Apa itu pengereman regeneratif dan mengapa kita tidak menggunakannya?

Saya tahu bahwa banyak mobil listrik menggunakan pengereman regeneratif untuk memungkinkan mobil menjadi lebih efisien dengan mengubah energi panas yang hilang menjadi bentuk energi yang lebih berguna dan dapat digunakan kembali.

Tentunya, harus ada beberapa cara rekayasa desain rem baru yang akan memungkinkan untuk penggunaan teknologi ini pada mobil yang lebih konvensional ditenagai oleh mesin pembakaran internal normal.

Yang tidak saya mengerti adalah:

• Apa sebenarnya pengereman regeneratif?
• Mengapa kita hanya bisa menggunakan pengereman regeneratif pada mobil listrik dan hybrid?
• Adakah alasan mengapa kita tidak bisa menggunakan teknologi pengereman yang pintar ini untuk meningkatkan daya ke poros engkol atau mengurangi konsumsi bahan bakar?

Sumber Gambar: http://sjam4uphysics.pbworks.com/w/page/38936885/Regenerative%20Menyerang

tl; dr: Ya. Itu hanya mahal.

Salah satu perbedaan antara motor energi listrik dan kimia adalah bahwa sistem listrik membuatnya jauh lebih nyaman untuk menangkap dan menyimpan energi (misalnya, baterai). Yang perlu Anda lakukan adalah menggunakan induksi untuk membuat arus listrik di sana pada kemudi saat pengereman. Arahkan arus pada baterai itu dan Anda telah menyimpan energi yang seharusnya terbuang sia-sia.

Dengan motor energi kimia, jauh lebih sulit untuk menyimpan energi berlebih. Kami tidak dapat menggunakan rem untuk menghasilkan lebih banyak bensin, misalnya. Namun, dimungkinkan untuk mempertahankan energi kinetik dalam sesuatu seperti KERS . Ini akan menggunakan energi dalam pengereman untuk memutar roda gila. Roda gila itu kemudian dapat digunakan untuk tenaga motif tambahan saat dibutuhkan.

Sayangnya, unit KERS mahal dan membutuhkan banyak rekayasa tambahan (bagaimana, tepatnya, apakah Anda akan membuat roda gila berputar untuk benar-benar mendorong mobil ke depan?). Mereka juga tidak umum sehingga mereka tidak mendapat manfaat dari skala ekonomi.

Semua yang dikatakan, mereka berhasil. Formula Satu telah menggunakannya dengan sangat baik sebagai sistem penambah umpan. Saya tidak akan menggunakan kemampuan semacam itu di jalan tetapi saya akan senang bereksperimen dengan apa pun yang membantu saya mendapatkan lebih banyak semangat dari satu galon gas.

Dalam menjawab pertanyaan "Apa itu pengereman regeneratif dan mengapa kita tidak menggunakannya?", Ya. Dengan pengereman normal, momentum ke depan mobil dihilangkan oleh rem dengan mengubahnya menjadi panas di cakram rem yang kemudian menghilang dan hilang. Dengan pengereman regeneratif, alih-alih pergerakan mobil yang hilang ke atmosfer sebagai panas, ia diubah menjadi energi listrik dan disimpan dalam baterai kendaraan.

Berbagai mobil Volkswagen Bluemotion (dan saya cukup yakin produsen lain melakukan ini, tetapi saya yakin Volkswagen melakukannya) memiliki alternator yang sangat canggih. Ketika mobil mendeteksi apakah ia diperlambat oleh tekanan yang diterapkan ke rem dan mobil masih dalam keadaan gir dan koplingnya sudah naik, alternator melangkah ke mode di mana ia menarik daya lebih besar secara signifikan dari drive. Penggerak ini biasanya datang dari mesin tetapi dalam situasi pengereman, ia disediakan hanya melalui transmisi dan secara efektif berjalan melawan drivetrain.

Sistem ini dipasang pada Volkswagens yang dilengkapi bensin dan diesel. Informasi lebih lanjut tersedia di sini dan di sini

Saya menghargai bahwa ini tidak pada skala yang sama dengan mobil F1 tetapi ini adalah bentuk pengereman regeneratif dan digunakan di jalan umum saat ini.

