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WIE MAN: Regeneratives Bremsen - 2021

Bremsenergie- Rueckgewinnung (March 2021).

Anonim

Die Bremsentechnologie hat sich in den letzten hundert Jahren nicht viel geändert, aber das regenerative Bremsen stellt eine große Veränderung in der Art und Weise dar, wie wir über das Bremsen nachdenken. Die Fortschritte waren weitgehend iterativ und nicht innovativ, wie der Übergang von Trommelbremsen zu Scheibenbremsen. Auch bei den physikalischen Materialien, aus denen Bremsbeläge bestehen, wurden bedeutende Fortschritte erzielt, was zu Reibungsmaterialien geführt hat, die länger halten, weniger Staub erzeugen und weniger Geräusche verursachen. Technologien wie Antiblockierbremsen haben auch die Bremstechnologie sicherer gemacht, aber das grundlegende Prinzip der Umwandlung von kinetischer Energie in Wärme ist unverändert geblieben.

Herkömmliche Bremsen funktionieren gut, sind aber enorm verschwenderisch. Jedes Mal, wenn Sie das Bremspedal nach unten drücken, drücken Sie Ihre Räder effektiv mit der Kraft von tausenden Kilogramm hydraulischem Druck. Der präzise Mechanismus umfasst scheibenförmige Metallrotoren, die zwischen jedem Reifen und der Radnabe angeordnet sind und zwischen organischen, metallischen oder keramischen Bremsbelägen eingeklemmt werden. In älteren Fahrzeugen werden stattdessen weniger effiziente Trommeln und Bremsbacken verwendet. In beiden Fällen verlangsamt sich das Fahrzeug aufgrund der enormen Reibung, die zwischen den Belägen und Scheiben oder den Schuhen und den Trommeln erzeugt wird. Diese Reibung wandelt kinetische Energie im Wesentlichen in Wärmeenergie (und manchmal sehr viel Lärm) um, und Ihr Auto wird dadurch langsamer.

Das Problem bei herkömmlichen Bremsen ist, dass Ihr Motor viel Kraftstoff aufwenden musste, um diese kinetische Energie aufzubauen, und es ist im Wesentlichen verschwendet, wenn Ihre Bremsen ihn in Wärme umwandeln. Die Grundidee hinter dem regenerativen Bremsen ist, dass verschiedene Technologien es ermöglichen, einen Teil dieser kinetischen Energie zurückzugewinnen, in Elektrizität umzuwandeln und dann wieder zu verwenden.

Wie funktionieren regenerative Bremsen?

Die gebräuchlichste Form der regenerativen Bremstechnologie verwendet einen Elektromotor als Generator, weshalb regenerative Bremsen häufig in Hybrid- und Elektrofahrzeugen anzutreffen sind. Während des normalen Betriebs wird der Elektromotor von der Batterie mit Strom versorgt und verwendet, um das Fahrzeug zu bewegen. Wenn das Bremspedal gedrückt wird, kann der Elektromotor diesen Vorgang umkehren und Strom in die Batterie zurückspeisen. Dies kann dazu beitragen, eine Batterie aufgeladen zu halten, ohne ein Elektrofahrzeug anzuschließen oder den Generator in einem Hybrid zu verwenden, was zu einer höheren Effizienz führt.

Da regenerative Bremsen kinetische Energie effektiv in Elektrizität umwandeln, können sie ein Fahrzeug verlangsamen. Die Effizienz eines regenerativen Bremssystems unterliegt jedoch Einschränkungen. Eines der Hauptprobleme ist, dass regenerative Bremsen bei niedrigen Geschwindigkeiten nicht so gut funktionieren wie bei hohen Geschwindigkeiten. Aufgrund dieser inhärenten Begrenzung beim regenerativen Bremsen sind die meisten Fahrzeuge auch mit einem zusätzlichen traditionellen Bremssystem ausgestattet.

Einschränkungen regenerativer Bremsen

Neben dem natürlichen Abfall der regenerativen Bremswirkung bei niedrigen Geschwindigkeiten weist die Technologie auch eine Reihe anderer Einschränkungen auf. Einige der bemerkenswertesten sind:

  • Das regenerative Bremsen funktioniert nur bei „Antriebsrädern“.
  • Regenerative Bremsen bieten normalerweise keine ausreichende Bremskraft unter Panikstoppbedingungen.
  • Der Wirkungsgrad eines regenerativen Systems ist durch Faktoren wie die Kapazität des Energiespeichersystems und die Leistung des Elektromotors begrenzt.
  • Traditionelle regenerative Systeme sind mit nichtelektrischen Nicht-Hybridfahrzeugen nicht kompatibel.
  • Einige regenerative Systeme müssen zusätzliches "dynamisches Bremsen" verwenden, bei dem die zurückgewonnene kinetische Energie nicht gespeichert wird.

Kapazitive Bremsen und traditionelle Verbrennungsmotoren

Da regenerative Bremssysteme normalerweise auf Elektromotoren angewiesen sind, um Strom zu erzeugen, sind sie inhärent mit Fahrzeugen, die Verbrennungsmotoren verwenden, nicht kompatibel. Es gibt jedoch einige alternative regenerative Technologien, die auf herkömmliche Verbrennungsmotoren angewendet werden können. Ein solches System verwendet große Kondensatoren, um schnell Strom zu speichern und freizugeben, der dann durch einen Abwärtstransformator geleitet wird. Der 12-Volt-Ausgang wird dann in das elektrische System des Fahrzeugs eingespeist, wodurch der Motor entlastet wird. Diese Technologie kann derzeit die Kraftstoffeffizienz um bis zu 10 Prozent steigern, obwohl sie noch in den Kinderschuhen steckt.

Welche Autos verwenden regenerative Bremsen?

Die meisten Hybrid- und Elektrofahrzeuge verwenden eine Art regenerativer Bremsanlage. OEMs wie Chevrolet, Honda, Nissa, Toyota und Tesla waren frühzeitig mit regenerativer Bremstechnologie in ihren Hybrid- und Elektrofahrzeugen an Bord. Nicht-Hybridfahrzeuge, die eine Art regenerativer Bremsung verwenden, sind wesentlich seltener, aber BMW und Mazda haben beide in einigen Modellen frühzeitig die Technologie übernommen.