فناوری ترمز در صد سال گذشته تغییر چندانی نکرده است، اما ترمز احیاکننده نشان دهنده یک تغییر دریایی در طرز فکر ما درباره ترمز است. این فناوری به‌جای استفاده از نیروی وحشیانه برای متوقف کردن وسایل نقلیه با فشار دادن فیزیکی یا فشار دادن به بیرون مانند قطعاتی مانند دیسک ترمز یا طبل، از روشی که خودروهای هیبریدی و تمام برقی کار می‌کنند به طور هوشمندانه استفاده می‌کند تا در واقع هر بار که سرعت خودرو کاهش می‌یابد کمی انرژی بازیابی کند..
ترمزها در خودروها و کامیون ها چگونه کار می کنند؟
پیشرفت‌ها در فناوری ترمز در طول سال‌ها به‌جای نوآوری، عمدتاً تکراری بوده است، مانند انتقال از ترمزهای درام به ترمزهای دیسکی.همچنین پیشرفت‌های قابل توجهی در مواد فیزیکی که لنت‌های ترمز از آن ساخته شده‌اند، حاصل شده است که منجر به اصطکاک موادی شده است که ماندگاری بیشتری دارند، گرد و غبار کمتری ایجاد می‌کنند و احتمال کمتری ایجاد صدا دارند. فن آوری هایی مانند ترمزهای ضد قفل نیز فناوری ترمز را ایمن تر کرده اند، اما اصل اساسی تبدیل انرژی جنبشی به گرما بدون تغییر باقی مانده است.
ترمزهای سنتی به خوبی کار می کنند، اما به دلیل ماهیت خود بسیار ضایع کننده هستند. هر بار که پدال ترمز خود را به سمت پایین فشار می دهید، به طور موثری با نیروی هزاران پوند فشار هیدرولیک، چرخ های خود را محکم می کنید. مکانیسم دقیق شامل روتورهای فلزی دیسکی شکل است که بین هر لاستیک و توپی چرخ قرار می گیرد و بین لنت ترمز آلی، فلزی یا سرامیکی فشرده می شود.
در وسایل نقلیه قدیمی و ترمزهای عقب برخی از کامیون های سبک، به جای آن از طبل و کفشک ترمز با کارایی کمتر استفاده می شود.در هر صورت، خودرو به دلیل اصطکاک شدیدی که بین لنت ها و دیسک ها یا کفش ها و طبل ها ایجاد می شود، کند می شود. این اصطکاک اساساً انرژی جنبشی را به انرژی گرمایی (و گاهی اوقات صدای زیادی) تبدیل می‌کند و در نتیجه سرعت ماشین شما کاهش می‌یابد.
مشکل ترمزهای سنتی این است که موتور شما باید سوخت زیادی را برای ایجاد این انرژی جنبشی خرج می کند و اساساً وقتی ترمزهای شما آن را به گرما تبدیل می کند، هدر می رود.
ایده اصلی پشت ترمز احیاکننده این است که انواع فن آوری ها امکان بازپس گیری بخشی از انرژی جنبشی، تبدیل آن به الکتریسیته و سپس استفاده مجدد از آن را فراهم می کند.
ترمزهای احیاکننده چگونه کار می کنند؟
متداول‌ترین شکل فناوری ترمز احیاکننده، موتور الکتریکی را به عنوان ژنراتور تغییر می‌دهد، به همین دلیل است که ترمزهای احیاکننده اغلب در خودروهای هیبریدی و الکتریکی یافت می‌شوند.
در طول کارکرد عادی، موتور الکتریکی از باتری انرژی می گیرد و از آن برای حرکت خودرو استفاده می کند.هنگامی که پدال ترمز فشار داده می شود، موتور الکتریکی می تواند این فرآیند را معکوس کند، به یک ژنراتور تبدیل شود که توسط چرخ های چرخان تغذیه می شود و برق را به باتری برمی گرداند.
از آنجایی که ترمزهای احیاکننده به طور موثر باتری را بدون اتصال به شارژر شارژ می کنند، در مورد خودروهای الکتریکی یا با استفاده از دینام در خودروهای هیبریدی، کارایی کلی خودرو افزایش می یابد. این به مایل های بیشتر بین شارژ یا سوخت رسانی ترجمه می شود.
