Remtechnologie is de afgelopen honderd jaar niet veel veranderd, maar regeneratief remmen betekent wel een ommekeer in de manier waarop we over remmen denken. In plaats van brute kracht te gebruiken om voertuigen te stoppen door fysiek vast te klemmen of naar buiten te duwen als een onderdeel zoals een remschijf of trommel, maakt deze technologie slim gebruik van de manier waarop hybride en volledig elektrische auto's werken om daadwerkelijk een beetje energie terug te winnen elke keer dat het voertuig vertraagt.
Hoe werken remmen in auto's en vrachtwagens?
Vooruitgang in remtechnologie is in de loop der jaren grotendeels iteratief in plaats van innovatief geweest, zoals de overgang van trommelremmen naar schijfremmen. Er is ook aanzienlijke vooruitgang geboekt in de fysieke materialen waarvan remblokken zijn gemaakt, wat heeft geresulteerd in wrijvingsmaterialen die langer meegaan, minder stof veroorzaken en minder snel geluid maken. Technologieën zoals antiblokkeerremmen hebben de remtechnologie ook veiliger gemaakt, maar het onderliggende principe van het omzetten van kinetische energie in warmte is ongewijzigd gebleven.
Traditionele remmen werken prima, maar ze zijn van nature enorm verspillend. Elke keer dat u uw rempedaal indrukt, klemt u effectief uw wielen vast met de kracht van duizenden kilo's hydraulische druk. Het precieze mechanisme omvat schijfvormige metalen rotors, die tussen elke band en wielnaaf zijn ingeklemd en tussen organische, metalen of keramische remblokken worden geperst.
In oudere voertuigen en de achterremmen van sommige lichte vrachtwagens worden in plaats daarvan minder efficiënte trommels en remschoenen gebruikt. In beide gevallen vertraagt het voertuig vanwege de enorme wrijving die wordt gegenereerd tussen de remblokken en schijven of schoenen en trommels. Die wrijving verandert in wezen kinetische energie in warmte-energie (en soms veel lawaai), en je auto vertraagt als resultaat.
Het probleem met traditionele remmen is dat je motor veel brandstof moest verbruiken om die kinetische energie op te bouwen, en het wordt in wezen verspild als je remmen het in warmte omzetten.
Het basisidee achter regeneratief remmen is dat een verscheidenheid aan technologieën het mogelijk maakt om een deel van die kinetische energie terug te winnen, deze om te zetten in elektriciteit en deze vervolgens opnieuw te gebruiken.
Hoe werken regeneratieve remmen?
De meest voorkomende vorm van regeneratieve remtechnologie herbestemt een elektromotor als generator. Daarom worden regeneratieve remmen vaak aangetroffen in hybride en elektrische voertuigen.
Tijdens normaal gebruik ha alt de elektromotor stroom uit de batterij en gebruikt deze om het voertuig te verplaatsen. Wanneer het rempedaal wordt ingetrapt, kan de elektromotor dit proces omkeren, een generator worden die wordt aangedreven door de draaiende wielen en elektriciteit terugleveren in de batterij.
Aangezien regeneratieve remmen de batterij effectief opladen zonder de stekker in een oplader te steken, in het geval van een elektrisch voertuig of het gebruik van de dynamo in een hybride, wordt de algehele efficiëntie van het voertuig verhoogd. Dat verta alt zich in meer kilometers tussen oplaadbeurten of tankbeurten.
Omdat regeneratieve remmen kinetische energie effectief omzetten in elektriciteit, kunnen ze een voertuig vertragen en de batterij opladen. Er zijn echter beperkingen aan de efficiëntie van een regeneratief remsysteem. Een van de belangrijkste problemen is dat regeneratieve remmen niet zo goed werken bij lage snelheden als bij hoge snelheden. Vanwege die inherente beperking bij regeneratief remmen, zijn de meeste voertuigen ook uitgerust met een aanvullend traditioneel remsysteem.
Op dezelfde manier waarop traditionele stuur-, rem- en acceleratiebedieningen vaak worden opgenomen als back-up voor drive-by-wire-systemen, kunnen traditionele remmen dienen als back-up voor regeneratief remmen. Traditionele systemen kunnen alleen in werking treden als er een apparatuurstoring is, of ze kunnen de hele tijd worden gebruikt in combinatie met regeneratief remmen.
Beperkingen van regeneratieve remmen
Naast de natuurlijke afname van de efficiëntie van regeneratief remmen bij lage snelheden, heeft de technologie ook te lijden van een aantal andere beperkingen. Enkele van de meest opvallende zijn:
- Regeneratief remmen werkt alleen op aangedreven wielen: Als een elektrisch voertuig geen vierwielaandrijving heeft, met een motor voor elk wiel, dan zijn de wielen zonder rotor dat niet in staat om te profiteren van regeneratief remmen.
- Problemen met paniekstops: Regeneratieve remmen bieden doorgaans niet voldoende remkracht onder paniekstop-omstandigheden. Dat is een gebied waar traditionele remmen nog steeds veel beter werken.
- Batterij- en motorbeperkingen: De efficiëntie van een regeneratief systeem wordt beperkt door factoren zoals de capaciteit van het energieopslagsysteem en het vermogen van de elektromotor.
- Werkt alleen met elektrische en hybride voertuigen: Traditionele regeneratieve systemen zijn niet compatibel met niet-elektrische, niet-hybride voertuigen. Aangezien deze voertuigen geen elektrische motoren hebben, is het implementeren van regeneratief remmen kostbaar en ingewikkeld.
- Dynamische rembeperkingen: Sommige regeneratieve systemen worden gedwongen om aanvullend "dynamisch remmen" te gebruiken dat de teruggewonnen kinetische energie niet opslaat.
Capacitieve remmen en traditionele verbrandingsmotoren
Aangezien regeneratieve remsystemen doorgaans afhankelijk zijn van hun elektromotoren om elektriciteit op te wekken, zijn ze inherent onverenigbaar met voertuigen die interne verbrandingsmotoren gebruiken. Er zijn echter enkele alternatieve regeneratieve technologieën die kunnen worden toegepast op traditionele verbrandingsmotoren.
Een dergelijk systeem maakt gebruik van grote condensatoren om snel elektriciteit op te slaan en weer vrij te geven, die vervolgens door een step-down transformator wordt geleid. De 12 volt-uitgang wordt vervolgens in het elektrische systeem van het voertuig gevoerd, waardoor de motor enigszins wordt ontlast. Deze technologie is momenteel in staat om het brandstofverbruik tot 10 procent te verhogen, hoewel het nog in de kinderschoenen staat.
Welke auto's gebruiken regeneratieve remmen?
De meeste hybride en elektrische voertuigen gebruiken een soort regeneratief remsysteem. OEM's zoals Chevrolet, Honda, Nissa, Toyota en Tesla waren allemaal vroeg aan boord met regeneratieve remtechnologie in hun hybride en elektrische voertuigen. Niet-hybride voertuigen die een of andere vorm van regeneratief remmen gebruiken, komen aanzienlijk minder vaak voor, maar BMW en Mazda waren beide early adopters van de technologie in bepaalde modellen.
