טכנולוגיית הבלמים לא השתנתה הרבה במאה השנים האחרונות, אבל בלימה רגנרטיבית אכן מייצגת שינוי ימי בדרך שבה אנו חושבים על בלימה. במקום להשתמש בכוח גס כדי לעצור כלי רכב על ידי הידוק פיזי או דחיפה החוצה כמו רכיב כמו דיסק בלם או תוף, הטכנולוגיה הזו מנצלת בחוכמה את הדרך שבה פועלות מכוניות היברידיות וחשמליות לחלוטין כדי לשחזר מעט אנרגיה בכל פעם שהרכב מאט..
איך פועלים בלמים במכוניות ומשאיות?
ההתקדמות בטכנולוגיית הבלמים הייתה ברובה איטרטיבית ולא חדשנית לאורך השנים, כמו המעבר מבלמי תוף לבלמי דיסק.חלה גם התקדמות משמעותית בחומרים הפיזיים שמהם עשויים רפידות הבלמים, מה שהביא לחומרי חיכוך שמחזיקים מעמד זמן רב יותר, יוצרים פחות אבק ופחות גורמים לרעש. טכנולוגיות כמו בלמים נגד נעילה הפכו גם את טכנולוגיית הבלמים לבטוחה יותר, אך העיקרון הבסיסי של המרת אנרגיה קינטית לחום נותר ללא שינוי.
בלמים מסורתיים עובדים מצוין, אבל הם בזבזניים מאוד מעצם טבעם. בכל פעם שאתה לוחץ על דוושת הבלם שלך, אתה למעשה מהדק את הגלגלים שלך בכוח של אלפי קילוגרמים של לחץ הידראולי. המנגנון המדויק כולל רוטורים מתכתיים בצורת דיסק, המחוברים בין כל צמיג ורכזת גלגלים, נלחצים בין רפידות בלם אורגניות, מתכתיות או קרמיות.
ברכבים ישנים יותר, ובבלמים האחוריים של כמה משאיות קלות, משתמשים במקום זאת בתופים ובנעלי בלמים פחות יעילים.בכל מקרה, הרכב מאט בגלל החיכוך האדיר שנוצר בין הרפידות והדיסקים או הנעליים והתופים. החיכוך הזה בעצם הופך אנרגיה קינטית לאנרגיית חום (ולפעמים להרבה מאוד רעש), וכתוצאה מכך המכונית שלך מאטה.
הבעיה עם בלמים מסורתיים היא שהמנוע שלך נאלץ להוציא הרבה דלק כדי לבנות את האנרגיה הקינטית הזו, והיא בעצם מבוזבזת כשהבלמים שלך ממירים אותה לחום.
הרעיון הבסיסי מאחורי בלימה רגנרטיבית הוא שמגוון טכנולוגיות מאפשר ללכוד מחדש חלק מהאנרגיה הקינטית הזו, להמיר אותה לחשמל ולאחר מכן לעשות בה שימוש חוזר.
איך פועלים בלמים רגנרטיביים?
הצורה הנפוצה ביותר של טכנולוגיית בלמים רגנרטיביים מייעדת מחדש מנוע חשמלי כגנרטור, וזו הסיבה שבלמים רגנרטיביים נמצאים לעתים קרובות בכלי רכב היברידיים וחשמליים.
במהלך פעולה רגילה, המנוע החשמלי שואב כוח מהסוללה ומשתמש בו כדי להזיז את הרכב.כאשר לוחצים על דוושת הבלם, המנוע החשמלי מסוגל להפוך את התהליך הזה, להפוך לגנרטור המופעל על ידי הגלגלים המסתובבים, ולהחזיר חשמל לסוללה.
מאחר שבלמים רגנרטיביים טוענים ביעילות את המצבר ללא חיבור למטען, במקרה של רכב חשמלי, או שימוש באלטרנטור בהיברידית, היעילות הכוללת של הרכב מוגברת. זה מתורגם ליותר מיילים בין טעינה או דלק.