از آنجایی که ترمزهای احیا کننده به طور موثر انرژی جنبشی را به الکتریسیته تبدیل می کنند، می توانند علاوه بر شارژ باتری، سرعت خودرو را نیز کاهش دهند. با این حال، محدودیت هایی برای کارایی یک سیستم ترمز احیا کننده وجود دارد. یکی از مسائل اصلی این است که ترمزهای احیا کننده در سرعت های پایین به خوبی کار نمی کنند که در سرعت های بالا کار می کنند. با توجه به محدودیت ذاتی در ترمز احیا کننده، اکثر خودروها به سیستم ترمز سنتی مکمل نیز مجهز هستند.
همانطور که کنترل‌های سنتی فرمان، ترمز و شتاب اغلب به عنوان پشتیبان برای سیستم‌های درایو با سیم گنجانده می‌شوند، ترمزهای سنتی می‌توانند به عنوان پشتیبان برای ترمزهای احیاکننده عمل کنند.سیستم‌های سنتی ممکن است فقط در صورت خرابی تجهیزات فعال شوند، یا می‌توانند در هماهنگی با ترمزهای احیاکننده همیشه استفاده شوند.
محدودیت ترمزهای احیا کننده
علاوه بر کاهش طبیعی راندمان ترمز احیا کننده در سرعت های پایین، این فناوری از تعدادی محدودیت دیگر نیز رنج می برد. برخی از برجسته ترین آنها عبارتند از:
- ترمز احیاکننده فقط روی چرخ‌های محرک کار می‌کند: اگر یک وسیله نقلیه الکتریکی تمام چرخ محرک نباشد و برای هر چرخ یک موتور وجود داشته باشد، چرخ‌هایی که فاقد روتور هستند می تواند از ترمز احیا کننده بهره مند شود.
- مشکلات با توقف وحشت: ترمزهای احیا کننده معمولاً در شرایط توقف وحشتناک نیروی ترمز کافی را ایجاد نمی کنند. این قسمتی است که ترمزهای سنتی هنوز خیلی بهتر کار می کنند.
- محدودیت‌های باتری و موتور: کارایی یک سیستم احیاکننده توسط عواملی مانند ظرفیت سیستم ذخیره‌سازی انرژی و خروجی موتور الکتریکی محدود می‌شود.
- فقط کار با وسایل نقلیه الکتریکی و هیبریدی: سیستم‌های احیاکننده سنتی با وسایل نقلیه غیر الکتریکی و غیرهیبریدی ناسازگار هستند. از آنجایی که این خودروها فاقد موتورهای الکتریکی هستند، اجرای ترمز احیاکننده پرهزینه و پیچیده است.
- محدودیت های ترمز دینامیکی: برخی از سیستم های احیا کننده مجبور به استفاده از "ترمز دینامیکی" مکمل هستند که انرژی جنبشی بازیافت شده را ذخیره نمی کند.
ترمزهای خازنی و موتورهای احتراقی سنتی
از آنجایی که سیستم های ترمز احیا کننده معمولاً برای تولید برق به موتورهای الکتریکی خود متکی هستند، ذاتاً با وسایل نقلیه ای که از موتورهای احتراق داخلی استفاده می کنند ناسازگار هستند. با این حال، برخی از فناوری‌های احیاکننده جایگزین وجود دارند که می‌توانند در موتورهای احتراق داخلی سنتی اعمال شوند.
یکی از این سیستم ها از خازن های بزرگ برای ذخیره و آزادسازی سریع الکتریسیته استفاده می کند، که سپس از یک ترانسفورماتور کاهنده عبور می کند.سپس خروجی 12 ولت به سیستم الکتریکی خودرو وارد می شود که مقداری بار از موتور خارج می شود. این فناوری در حال حاضر قادر است راندمان سوخت را تا 10 درصد افزایش دهد، اگرچه هنوز در مراحل اولیه است.
چه خودروهایی از ترمزهای احیا کننده استفاده می کنند؟
بیشتر خودروهای هیبریدی و الکتریکی از نوعی سیستم ترمز احیا کننده استفاده می کنند. سازندگان OEM مانند شورولت، هوندا، نیسا، تویوتا و تسلا همگی در ابتدای کار از فناوری ترمز احیاکننده در خودروهای هیبریدی و الکتریکی خود استفاده کردند. وسایل نقلیه غیرهیبریدی که از انواعی از ترمزهای احیا کننده استفاده می کنند، به طور قابل توجهی کمتر متداول هستند، اما BMW و مزدا هر دو اولین پذیرندگان این فناوری در مدل های خاص بودند.
