Vent'anni fa, i freni erano semplicemente freni:si abbassa il pedale e l'auto rallenta fino a fermarsi completamente. Negli ultimi anni, poiché i veicoli con motori ibridi, elettrici e alimentati a batteria stanno diventando sempre più popolari, la frenata rigenerativa è diventata un argomento di discussione. Veicoli ibridi ed elettrici molto ricercati come Tesla e Prius utilizzano un'aerodinamica, una batteria e una tecnologia ingegneristica rivoluzionarie per creare un'esperienza di guida altamente efficiente. La frenata rigenerativa è una di quelle tecnologie di risparmio energetico impiegate.
Se stai pensando di acquistare un veicolo elettrico o ibrido, probabilmente hai sentito il termine "frenata rigenerativa" almeno un paio di volte. Che cos'è esattamente la frenata rigenerativa e cosa comporta la guida di un'auto come questa?
La frenata rigenerativa è un processo di recupero di energia che rallenta e alla fine arresta un veicolo in movimento convertendo la sua energia cinetica creata durante la decelerazione in una forma che può essere utilizzata immediatamente o immagazzinata nella batteria per alimentare il motore elettrico. La frenata rigenerativa è stata sviluppata come metodo per aumentare l'autonomia dei veicoli elettrici e ibridi.
Una forma di frenata rigenerativa è comunemente usata sulla maggior parte dei veicoli moderni costruiti oggi. Nelle auto diesel e benzina, la frenata rigenerativa aiuta a caricare la batteria che alimenta i sistemi ausiliari all'interno del veicolo, riducendo al minimo il funzionamento del motore. Tuttavia, nelle auto ibride ed elettriche, la frenata rigenerativa assume un ruolo più attivo. Questi veicoli si affidano al sistema di frenata rigenerativa per caricare continuamente la batteria che guida l'auto. I sistemi di frenata rigenerativa si basano su un veicolo ibrido o elettrico, motore elettrico per convertire l'energia cinetica persa in energia immagazzinata nella batteria del veicolo.
Lo sai che ogni volta che premi i freni viene sprecata un sacco di energia? Secondo le regole della Fisica, l'energia non può essere distrutta. Pertanto, quando si azionano i freni e l'auto si ferma, tutta quell'energia si dissipa sotto forma di calore, si brucia e diventa inutile. In un veicolo normale con un sistema frenante convenzionale, lo spreco di energia è un inevitabile sottoprodotto della frenata.
Gli ingegneri automobilistici hanno creato un sistema di frenata rigenerativa per aiutare a catturare parte di questa energia persa. La frenata rigenerativa recupera l'energia cinetica, la trasforma in elettricità e la utilizza per ricaricare la batteria del veicolo. Nelle auto ibride ed elettriche mantenere la batteria ricaricata è molto importante.
L'energia cinetica viene catturata durante la decelerazione. I veicoli ibridi che utilizzano un motore elettrico e un motore a benzina si basano esclusivamente sulla frenata rigenerativa per ricaricare continuamente il motore, motivo per cui non ha bisogno di essere collegato. In un sistema di frenata rigenerativa, il motore aziona le ruote durante l'accelerazione ma durante la decelerazione le ruote azionano il motore. Questo scambio unico di flusso di energia aiuta il motore a fungere da generatore, respingendo la rotazione delle ruote, generando così elettricità per ricaricare la batteria dell'auto.
La rigenerazione avviene quando:
In genere, sui veicoli elettrici e ibridi è possibile vedere questo effetto rigenerativo che si verifica sull'indicatore di carica.
D'altra parte, i veicoli elettrici funzionano con una carica della batteria collegata a una fonte di alimentazione. Poiché le batterie dei veicoli completamente elettriche vengono caricate a una presa, utilizza solo la frenata rigenerativa per ricaricare la batteria, motivo per cui devono ancora essere collegate a una stazione di ricarica o docking station e completamente cariche al cento per cento.
Per comprendere appieno come funzionano i sistemi di frenata rigenerativa, dovrai avere alcune informazioni sul funzionamento della frenata convenzionale. Mentre lo scopo principale dei freni convenzionali è quello di fermare l'auto, i sistemi di frenata rigenerativa si concentrano sul recupero di parte dell'energia persa durante la frenata e sulla sua conversione in energia per caricare la batteria.
