Công nghệ phanh không thay đổi nhiều trong hàng trăm năm qua, nhưng phanh tái tạo thể hiện một sự thay đổi lớn trong cách chúng ta nghĩ về phanh. Thay vì sử dụng lực thô bạo để dừng phương tiện bằng cách kẹp chặt hoặc đẩy ra ngoài như một bộ phận như đĩa phanh hoặc tang trống, công nghệ này khai thác một cách thông minh cách thức hoạt động của ô tô hybrid và hoàn toàn bằng điện để thực sự phục hồi một chút năng lượng mỗi khi xe giảm tốc độ..
Phanh hoạt động như thế nào trên Ô tô và Xe tải?
Những tiến bộ trong công nghệ phanh chủ yếu là lặp đi lặp lại thay vì đổi mới trong những năm qua, như sự chuyển đổi từ phanh tang trống sang phanh đĩa. Ngoài ra còn có những tiến bộ đáng kể trong vật liệu vật lý mà má phanh được tạo ra, dẫn đến vật liệu ma sát kéo dài hơn, tạo ra ít bụi hơn và ít gây ra tiếng ồn hơn. Các công nghệ như phanh chống bó cứng cũng đã làm cho công nghệ phanh an toàn hơn, nhưng nguyên tắc cơ bản của việc chuyển đổi động năng thành nhiệt năng vẫn không thay đổi.
Phanh truyền thống hoạt động tốt, nhưng bản chất của chúng rất lãng phí. Mỗi khi bạn nhấn bàn đạp phanh xuống, bạn đang kẹp chặt bánh xe của mình một cách hiệu quả với sức ép hàng ngàn pound của áp suất thủy lực. Cơ chế chính xác liên quan đến các rôto kim loại hình đĩa, được kẹp giữa mỗi lốp và trục bánh xe, được ép giữa các má phanh hữu cơ, kim loại hoặc gốm.
Ở các loại xe cũ hơn và phanh sau của một số xe tải nhẹ, người ta sử dụng phanh tang trống và guốc phanh kém hiệu quả hơn. Trong cả hai trường hợp, xe giảm tốc độ do ma sát cực lớn được tạo ra giữa miếng đệm và đĩa hoặc giày và trống. Ma sát đó về cơ bản biến động năng thành nhiệt năng (và đôi khi là rất nhiều tiếng ồn), và kết quả là xe của bạn chạy chậm lại.
Vấn đề với hệ thống phanh truyền thống là động cơ của bạn phải tiêu tốn rất nhiều nhiên liệu để tạo ra động năng đó và về cơ bản nó sẽ bị lãng phí khi phanh của bạn chuyển nó thành nhiệt.
Ý tưởng cơ bản đằng sau phanh tái tạo là một loạt các công nghệ giúp thu hồi một phần động năng đó, chuyển nó thành điện năng và sau đó tái sử dụng.
Phanh tái tạo hoạt động như thế nào?
Hình thức phổ biến nhất của công nghệ phanh tái sinh tái sử dụng động cơ điện như một máy phát điện, đó là lý do tại sao phanh tái sinh thường được tìm thấy trong các loại xe hybrid và xe điện.
Trong quá trình hoạt động bình thường, động cơ điện lấy năng lượng từ pin và sử dụng nó để di chuyển xe. Khi nhấn bàn đạp phanh, động cơ điện có thể đảo ngược quá trình này, trở thành máy phát điện chạy bằng bánh xe quay và cung cấp điện trở lại cho pin.
Vì phanh tái tạo sạc pin hiệu quả mà không cần cắm vào bộ sạc, trong trường hợp xe điện hoặc sử dụng máy phát điện hybrid, hiệu suất tổng thể của xe sẽ tăng lên. Điều đó có nghĩa là nhiều dặm hơn giữa các lần sạc hoặc đổ xăng.
Vì phanh tái tạo biến động năng thành điện một cách hiệu quả, chúng có thể làm xe giảm tốc độ ngoài việc sạc pin. Tuy nhiên, có những hạn chế đối với hiệu quả của hệ thống phanh tái sinh. Một trong những vấn đề chính là phanh tái tạo không hoạt động tốt ở tốc độ thấp như ở tốc độ cao. Do hạn chế cố hữu trong phanh tái tạo, hầu hết các loại xe cũng được trang bị hệ thống phanh truyền thống bổ sung.
Cũng giống như cách mà các điều khiển lái, phanh và gia tốc truyền thống thường được bao gồm như một phương án dự phòng cho hệ thống truyền động bằng dây, phanh truyền thống có thể đóng vai trò dự phòng cho phanh tái tạo. Các hệ thống truyền thống chỉ có thể hoạt động khi có sự cố thiết bị hoặc chúng có thể được sử dụng kết hợp với phanh phục hồi mọi lúc.
Hạn chế của Phanh tái tạo
Ngoài việc giảm hiệu quả phanh tái tạo tự nhiên ở tốc độ thấp, công nghệ này cũng có một số hạn chế khác. Một số đáng chú ý nhất bao gồm:
- Phanh tái tạo chỉ hoạt động trên các bánh dẫn động: Nếu một chiếc xe điện không phải là hệ dẫn động tất cả các bánh, với một động cơ cho mỗi bánh, thì các bánh thiếu rôto sẽ không có thể được hưởng lợi từ phanh tái tạo.
- Các vấn đề với dừng hoảng loạn: Phanh tái tạo thường không cung cấp đủ lực phanh trong điều kiện dừng hoảng loạn. Đó là một lĩnh vực mà phanh truyền thống vẫn hoạt động tốt hơn nhiều.
- Hạn chế về pin và động cơ: Hiệu quả của hệ thống tái tạo bị giới hạn bởi các yếu tố như công suất của hệ thống lưu trữ năng lượng và đầu ra của động cơ điện.
- Chỉ hoạt động với xe điện và xe hybrid: Hệ thống tái tạo truyền thống không tương thích với xe không sử dụng điện, không hybrid. Vì những loại xe này không có động cơ điện nên việc thực hiện phanh tái tạo rất tốn kém và phức tạp.
- Hạn chế phanh động: Một số hệ thống tái sinh buộc phải sử dụng "phanh động" bổ sung không lưu trữ động năng đã thu hồi.
Phanh điện dung và Động cơ đốt truyền thống
Vì hệ thống phanh tái tạo thường dựa vào động cơ điện của chúng để tạo ra điện, chúng vốn không tương thích với các loại xe sử dụng động cơ đốt trong. Tuy nhiên, có một số công nghệ tái sinh thay thế có thể được áp dụng cho động cơ đốt trong truyền thống.
Một hệ thống như vậy sử dụng các tụ điện lớn để lưu trữ và giải phóng điện nhanh chóng, sau đó được chuyển qua một máy biến áp hạ bậc. Đầu ra 12 volt sau đó được đưa vào hệ thống điện của xe, giúp giảm tải cho động cơ. Công nghệ này hiện có thể tăng hiệu suất nhiên liệu lên đến 10%, mặc dù nó vẫn còn sơ khai.
Xe nào sử dụng phanh tái sinh?
Hầu hết các loại xe hybrid và xe điện đều sử dụng một số loại hệ thống phanh tái sinh. Các OEM như Chevrolet, Honda, Nissa, Toyota và Tesla đều đã sớm bắt đầu sử dụng công nghệ phanh tái tạo trong xe hybrid và xe điện của họ. Các phương tiện không hybrid sử dụng một số loại phanh tái sinh ít phổ biến hơn đáng kể, nhưng BMW và Mazda đều là những người sớm áp dụng công nghệ này trong một số mẫu xe nhất định.
