Jarrutekniikka ei ole juurikaan muuttunut viimeisen sadan vuoden aikana, mutta regeneratiivinen jarrutus edustaa v altavaa muutosta tavassa, jolla ajattelemme jarrutusta. Sen sijaan, että se käyttäisi raakaa voimaa ajoneuvojen pysäyttämiseen fyysisesti puristamalla tai työntämällä ulos kuten komponenttia, kuten jarrulevyä tai rumpua, tämä tekniikka hyödyntää älykkäästi hybridi- ja täyssähköautojen toimintatapaa kerätäkseen itse asiassa vähän 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. Myös jarrupalojen fysikaalisissa materiaaleissa on edistytty merkittävästi, mikä on johtanut kitkamateriaaleihin, jotka kestävät pidempään, luovat vähemmän pölyä ja aiheuttavat vähemmän melua. Lukkiutumattomien jarrujen k altaiset tekniikat ovat myös tehneet jarrutekniikasta turvallisempaa, mutta liike-energian lämmöksi muuntamisen taustalla oleva periaate on pysynyt muuttumattomana.
Perinteiset jarrut toimivat hienosti, mutta ne ovat luonteeltaan v altavan tuhlattavia. Joka kerta kun painat jarrupoljinta alas, puristat pyöräsi tehokkaasti tuhansien puntojen hydraulipaineen voimalla. Tarkkaan mekanismiin kuuluu levyn muotoisia metalliroottoreita, jotka asettuvat kunkin renkaan ja pyörän navan väliin ja jotka puristetaan orgaanisten, metallisten tai keraamisten jarrupalojen väliin.
Vanhemmissa ajoneuvoissa ja joidenkin kevyiden kuorma-autojen takajarruissa käytetään sen sijaan vähemmän tehokkaita rumpuja ja jarrukenkiä. Kummassakin tapauksessa ajoneuvo hidastuu tyynyjen ja levyjen tai kenkien ja rumpujen väliin syntyvän v altavan kitkan vuoksi. Tämä kitka muuttaa käytännössä kineettisen energian lämpöenergiaksi (ja joskus suureksi meluksi), minkä seurauksena autosi hidastuu.
Perinteisten jarrujen ongelma on, että moottorisi piti kuluttaa paljon polttoainetta kehittääkseen tätä liike-energiaa, ja se menee käytännössä hukkaan, kun jarrut muuttavat sen lämmöksi.
Kuinka regeneratiiviset jarrut toimivat?
Yleisin regeneratiivisen jarrutekniikan muoto käyttää sähkömoottoria uudelleen generaattorina, minkä vuoksi hyötyjarruja löytyy usein hybridi- ja sähköajoneuvoista.
Normaalin toiminnan aikana sähkömoottori ottaa virtaa akusta ja käyttää sitä ajoneuvon liikuttamiseen. Kun jarrupoljinta painetaan, sähkömoottori pystyy kääntämään tämän prosessin päinvastaiseksi, muuttumaan pyörivien pyörien avulla toimivaksi generaattoriksi ja syöttämään sähköä takaisin akkuun.
Koska regeneratiiviset jarrut lataavat akkua tehokkaasti ilman laturia kytkemättä, sähköajoneuvossa tai hybridiautossa laturia käytettäessä, ajoneuvon kokonaishyötysuhde paranee. Tämä merkitsee enemmän kilometrejä latausten tai polttoaineen lisäysten välillä.
Koska regeneratiiviset jarrut muuttavat kineettisen energian tehokkaasti sähköksi, ne pystyvät hidastamaan ajoneuvoa akun lataamisen lisäksi. Regeneratiivisen jarrujärjestelmän tehokkuudella on kuitenkin rajoituksia. Yksi tärkeimmistä 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 täydentävällä jarrujärjestelmällä.
Samalla tavalla kuin perinteiset ohjaus-, jarru- ja kiihdytysohjaimet ovat usein mukana drive-by-wire-järjestelmien varana, perinteiset jarrut voivat toimia varajarruna regeneratiivisessa jarrutuksessa. Perinteiset järjestelmät voivat käynnistyä vain laitteistovian sattuessa tai niitä voidaan käyttää yhdessä regeneratiivisen jarrutuksen kanssa koko ajan.
Regeneratiivisten jarrujen rajoitukset
Matalilla nopeuksilla regeneratiivisen jarrutuksen tehokkuuden luonnollisen laskun lisäksi tekniikka kärsii myös useista muista rajoituksista. Jotkut merkittävimmistä ovat:
- Regeneratiivinen jarrutus toimii vain vetävillä pyörillä: Jos sähköajoneuvo ei ole nelivetoinen, ja jokaisessa pyörässä on moottori, pyörät, joissa ei ole roottoreita, eivät ole pystyy hyötymään regeneratiivisesta jarrutuksesta.
- Paniikkipysähdysongelmat: Regeneratiiviset jarrut eivät yleensä anna tarpeeksi jarrutusvoimaa paniikkipysähdysolosuhteissa. Tämä on yksi alue, jolla perinteiset jarrut toimivat edelleen paljon paremmin.
- Akun ja moottorin rajoitukset: Regeneratiivisen järjestelmän tehokkuutta rajoittavat tekijät, kuten energian varastointijärjestelmän kapasiteetti ja sähkömoottorin teho.
- Työ vain sähkö- ja hybridiajoneuvojen kanssa: Perinteiset regeneratiiviset järjestelmät eivät ole yhteensopivia ei-sähköisten, ei-hybridiajoneuvojen kanssa. Koska näissä ajoneuvoissa ei ole sähkömoottoreita, regeneratiivisen jarrutuksen toteuttaminen on kallista ja monimutkaista.
- Dynaamiset jarrutusrajoitukset: Jotkin regeneratiiviset järjestelmät pakotetaan käyttämään täydentävää "dynaamista jarrutusta", joka ei tallenna t alteen 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.
Yhdessä tällaisessa järjestelmässä käytetään suuria kondensaattoreita varastoimaan ja vapauttamaan nopeasti sähköä, joka sitten johdetaan alennusmuuntajan läpi.12 voltin ulostulo syötetään sitten ajoneuvon sähköjärjestelmään, mikä vie jonkin verran kuormitusta moottorista. Tämä tekniikka pystyy tällä hetkellä lisäämään polttoainetehokkuutta jopa 10 prosenttia, vaikka se on vielä lapsenkengissään.
Missä autoissa käytetään regeneratiivisia jarruja?
Useimmat hybridi- ja sähköajoneuvot käyttävät jonkinlaista regeneratiivista jarrujärjestelmää. OEM-valmistajat, kuten Chevrolet, Honda, Nissa, Toyota ja Tesla, olivat kaikki mukana hybridi- ja sähköajoneuvojensa regeneratiivisessa jarrutustekniikassa. Muut kuin hybridiajoneuvot, jotka käyttävät jonkin tyyppistä regeneratiivista jarrutusta, ovat huomattavasti harvinaisempia, mutta BMW ja Mazda ovat molemmat ottaneet tekniikan käyttöön tietyissä malleissa.