Pengereman regeneratif adalah sistem yang menyimpan energi yang sebaliknya akan hilang karena panas pada rem. Meskipun sistem ini terdengar hebat, mereka datang dengan sejumlah masalah mereka sendiri.

1. Bahkan sebelum masuk ke penyimpanan energi dan pembangkitan rem servis yang sebenarnya menjadi sangat rumit. Agar pengereman regeneratif bekerja dengan benar, rem tidak dapat menyala ketika rem regeneratif melakukan tugasnya. Rem regeneratif lebih lanjut hanya bekerja pada kecepatan tinggi dan kehilangan efektivitasnya saat Anda melambat. Ini mengharuskan transisi di mana pada kecepatan tinggi rem regeneratif memperlambat Anda dan rem biasa tidak dan ketika Anda memperlambat rem regeneratif melakukan lebih sedikit dan lebih sedikit dan rem reguler akhirnya akan membuat Anda berhenti. Sistem yang membuat pedal rem terasa normal sementara rem biasa tidak melakukan apa-apa dan kemudian mentransisikan Anda menjadi pengereman biasa dengan Anda memperhatikan bahwa sakelar terjadi sangat rumit dan sangat sulit untuk mendapatkan kesempurnaan.
2. Penyimpanan energi adalah masalah besar. Semuanya terdengar hebat di hibrida, cukup isi baterai, di mana pada kenyataannya jumlah energi yang dihasilkan mobil saat berhenti jauh lebih banyak daripada yang bisa diserap oleh baterai. Jika penghentiannya cepat maka masalahnya akan semakin parah. Sistem yang disebutkan @BobCross adalah KERS. Dengan menggabungkan motor / generator ke roda gila, energi regeneratif ekstra yang tidak dapat langsung masuk ke baterai digunakan untuk memutar roda gila. Kemudian seiring waktu energi tersebut kemudian dikonversi menjadi listrik untuk mengisi baterai. Sistem ini sangat berat dan mahal. Sistem lain menggunakan kapasitor super. Energi ekstra dibuang ke tutup super. Masalahnya adalah bahwa ketika energi disimpan dalam kapasitor itu tidak super berguna tanpa pengkondisian. Tegangan kapasitor turun sangat cepat. Jika menyimpan tegangan tinggi maka diperlukan sistem untuk menurunkan tegangan ke sesuatu yang bermanfaat. Jika menyimpan tegangan tidak lebih dari baterai maka diperlukan sistem untuk meningkatkan tegangan menjadi sesuatu yang bermanfaat. Kapasitor super juga agak mahal.

Hibrida dan mobil listrik telah dibangun dalam sistem listrik untuk memanfaatkan pengereman regeneratif. Semua masalah ini semakin diperkuat dengan mesin bensin lurus. Sistem baru perlu diinstal, tidak dapat memanfaatkan sesuatu yang ada, untuk memberikan pengereman regeneratif menambah biaya. Menjadi sulit untuk menjual seseorang pada sistem yang menambahkan $ 5k untuk harga mobil yang mendapatkan ekonomi bahan bakar yang lebih baik di kota tetapi menderita di jalan raya.

Ford sedang mengembangkan sebuah sistem di mana pompa perpindahan positif mengisi akumulator hidrolik saat Anda berhenti. Ketika lepas landas lagi, tekanan fluida yang dikirim terbalik melalui pompa untuk mengubahnya menjadi motor untuk membantu mulai dari berhenti. Sistem ini dimaksudkan untuk truk besar di mana ukuran sistemnya tidak terlalu membebani. Juga sistemnya keras dan rentan terhadap kebocoran.

Lokomotif kereta api diesel-listrik memang menggunakan pengereman regeneratif, tetapi mereka menyebutnya "pengereman dinamis". Juga, mereka tidak menyimpan energi, mereka meniupnya melalui kisi-kisi resistor dan kipas di tingkat atap.

Lokomotif listrik penuh dan beberapa trem umum dapat memberi makan daya regenerasi kembali ke kabel atau rel ketiga; ini jauh lebih sederhana dalam sistem DC.