Un sistema frenante convenzionale è costituito da freni a disco ea tamburo che utilizzano l'attrito per rallentare e fermare il veicolo. Una parte essenziale dell'impianto frenante sono i freni idraulici che lo azionano. I freni idraulici sono costituiti dal cilindro principale riempito di liquido che è collegato al cilindro secondario. Il pedale del freno è collegato al cilindro principale, quando attivato il pistone il cilindro principale spinge attraverso il fluido attraverso i tubi. Quando il fluido scorre verso i cilindri slave, costringe il pistone ad applicare pressione ai freni.
L'impianto idraulico che viene attivato durante la frenata fornisce fluido idraulico ai pistoni della pinza freno per rallentare e arrestare il disco del freno.
Frenata rigenerativa
Mentre i sistemi di frenatura convenzionali utilizzano i freni a disco e a tamburo per produrre attrito e rallentare e fermare l'auto, i freni rigenerativi si ottengono guidando il motore in retromarcia. Quando il conducente aziona il freno, il motore elettrico viene messo in modalità di retromarcia e il motore inizia a girare all'indietro rallentando le ruote. Questo movimento inverso è stimolato dallo slancio del veicolo. Questa manovra genera anche elettricità che carica la batteria.
Le auto elettriche e ibride sono inoltre dotate di veicoli elettrici e ibridi che si attivano quando il sistema di frenata rigenerativo non fornisce potenza sufficiente per arrestare il veicolo. Il computer di bordo dell'auto determina quando utilizzare il tradizionale sistema di freno ad attrito e quando mettere l'auto in modalità di retromarcia. Se il guidatore ha bisogno di premere il pedale del freno per effettuare una sosta veloce, l'auto innescherà i freni tradizionali. I freni rigenerativi sono ideali per le situazioni di stop-and-go.
Frenata convenzionale VS Frenata rigenerativa
La frenata rigenerativa ha i suoi limiti. Anche i migliori sistemi di frenata rigenerativa non producono una potenza frenante quasi sufficiente rispetto ai freni tradizionali. Pertanto, gli arresti di emergenza sono quasi impossibili con la sola frenata rigenerativa, non sono in grado di mantenere un veicolo fermo su una pendenza.
I freni rigenerativi alleggeriscono il carico delle pastiglie e dei rotori dei freni. Meno carichi significano meno calore. Di conseguenza, perdono materiale più lentamente, il che significa che durano molto più a lungo.
Il sistema di frenata rigenerativa estende la gamma di veicoli elettrici e ibridi, ma l'efficienza del recupero di questa energia è di circa il settanta per cento. Dopotutto, secondo le leggi della fisica nessuna macchina può mai essere efficiente al 100%, qualsiasi trasferimento di energia comporterà una certa perdita di calore, luce e rumore. Tuttavia, può variare a seconda del veicolo, del motore. Tutto dipende dallo stile di guida e dalla frequenza con cui il conducente tende a frenare.
È importante notare che il tasso di efficienza del 70% non significa un aumento del settanta percento dell'autonomia in un veicolo elettrico o ibrido. Piuttosto il 70% dell'energia cinetica persa durante la frenata può essere convertito in accelerazione in un secondo momento.
Efficacia
E l'efficacia? L'efficacia della frenata rigenerativa misura come è possibile aumentare l'autonomia? L'efficacia della frenata rigenerativa dipende da una varietà di fattori, comprese le condizioni di guida, il terreno e, naturalmente, le dimensioni del veicolo.
Le condizioni di guida possono essere un fattore determinante nell'autonomia di un veicolo elettrico o ibrido. Guidare nel traffico stop-and-go, che richiederà di premere i freni più spesso e recuperare l'energia persa, aumenterà la capacità della batteria più della guida in autostrada. Anche il terreno entra in gioco perché la guida in discesa richiede periodi di frenata più lunghi per regolare la velocità mentre si carica ripetutamente la batteria. Quando si tratta dell'efficacia di un sistema di frenata rigenerativa, delle dimensioni di un veicolo. Sì, i veicoli più pesanti hanno più slancio ed energia cinetica.
Una tecnica di pedalata
In alcuni veicoli ibridi ed elettrici, il guidatore può determinare quanta frenata rigenerativa viene utilizzata regolando la leva del cambio mentre rallenta l'auto. L'aggressività cattura e immagazzina più energia, ma ciò comporterà anche un rallentamento più rapido del veicolo e, in alcuni casi, l'arresto completo. Questa tecnica di guida viene spesso definita "una pedalata".
