Content
- Aquesta tecnologia pot ajudar a millorar l’eficiència, però no sempre és viable
- Com funcionen els frens en cotxes i camions?
- Com funcionen els frens regenerats?
- Limitacions dels frens regeneratius
- Frens capacitius i motors de combustió tradicional
- Quins cotxes utilitzen frens regenerats?
Aquesta tecnologia pot ajudar a millorar l’eficiència, però no sempre és viable
La tecnologia del fre no ha canviat gaire en els darrers cent anys, però la frenada regenerativa representa un canvi marítim de la manera en què pensem sobre la frenada. En lloc d'utilitzar la força bruta per aturar els vehicles fent-se córrer físicament o disparar com un component com un disc de fre o un tambor, aquesta tecnologia explota de forma intel·ligent la forma en què funcionen els cotxes híbrids i totalment elèctrics per recuperar una mica d'energia cada cop que el vehicle s'alenteix. .
Com funcionen els frens en cotxes i camions?
Els avenços en la tecnologia del fre han estat en gran mesura iteratius i no innovadors al llarg dels anys, com la transició dels frens de tambor als frens de disc. També hi ha hagut avenços significatius en els materials físics dels quals estan fabricades les pastilles de fre, que ha donat lloc a materials de fricció que duren més temps, creen menys pols i són menys propensos a fer soroll. Tecnologies com els frens anti-bloqueig també han fet més segura la tecnologia del fre, però el principi subjacent de convertir l'energia cinètica en calor s'ha mantingut invariable.
Els frens tradicionals funcionen bé, però són tremendament desaprofitats per la seva naturalesa. Cada vegada que pressioneu el pedal de fre, esteu baixant efectivament les rodes amb la força de milers de lliures de pressió hidràulica. El mecanisme precís consisteix en rotors metàl·lics en forma de disc, que s'entrebanquen entre els pneumàtics i els moixos de les rodes, passant per pastilles de fre orgàniques, metàl·liques o ceràmiques.
En vehicles antics i els frens posteriors d'alguns camions lleugers, s'utilitzen tambors i sabates de fre menys eficients. En qualsevol dels dos casos, el vehicle s’alenteix a causa de la tremenda fricció que es genera entre les pastilles i els discos o les sabates i tambors. Aquesta fricció converteix essencialment l’energia cinètica en energia calorífica (i de vegades una gran quantitat de soroll), i el cotxe s’alenteix.
El problema dels frens tradicionals és que el motor ha de gastar molt combustible per acumular aquesta energia cinètica i, bàsicament, es malgasta quan els frens el converteixen en calor.
La idea bàsica de la frenada regenerativa és que diverses tecnologies permeten recuperar alguna part d'aquesta energia cinètica, convertir-la en electricitat i reutilitzar-la.
Com funcionen els frens regenerats?
La forma més freqüent de tecnologia de fre regenerativa pretén un motor elèctric com a generador, raó per la qual sovint es troben frens regeneratius en vehicles híbrids i elèctrics.
Durant el funcionament normal, el motor elèctric treu energia de la bateria i l’utilitza per moure el vehicle. Quan el pedal de fre està deprimit, el motor elèctric és capaç de revertir aquest procés, convertir-se en un generador alimentat per les rodes girants i tornar a introduir electricitat a la bateria.
Atès que els frens regenerants carreguen eficaçment la bateria sense endollar-se en un carregador, en el cas d’un vehicle elèctric o bé utilitzant l’alternador en un híbrid, l’eficiència general del vehicle augmenta. Això es tradueix en més quilòmetres entre càrregues o acumulacions.
Atès que els frens regenerants converteixen efectivament l’energia cinètica en electricitat, són capaços de retardar un vehicle a més de carregar la bateria. Tot i això, hi ha limitacions a l’eficiència d’un sistema de fre regeneratiu. Un dels principals problemes és que els frens regeneratius no funcionen tan bé a velocitats baixes com a gran velocitat. A causa de la limitació inherent a la frenada regenerativa, la majoria dels vehicles també estan equipats amb un sistema de frenada tradicional suplementari.
De la mateixa manera que els controls de direcció, frenada i acceleració tradicionals sovint s’inclouen com a còpia de seguretat dels sistemes drive-by-wire, els frens tradicionals poden servir de còpia de seguretat per a la frenada regenerativa. Els sistemes tradicionals només es poden iniciar quan hi ha una fallada de l'equip o bé es poden utilitzar en concert amb frenada regenerativa.
Limitacions dels frens regeneratius
A més de la caiguda natural de l'eficiència de frenada regenerativa a velocitats baixes, la tecnologia també pateix diverses limitacions. Alguns dels més destacables inclouen:
- El frenat regeneratiu només funciona sobre rodes motrius: Si un vehicle elèctric no té tota la tracció amb un motor per a cada roda, les rodes que tenen rotors no podran beneficiar-se de frenada regenerativa.
- Problemes amb aturades de pànic: Els frens regenerants normalment no proporcionen força de frenada suficient en condicions d’aturada del pànic. És una zona on els frens tradicionals encara funcionen molt millor.
- Limitacions de la bateria i del motor: L’eficiència d’un sistema regeneratiu està limitada per factors com la capacitat del sistema d’emmagatzematge d’energia i la sortida del motor elèctric.
- Funcionen només amb vehicles elèctrics i híbrids: Els sistemes regeneratius tradicionals són incompatibles amb vehicles no elèctrics ni híbrids. Com que aquests vehicles no tenen motors elèctrics, la implementació de la frenada regenerativa és costosa i complicada.
- Restriccions de frenada dinàmiques: Alguns sistemes de regeneració es veuen obligats a utilitzar un "frenat dinàmic" addicional que no emmagatzema l'energia cinètica recuperada.
Frens capacitius i motors de combustió tradicional
Atès que els sistemes de fre regeneratius depenen normalment dels seus motors elèctrics per generar electricitat, són inherentment incompatibles amb els vehicles que utilitzen motors de combustió interna. Tot i això, hi ha algunes tecnologies de regeneració alternatives que es poden aplicar als motors tradicionals de combustió interna.
Un d'aquests sistemes utilitza condensadors grans per emmagatzemar i alliberar ràpidament l'electricitat, que es passa a través d'un transformador reduït. La sortida de 12 volts s'introdueix després en el sistema elèctric del vehicle, que porta una mica de càrrega del motor. Actualment, aquesta tecnologia és capaç d'augmentar l'eficiència del combustible fins a un 10 per cent, tot i que encara està a la seva infància.
Quins cotxes utilitzen frens regenerats?
La majoria de vehicles elèctrics i híbrids utilitzen algun tipus de sistema de frenada regenerativa. OEMs com Chevrolet, Honda, Nissa, Toyota i Tesla es van integrar de forma primerenca amb la tecnologia de frenada regenerativa en els seus vehicles híbrids i elèctrics. Els vehicles no híbrids que utilitzen algun tipus de frenada regenerativa inclouen són significativament menys habituals, però BMW i Mazda van ser els primers adoptants de la tecnologia en certs models.
