Regenerative bremser

Regenerative bremser er et bremsesystem udviklet til, at opsnappe ellers spildt kinetisk energi opstået under bremsning, og anvende denne energi til opladning af hybridbilers og elbilers batteri.

Forklaring på regenerative bremser

For at forstå hvordan regenerative bremser virker, kan vi starte med at forstå termodynamikkens 1. lov; at energi kun er noget der kan omdannes, men ej skabes eller ødelægges af sig selv.

Når du træder på bremsepedalen i din bil, overføres energien fra din fod gennem et avanceret system af mekaniske dele og væsker, til en bremseklods som klemmer sig fast om en bremseskive der sidder inderst på hjulet og dermed stopper dets fremdrift.

Netop den kinetiske energi som driver hjulet fremad kan som sagt ikke bare ødelægges, men omdannes typisk til varme som ikke kan anvendes til noget som helst. Men hvad nu hvis vi kunne genanvende den kinetiske energi i stedet?

Regenerative bremser er løsningen på ovenstående problematik. Ingeniører har fundet frem til en løsning, der kan fange meget af den kinetiske energi, omdanne den til elektrisk energi og sende denne tilbage i bilens batteri.

Det regenerative bremsesystem fungerer kort fortalt således, at når du træder på bremsepedalen, sætter du den elektriske motor til at køre baglæns, så den stopper fremdriften. Samtidig fungerer den som en generator, der omdanner den kinetiske energi til elektricitet som sendes tilbage i bilens batteri der oplades.  Dermed har du samtidig forklaringen på navnet.

Selvsagt er dette system ikke stærkt nok til at nødbremse en bil med høj eller mellemhøj hastighed, men virker meget effektivt ved lette opbremsninger og mange start-stop situationer, som f.eks. ved bykørsel. Af samme årsag, er alle biler med regenerative bremser også udstyret med et traditionelt bremsesystem, som tager sig af nødbremsninger og andre hårde opbremsninger.

Alt den komplicerede mekanik og teknik styres gennem en elektronisk controller, som kan kontrollere hvornår bremsning starter, slutter og hvor hurtigt bremsningen skal igangsættes.

Det regenerative bremsesystem er velimplementeret med Anti-lock Braking Systemet (ABS), så den elektriske controller kan måde hjulenes drejehastighed samt differencen i hastighed fra hjul til hjul. Foruden at måle, kan controlleren udregne hvor meget drejningsmoment der er tilgængeligt til at generere elektricitet som kan sendes tilbage til batteriet.

Under bremsning dirigerer controlleren den producerede elektricitet til batteriet eller til særlige opbevaringsenheder i systemet. Samtidig sikrer controlleren, at batteriet modtager den optimale mængde elektricitet, uden at det overbelastes.

Controlleren er altså den vigtigste del i det regenerative bremsesystem, da den vurderer om om systemet vil kunne håndtere bremsningen. Hvis controlleren vurderer at der ikke er energi nok til at bremse bilen, sikrer den at det mekaniske bremsesystem overtager bremsningen.

Hydrauliske regenerative bremser – Fremtidens bremsesystem?

Ford eksperimenterer i øjeblikket heftigt med udviklingen af et nyt og mere effektivt system, kendt under navnet Hydraulic Power Assist eller blot forkortet som HPA.

HPA fungerer således, at når du træder på bremsen bruges bilens momentum til at aktivere en reversibel reaktion i form af en pumpe, som sender hydraulisk væske fra en lavtryksakkumulator til en højtryksakkumulator. Trykket skabes vha nitrogengas som kompresseres mens væsken presses ind i rummet hvor gassen før var. Denne proces sænker bilens fart og bringer den til stop.

Væsken opbevares under tryk i akkumulatoren indtil du træder på speederen, hvorefter pumpen reverseres og den sammenpressede væske bruges til at accelerere bilen. Denne proces overfører på effektiv vis den kinetiske energi bilen havde før bremsning,  til mekanisk energi der kan bringe bilen tilbage op i fart.

Det vurderes at et HPA system kan lagre og genanvende op til hele 80% af det momentum der mistes under bremsning, hvilket er betydeligt mere end hvad de nutidige regenerative bremsesystemer kan producere. Ligesom elektroniske regenerative bremser, virker HPA bedst under kørsel med mange start-stop situationer.

På nuværende tidspunkt er HPA udelukkende et system der testes i lastbiler og varevogne, da disse køretøjer er de eneste der er store nok til at medbringe et sådan system.