Una pedalata. Quando viene utilizzata la tecnica della pedalata unica, il guidatore naviga nel traffico utilizzando solo l'acceleratore, accelerando solo quando deve andare avanti, rilasciando il pedale e lasciando che la frenata rigenerativa arresti l'auto. Invece di muovere il piede tra acceleratore e pedale del freno, il guidatore deve continuare a modulare il freno con il piede destro quando si accelera o si rallenta. Al contrario, la frenata rigenerativa è sempre in grado di fermare un veicolo, soprattutto quando si muove ad alta velocità.
Risparmio di carburante
L'intero concetto di veicoli ibridi ed elettrici si basa sulla loro capacità di ridurre o eliminare il consumo di carburante. Gli ibridi tendono a ottenere una migliore efficienza del carburante durante la guida nel traffico cittadino. In questi veicoli, i freni rigenerativi sono fondamentali per caricare completamente la batteria. Quando i freni non vengono azionati, la batteria si scarica e questo aumenta il motore a gas. Se la batteria si scarica troppo, smette di funzionare insieme al motore a gas e invece assorbe una parte della sua potenza per ricaricare la batteria.
Quando guidi questi veicoli, dovrai adattare le tue abitudini di guida. I conducenti dovranno imparare a rallentare con largo anticipo e a fermarsi per inerzia che genera più energia rispetto allo sbattere sui freni.
I sistemi di frenata rigenerativa hanno i loro vantaggi e svantaggi. Dai un'occhiata a questo elenco dei principali vantaggi dei sistemi di frenata rigenerativa:
Forse il principale vantaggio della frenata rigenerativa è che migliora il risparmio di carburante. Un rapporto pubblicato da Ford ha rivelato che la frenata rigenerativa ha risparmiato oltre 100 milioni di galloni di gas negli ultimi 15 anni.
L'energia catturata dai freni rigenerativi mantiene la batteria dell'auto ricaricata. L'energia cinetica che altrimenti verrebbe persa dal veicolo è in grado di subire una carica prolungata durante la guida.
I veicoli ibridi ed elettrici sono inoltre dotati di sistemi frenanti tradizionali. La frenata rigenerativa allevia parte del carico posto sui freni ad attrito prevenendo l'usura.
Lo svantaggio principale dei sistemi di frenata rigenerativa include;
Guidare un'auto con la frenata rigenerativa è diverso da un veicolo con un semplice sistema di frenata tradizionale. Molti affermano che i pedali del freno in questi veicoli sono morbidi e si sentono molli. Per assicurarti che la batteria si carichi continuamente, dovrai utilizzare le giuste tecniche di frenata in modo che l'energia venga recuperata.
L'efficienza di un sistema di frenata rigenerativa in un veicolo ibrido o elettrico si basa su problemi in continua evoluzione. Gli effetti della frenata rigenerativa diminuiscono durante la guida ad alta velocità. I freni ad attrito dovranno essere attivati durante le basse velocità o quando è necessario effettuare soste rapide.
Sì, i veicoli ibridi ed elettrici sono sistemi integrati progettati per ottimizzare l'efficienza e la frenata rigenerativa è solo uno di quei processi essenziali. La frenata rigenerativa riduce la perdita di energia cinetica, aiuta a estendere la gamma elettrica e diminuisce l'usura di freni e rotori. Questa tecnologia rivoluzionaria è utilizzata anche in biciclette e scooter.
D:Cosa si intende con il termine frenata rigenerativa?
La frenata rigenerativa è un metodo di recupero dell'energia che riduce la velocità e arresta un oggetto in movimento catturando e immagazzinando la sua energia cinetica per un uso immediato o successivo.
D:Quanto è efficace la frenata rigenerativa?
La frenata rigenerativa ha un'efficienza di circa il 60-70%. Tuttavia, la sua efficienza può variare in base a una varietà di fattori come il veicolo, il tipo di motore, le dimensioni del veicolo, le abitudini di guida e molto altro ancora.
D:I freni rigenerativi durano a lungo?
I freni rigenerativi sono innovativi e sono realizzati per recuperare l'energia in modo efficiente. Pertanto, puoi aspettarti che i freni rigenerativi durino più a lungo rispetto ai freni tradizionali. Alcuni proprietari di veicoli ibridi ed elettrici hanno riferito che i loro freni, pastiglie e rotori durano circa 80.000 miglia.
D:Le Tesla hanno la frenata rigenerativa?
Sì, le Tesla sono dotate di freni rigenerativi. Sui vecchi modelli Tesla i conducenti hanno la possibilità di cambiare il livello di frenata rigenerativa da standard a basso.