Tetapi motor traksi (umumnya satu per gandar) digerakkan oleh momentum kereta dan dijalankan sebagai generator.

Pengereman regeneratif hanya benar-benar berguna pada mobil listrik atau hibrida karena alasan sederhana bahwa mereka memiliki cara untuk memanfaatkan energi yang tersimpan. Juga begitu Anda memiliki motor listrik sebagai bagian dari pengereman regenerasi drive train cukup banyak dibangun (setidaknya dalam hal perangkat keras) karena Anda cukup menggunakan motor yang ada (s) generator dan mengalihkan daya yang dihasilkan ke baterai untuk nanti menggunakan.

Pada dasarnya tidak ada gunanya sama sekali dalam menggunakan pengereman regeneratif dalam apa pun selain mobil hybrid, memang memiliki pengereman regeneratif adalah definisi yang baik dari mobil hybrid.

Meskipun tidak ada alasan mengapa Anda tidak dapat memasukkan mobil mesin IC konvensional dengan sistem pengereman regeneratif, kecuali jika Anda akan menggunakan kekuatan itu untuk menggerakkan mobil maka Anda belum benar-benar mencapai banyak hal karena Anda menambahkan banyak tambahan berat dan kerumitan untuk menyimpan energi listrik yang tidak dapat Anda gunakan.

Ada juga masalah bahwa pada perjalanan jalan raya / jalan raya yang panjang Anda mungkin tidak melakukan pengereman yang cukup untuk memenuhi bahkan kebutuhan kecil dari sistem kelistrikan tambahan (lampu, kunci kontak, radio, pengisian baterai untuk memulai dll) sehingga Anda bahkan mungkin tidak mendapatkan Keuntungan tidak membutuhkan alternator.

Kita dapat melakukan hal terbaik berikutnya.

1/2 mil (800 m) di depan, saya melihat lampu menjadi kuning; pada 60 mph (100kph) itu 30 detik. Dan saya tahu bahwa cahaya memiliki siklus 35 detik, ditambah 10 detik agar tumpukan mobil yang berhenti bergerak.

Saya telah menerapkan daya berkelanjutan untuk menjaga kecepatan. Saya akan terus melakukannya selama 25 detik, kemudian pengereman dan berhenti 5 detik. 15 detik bermain dengan ponsel saya, maka saya sedang dalam perjalanan.

Atau ... Aku segera pergi ke kekuatan idle. Mobil saya melaju. Dengan mesin masih di gigi, momentum saya mendorong (memutar) mesin, untuk efek pengereman ringan, sehingga injektor bahan bakar mati sepenuhnya. Kecepatan saya lambat laun melambat ... 55 ... 50 ... 45 ... Sedikit kekuatan ... 40 (65 kph) ... membalikkan lampu menjadi hijau saat saya masih 1/8 mil (200 m) kembali. Mobil yang berhenti membongkar dan saya mengukur kapan harus menerapkan daya. Dan saya tidak pernah mengerem.

Dalam skenario pertama, ada dua pertukaran energi. Pertama bahan bakar diterapkan untuk 3/8 mil (600 m) untuk tetap dalam pelayaran. Kedua, energi pengereman berkurang dalam 1/8 mil terakhir. Tidak hanya ini hampir sama, mereka adalah energi yang sama . Jika kita melakukan regen yang tepat, kita bisa membacanya dari ammeter dan mendapatkan joule yang sebenarnya keluar dan masuk.

Dalam skenario kedua, tidak ada. Bahan bakar tidak dikeluarkan dan energi rem tidak ditumpahkan. Efek pengereman regeneratif tercapai, tetapi tanpa kehilangan konversi.

Memang, ini adalah pendekatan pendidikan daripada pendekatan teknologi, tetapi berhasil. Bahkan pada EV yang mampu regen, ia masih bekerja lebih baik daripada regen - bahkan itu akan bekerja lebih baik pada EV karena Anda mendapatkan "pantai" yang lebih baik - tidak perlu menggunakan drag untuk memutar mesin hanya untuk menyediakan rem dan mengarahkan bantuan .