.
- Fékezési energia visszanyerését főleg hibrid és elektromos autókban használják.
Minden alkalommal, amikor megnyomod az autód fékpedálját, energiát pazarolsz. A fizika törvényei szerint az energiát nem lehet megsemmisíteni. Tehát amikor az autód lassít, az előrehaladást biztosító mozgási energiának valahová mennie kell. A legtöbb hő formájában eloszlik és elvész, bár hasznos célokra is felhasználható.
Mit tehetsz, hogy megakadályozd ezt a negatív folyamatot? Semmit, mert lehetetlen úgy vezetni, hogy ne fékeznénk, és az elveszett energia a forgalom és a fékek következménye.
Szerencsére az autógyártók kitalálták a fékezési energia visszanyerésére képes rendszert, amely a mozgási energiát árammá alakítja. Ez a fékezési energia visszanyerés (vagy regeneratív fékezés), amiről a következő bekezdésekben lesz szó.
Jelenleg ez a fékrendszer főleg hibrid autókban (pl. Toyota Prius) és teljesen elektromos autókban (pl. Tesla Roadster) van használatban. Ennek oka, hogy az ilyen típusú járművek esetében rendkívül fontos, hogy az akkumulátor mindig feltöltött állapotban legyen.
Hogyan működik a regeneratív fékezés?
Mielőtt megnéznénk a visszanyerő rendszer működését, szükség van egy összehasonlításra a klasszikus rendszerrel. A hagyományos fékrendszerben a fékbetétek súrlódást hoznak létre a féktárcsával, hogy lassítsák vagy megállítsák az autót. Egy másik súrlódás jön létre a lelassult kerekek és az útfelszín között. Ez a súrlódás az, ami átalakítja az autó mozgási energiáját hővé.
Másrészt, a fékezési energia visszanyerő rendszerében a járművet hajtó motor fék funkciót is ellát. A rendszer egy kettős funkciójú villanymotorból áll. Egyik irányba mint motor, másik irányba mint generátor működik. Motoros működéskor az elektromos energiát mechanikai energiává alakítja, mozgatva a kerekeket.
Azonban amikor fékezel, a motor ellenkező irányba dolgozik, és gyakorlatilag elektromos generátorrá válik. A fékek alkalmazása elektromos vagy hibrid autóban azt eredményezi, hogy a villanymotor az ellenkező irányba forog, lassítva a kerekeket.
Ez idő alatt a kerekek visszafelé viszik a mozgási energiát (vagy momentomot) a generátor számára.
A forgás során a generátor a mozgási energiát átalakítja elektromos energiává, és az akkumulátorba továbbítja.
A fékezési energia visszanyerő rendszer egy összetett elektronikai áramkörön alapul, amely kiválasztja a motor két forgási iránya (előre/hátra) közül a megfelelőt.
Bizonyos esetekben az így termelt energia kondenzátorok sorában tárolódik, hogy később felhasználható legyen. Ezenkívül, mivel a regeneratív fékezést használó járművek is fel vannak szerelve hagyományos súrlódásos fékrendszerrel, az autó elektronikai komponenseinek el kell dönteniük, hogy melyik fékrendszer a megfelelő minden egyes helyzetben.
Mivel a regeneratív fékezést nagyrészt elektronika szabályozza, a vezető számára lehetőség nyílik különböző módok beállítására arra vonatkozóan, hogy a jármű hogyan reagáljon az adott helyzetekben.
Például bizonyos autókban a vezető kiválaszthatja, hogy a fékezési energia visszanyerő rendszer azonnal aktiválódjon-e minden alkalommal, amikor leveszi a lábát a gázpedálról, és hogy a fékrendszer nullára csökkentse-e a sebességet vagy fokozatosan lassít-e.
A működés korlátai
A fékezési energia visszanyerő rendszernek is vannak korlátai. Az egyik az, hogy csak bizonyos sebességekig működik hatékonyan, különösen a gyakori megállások és indulások esetén.
Ezenkívül a fékezés lassabb a hagyományos fékezéshez képest, és alacsony sebességnél nem olyan hatékony. Ezért a fékezési felelősség nem támaszkodik teljes mértékben a regeneratív fékezésre.
Inkább csak kiegészíti a normál fékeket, hogy azok hatékonyabban működhessenek. Ha a motor nem képes gyorsan lelassítani az autót, az elektronikus vezérlő modul alkalmazza a hagyományos fékeket és megállítja a járművet.
Következtetés
Fontos emlékezni, hogy a regeneratív fékezés önmagában nem varázspálca az energiához. Gyakorlatilag nem teszi hatékonyabbá a járműveket, de kevésbé hatékonytalanabbá teszi őket.
Elméletileg a leghatékonyabb vezetési mód az lenne, ha gyorsítanánk egy állandó sebesség eléréséig, és soha nem érnénk a fékpedálhoz. Mivel a fékezés energiát fogyaszt, és az autó további energiát igényel, hogy visszatérjen a menetirány szerinti sebességhez, a legnagyobb hatékonyság az lenne, ha soha nem lassítanánk.
Nyilvánvalóan ez a valóságban nem valósítható meg. Mivel gyakran kell fékeznünk, különösen a városi forgalomban, a fékezési energia visszanyerés a legjobb megoldás, mivel csökkenti a fékezés hatékonyságának hiányosságait, és kevésbé költségessé teszi a folyamatot, ugyanis az akkumulátor feltöltött állapotban tartása létfontosságú, különösen az elektromos járművek esetében.
Forrás fotó: quora.com, mechanics.stackexchange.com