מאחר שבלמים רגנרטיביים הופכים ביעילות אנרגיה קינטית לחשמל, הם מסוגלים להאט את מהירות הרכב בנוסף לטעינת המצבר. עם זאת, ישנן מגבלות ליעילות של מערכת בלמים רגנרטיבית. אחת הבעיות העיקריות היא שבלמים רגנרטיביים אינם פועלים היטב במהירויות נמוכות כפי שהם פועלים במהירויות גבוהות. בשל המגבלה המובנית בבלימה רגנרטיבית, רוב כלי הרכב מצוידים גם במערכת בלימה מסורתית משלימה.
באותו אופן שבו בקרות היגוי, בלימה ותאוצה מסורתיות נכללות לעתים קרובות כגיבוי למערכות כונן-לפני-חוט, בלמים מסורתיים יכולים לשמש גיבוי לבלימה רגנרטיבית.מערכות מסורתיות עשויות לפעול רק כאשר יש תקלה בציוד, או שניתן להשתמש בהן בשילוב עם בלימה מתחדשת כל הזמן.
הגבלות של בלמים רגנרטיביים
בנוסף לירידה הטבעית של יעילות בלימה רגנרטיבית במהירויות נמוכות, הטכנולוגיה סובלת גם ממספר מגבלות אחרות. כמה מהבולטים ביותר כוללים:
- בלימה רגנרטיבית פועלת רק על גלגלי הנעה: אם רכב חשמלי אינו בעל הנעה לכל גלגל, עם מנוע לכל גלגל, אז הגלגלים שחסרים להם רוטורים אינם מסוגל להפיק תועלת מבלימה רגנרטיבית.
- בעיות עם עצירות פאניקה: בלמים רגנרטיביים בדרך כלל אינם מספקים מספיק כוח בלימה בתנאי עצירת פאניקה. זה אזור אחד שבו הבלמים המסורתיים עדיין עובדים הרבה יותר טוב.
- מגבלות הסוללה והמנוע: היעילות של מערכת רגנרטיבית מוגבלת על ידי גורמים כמו הקיבולת של מערכת אחסון האנרגיה והתפוקה של המנוע החשמלי.
- עבוד רק עם רכבים חשמליים והיברידיים: מערכות רגנרטיביות מסורתיות אינן תואמות לרכבים לא חשמליים ולא היברידיים. מכיוון שלכלי רכב אלה חסרים מנועים חשמליים, יישום בלימה רגנרטיבית הוא יקר ומסובך.
- אילוצי בלימה דינמיים: מערכות רגנרטיביות מסוימות נאלצות להשתמש ב"בלימה דינמית" משלימה שאינה אוגרת את האנרגיה הקינטית המוחזרת.
בלמים קיבוליים ומנועי בעירה מסורתיים
מכיוון שמערכות בלמים רגנרטיביות מסתמכות בדרך כלל על המנועים החשמליים שלהן לייצור חשמל, הן מטבען אינן תואמות לכלי רכב המשתמשים במנועי בעירה פנימית. עם זאת, ישנן כמה טכנולוגיות התחדשות חלופיות שניתן ליישם על מנועי בעירה פנימית מסורתיים.
מערכת אחת כזו משתמשת בקבלים גדולים כדי לאחסן ולשחרר במהירות חשמל, אשר מועבר לאחר מכן דרך שנאי מטה.לאחר מכן תפוקת ה-12 וולט מוזנת למערכת החשמלית של הרכב, מה שמוריד עומס כלשהו מהמנוע. טכנולוגיה זו מסוגלת כעת להגדיל את יעילות הדלק בעד 10 אחוזים, אם כי היא עדיין בחיתוליה.
אילו מכוניות משתמשות בבלמים רגנרטיביים?
רוב כלי הרכב ההיברידיים והחשמליים משתמשים בסוג כלשהו של מערכת בלימה מתחדשת. יצרני OEM כמו שברולט, הונדה, ניסה, טויוטה וטסלה היו כולם על הסיפון מוקדם עם טכנולוגיית בלימה מתחדשת ברכבים ההיברידיים והחשמליים שלהם. רכבים לא היברידיים שמשתמשים בסוג כלשהו של בלימה רגנרטיבית כוללים פחות נפוצים משמעותית, אבל ב.מ.וו ומאזדה היו שתיהן מאמצות מוקדם של הטכנולוגיה בדגמים מסוימים.
