La tecnologia de frens no ha canviat gaire en els darrers cent anys, però la frenada regenerativa sí que representa un canvi radical en la nostra manera de pensar sobre la frenada. En comptes d'utilitzar la força bruta per aturar els vehicles tancant o empenyent físicament cap a fora com un component com un disc de fre o un tambor, aquesta tecnologia explota de manera intel·ligent la forma en què funcionen els cotxes híbrids i totalment elèctrics per recuperar una mica d'energia cada vegada que el vehicle disminueix la velocitat..
Com funcionen els frens en cotxes i camions?
Els avenços en la tecnologia de frens han estat en gran mesura iteratius més que 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 fetes les pastilles de fre, la qual cosa ha donat lloc a materials de fricció que duren més, creen menys pols i tenen menys probabilitats de fer soroll. Tecnologies com els frens antibloqueig també han fet que la tecnologia dels frens sigui més segura, però el principi subjacent de convertir l'energia cinètica en calor no ha canviat.
Els frens tradicionals funcionen bé, però per la seva naturalesa són un malbaratament enorme. Cada vegada que premeu el pedal de fre, esteu subjectant les rodes de manera efectiva amb la força de milers de lliures de pressió hidràulica. El mecanisme precís inclou rotors metàl·lics en forma de disc, que s'intercalen entre cada pneumàtic i el cub de la roda, que s'apreten entre pastilles de fre orgàniques, metàl·liques o ceràmiques.
En els vehicles més antics i els frens posteriors d'alguns camions lleugers, s'utilitzen tambors i sabates de fre menys eficients. En qualsevol cas, el vehicle s'alenteix a causa de l'enorme fricció que es genera entre les pastilles i els discos o les sabates i els tambors. Aquesta fricció, bàsicament, converteix l'energia cinètica en energia tèrmica (i, de vegades, una gran quantitat de soroll) i, com a resultat, el vostre cotxe s'alenteix.
El problema dels frens tradicionals és que el vostre motor va haver de gastar molt de combustible per acumular aquesta energia cinètica i, bàsicament, es malgasta quan els frens la converteixen en calor.
La idea bàsica darrere de la frenada regenerativa és que diverses tecnologies permeten recuperar part d'aquesta energia cinètica, convertir-la en electricitat i després reutilitzar-la.
Com funcionen els frens regeneratius?
La forma més comuna de tecnologia de frens regeneratius reutilitza un motor elèctric com a generador, motiu pel qual els frens regeneratius es troben sovint 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 s'aprimeix el pedal de fre, el motor elèctric pot invertir aquest procés, convertir-se en un generador accionat per les rodes giratòries i tornar a alimentar l'electricitat a la bateria.
Atès que els frens regeneratius carreguen efectivament la bateria sense connectar-lo a un carregador, en el cas d'un vehicle elèctric, o utilitzar l' alternador en un híbrid, l'eficiència global del vehicle augmenta. Això es tradueix en més milles entre càrregues o consumibles.
Com que els frens regeneratius converteixen efectivament l'energia cinètica en electricitat, són capaços de frenar un vehicle a més de carregar la bateria. Tanmateix, 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 ho fan a altes velocitats. A causa d'aquesta limitació inherent a la frenada regenerativa, la majoria dels vehicles també estan equipats amb un sistema de frenada tradicional addicional.
De la mateixa manera que els controls tradicionals de direcció, frenada i acceleració s'inclouen sovint com a còpia de seguretat dels sistemes drive-by-wire, els frens tradicionals poden servir de suport per a la frenada regenerativa. Els sistemes tradicionals només poden activar-se quan hi ha una fallada en l'equip, o bé es poden utilitzar conjuntament amb la frenada regenerativa tot el temps.
Limitacions dels frens regeneratius
A més de la caiguda natural de l'eficiència de frenada regenerativa a baixes velocitats, la tecnologia també pateix una sèrie d' altres limitacions. Alguns dels més notables inclouen:
- El frenat regeneratiu només funciona a les rodes motrius: si un vehicle elèctric no és tracció total, amb un motor per a cada roda, les rodes que no tenen rotors no ho són. capaç de beneficiar-se de la frenada regenerativa.
- Problemes amb les parades de pànic: els frens regeneratius normalment no proporcionen prou força de frenada en condicions de parada de pànic. Aquesta és una àrea on els frens tradicionals encara funcionen molt millor.
- Limitacions de la bateria i el 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.
- Només funciona amb vehicles elèctrics i híbrids: els sistemes regeneratius tradicionals són incompatibles amb els vehicles no elèctrics i no híbrids. Com que aquests vehicles no tenen motor elèctric, la implementació de la frenada regenerativa és costosa i complicada.
- Restriccions de frenada dinàmica: alguns sistemes regeneratius es veuen obligats a utilitzar un "frenat dinàmic" addicional que no emmagatzema l'energia cinètica recuperada.
Frens capacitius i motors de combustió tradicionals
Com que els sistemes de frens regeneratius solen basar-se en els seus motors elèctrics per generar electricitat, són intrínsecament incompatibles amb els vehicles que utilitzen motors de combustió interna. Tanmateix, hi ha algunes tecnologies regeneratives alternatives que es poden aplicar als motors de combustió interna tradicionals.
Un d'aquests sistemes utilitza condensadors grans per emmagatzemar i alliberar electricitat ràpidament, que després passa a través d'un transformador reductor. A continuació, la sortida de 12 volts s'alimenta al sistema elèctric del vehicle, que treu 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 en els seus inicis.
Quins cotxes utilitzen frens regeneratius?
La majoria dels vehicles híbrids i elèctrics utilitzen algun tipus de sistema de frenada regenerativa. OEM com Chevrolet, Honda, Nissa, Toyota i Tesla van ser tots a bord amb la tecnologia de frenada regenerativa als seus vehicles híbrids i elèctrics. Els vehicles no híbrids que utilitzen algun tipus de frenada regenerativa inclouen són significativament menys comuns, però BMW i Mazda van ser els primers en adoptar la tecnologia en determinats models.
