Como funciona a frenagem regenerativa?

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A tecnologia de freio não mudou muito nos últimos cem anos, mas a frenagem regenerativa representa uma mudança radical na maneira como pensamos sobre a frenagem. Em vez de usar força bruta para parar os veículos, prendendo fisicamente ou empurrando como um componente como um disco de freio ou tambor, esta tecnologia explora habilmente a maneira como os carros híbridos e totalmente elétricos funcionam para realmente recuperar um pouco de energia cada vez que o veículo diminui a velocidade .

Como funcionam os freios em carros e caminhões?

Os avanços na tecnologia de freios têm sido amplamente iterativos, em vez de inovadores, ao longo dos anos, como a transição dos freios a tambor para freios a disco. Também houve avanços significativos nos materiais físicos de que as pastilhas de freio são feitas, o que resultou em materiais de fricção que duram mais, criam menos poeira e são menos propensos a fazer barulho. Tecnologias como freios antibloqueio também tornaram a tecnologia de freios mais segura, mas o princípio básico de conversão de energia cinética em calor permaneceu inalterado. Os freios tradicionais funcionam muito bem, mas são tremendamente perdulários por sua própria natureza. Cada vez que você pressiona o pedal do freio, está efetivamente prendendo as rodas com a força de milhares de libras de pressão hidráulica. O mecanismo preciso envolve rotores de metal em forma de disco, que são prensados ​​entre cada pneu e o cubo da roda, sendo espremidos entre pastilhas de freio orgânicas, metálicas ou cerâmicas.

Em veículos mais antigos e nos freios traseiros de alguns caminhões leves, são usados ​​tambores e sapatas de freio menos eficientes. Em ambos os casos, o veículo reduz a velocidade devido ao tremendo atrito gerado entre as pastilhas e os discos ou as sapatas e os tambores. Esse atrito essencialmente transforma energia cinética em energia térmica (e às vezes em muito ruído) e, como resultado, seu carro diminui a velocidade. O problema com os freios tradicionais é que seu motor teve que gastar muito combustível para acumular essa energia cinética, e ela é essencialmente desperdiçada quando seus freios a convertem em calor. A ideia básica por trás da frenagem regenerativa é que uma variedade de tecnologias torna possível recuperar uma parte dessa energia cinética, convertê-la em eletricidade e, em seguida, reutilizá-la.

Como funcionam os freios regenerativos?

A forma mais comum de tecnologia de freio regenerativo reaproveita um motor elétrico como gerador, razão pela qual freios regenerativos são freqüentemente encontrados em veículos híbridos e elétricos. Durante a operação normal, o motor elétrico obtém energia da bateria e a usa para mover o veículo. Quando o pedal do freio é pressionado, o motor elétrico é capaz de reverter esse processo, tornar-se um gerador movido pelas rodas giratórias e fornecer eletricidade de volta à bateria. Uma vez que os freios regenerativos carregam a bateria com eficácia sem conectar a um carregador, no caso de um veículo elétrico, ou usando o alternador em um híbrido, a eficiência geral do veículo é aumentada. Isso se traduz em mais milhas entre cargas ou reabastecimento. Como os freios regenerativos transformam efetivamente a energia cinética em eletricidade, eles são capazes de reduzir a velocidade de um veículo, além de carregar a bateria. No entanto, existem limitações para a eficiência de um sistema de freio regenerativo. Um dos principais problemas é que os freios regenerativos não funcionam tão bem em baixas velocidades quanto em altas velocidades. Devido a essa limitação inerente à frenagem regenerativa, a maioria dos veículos também está equipada com um sistema de frenagem tradicional suplementar. Da mesma forma que os controles tradicionais de direção, frenagem e aceleração são frequentemente incluídos como um backup para sistemas drive-by-wire, os freios tradicionais podem servir como um backup para a frenagem regenerativa. Os sistemas tradicionais só podem entrar em ação quando há uma falha no equipamento ou podem ser usados ​​em conjunto com a frenagem regenerativa o tempo todo.

Limitações dos freios regenerativos

Além da queda natural da eficiência da frenagem regenerativa em baixas velocidades, a tecnologia também sofre de uma série de outras limitações. Alguns dos mais notáveis ​​incluem:

• A frenagem regenerativa só funciona nas rodas motrizes: Se um veículo elétrico não tiver tração integral, com um motor em cada roda, as rodas sem rotores não poderão se beneficiar da frenagem regenerativa.
• Problemas com o pânico pára: Freios regenerativos normalmente não fornecem força de frenagem suficiente em condições de parada de pânico. Essa é uma área em que os freios tradicionais ainda funcionam muito melhor.
• Limitações de bateria e motor: A eficiência de um sistema regenerativo é limitada por fatores como a capacidade do sistema de armazenamento de energia e a potência do motor elétrico.
• Funciona apenas com veículos elétricos e híbridos: Os sistemas regenerativos tradicionais são incompatíveis com veículos não elétricos e não híbridos. Como esses veículos não têm motores elétricos, implementar a frenagem regenerativa é caro e complicado.
• Restrições de frenagem dinâmica: Alguns sistemas regenerativos são forçados a usar “frenagem dinâmica” suplementar que não armazena a energia cinética recuperada.

Freios capacitivos e motores de combustão tradicionais

Como os sistemas de freio regenerativo normalmente dependem de seus motores elétricos para gerar eletricidade, eles são inerentemente incompatíveis com veículos que usam motores de combustão interna. No entanto, existem algumas tecnologias regenerativas alternativas que podem ser aplicadas aos motores de combustão interna tradicionais. Um desses sistemas usa grandes capacitores para armazenar e liberar eletricidade rapidamente, que é então passada por um transformador abaixador. A saída de 12 volts é então alimentada no sistema elétrico do veículo, o que tira um pouco da carga do motor. Atualmente, essa tecnologia é capaz de aumentar a eficiência do combustível em até 10%, embora ainda esteja em sua infância.

Quais carros usam freios regenerativos?

A maioria dos veículos híbridos e elétricos usa algum tipo de sistema de freio regenerativo. OEMs como Chevrolet, Honda, Nissa, Toyota e Tesla estavam todos a bordo desde o início com a tecnologia de frenagem regenerativa em seus veículos híbridos e elétricos. Os veículos não híbridos que usam algum tipo de freio regenerativo são significativamente menos comuns, mas a BMW e a Mazda foram as primeiras a adotar a tecnologia em certos modelos.