回生ブレーキとは何ですか？なぜ使用しないのですか？

多くの電気自動車は回生ブレーキを使用して、失われた熱エネルギーをより有用で再利用可能なエネルギーに変換することにより、自動車をより効率的にすることができることを知っています。

確かに、通常の内燃エンジンを動力とするより一般的な自動車でこの技術を使用できるようにする新しいブレーキ設計を設計する何らかの方法がなければなりません。

私が理解できないのは：

• 回生ブレーキとは何ですか？
• 電気自動車とハイブリッド車でのみ回生ブレーキを使用できるのはなぜですか？
• クランクシャフトへの出力を増やしたり、燃料消費を削減するために、この賢いブレーキ技術を使用できない理由はありますか？

画像ソース：http : //sjam4uphysics.pbworks.com/w/page/38936885/Regenerative%20Braking

tl; dr：します。ただ高価です。

電気モーターと化学エネルギーモーターの違いの1つは、電気システムにより、エネルギー（たとえば、バッテリー）をキャプチャして保持するのがはるかに便利になることです。必要なことは、誘導を使用して、ブレーキをかけている間にホイールに電流を発生させることだけです。その電流をそのバッテリーに向けると、そうでなければ無駄になるエネルギーを保持できます。

化学エネルギーモーターを使用すると、余分なエネルギーを保存するのがはるかに難しくなります。たとえば、ブレーキを使用してガソリンを増やすことはできません。ただし、運動エネルギーをKERSのようなものに保持することは可能です。これは、ブレーキのエネルギーを使用してフライホイールを回転させます。そのフライホイールは、必要なときに追加の動力に使用できます。

残念ながら、KERSユニットは高価であり、追加のエンジニアリングが必要になります（正確に言うと、実際に車を前進させるために、回転するフライホイールを手に入れるのですか？）。また、これらは一般的ではないため、規模の経済の恩恵を受けません。

とはいえ、彼らは仕事をしている。フォーミュラワンはそれらをパッシングブーストシステムとして大きな効果を発揮しています。道路ではそのような機能を使用しませんが、1ガロンのガスからより多くの活力を引き出すのに役立つものを試して喜んでいます。

「回生ブレーキとは何ですか、なぜそれを使用しないのですか？」という質問に対する答えとして、我々はそうします。通常のブレーキングでは、ブレーキディスクで熱に変わることにより、車両の前方への運動量がブレーキによって削り取られ、その後放散されて失われます。回生ブレーキでは、車の動きが熱として大気中に失われる代わりに、電気エネルギーに変換されて車両のバッテリーに保存されます。

フォルクスワーゲンのBluemotionシリーズ（および他のメーカーがこれを行うとかなり確信していますが、フォルクスワーゲンはそうしていると確信しています）には非常に洗練されたオルタネーターがあります。車がブレーキに加えられた圧力によって減速し、車がまだギアにあり、そのクラッチが作動していることを車が検出すると、オルタネーターはドライブからより多くの電力を引き出すモードにステップアップします。通常、この駆動はエンジンから行われますが、ブレーキがかかっている状態では、トランスミッションを介してのみ提供され、ドライブトレインに対して効果的に実行されます。

このシステムは、ガソリンとディーゼルを搭載したBluemotion搭載のフォルクスワーゲンの両方に搭載されています。詳細については、こちらとこちらをご覧ください

これは、F1カーが使用しているものとまったく同じ規模ではないが、回生ブレーキの一種であり、今日、公道で使用されていることを高く評価しています。

回生ブレーキは、代わりにブレーキの熱で失われるエネルギーを保存するシステムです。これらのシステムは優れたサウンドに聞こえますが、多くの独自の問題があります。

1. エネルギー貯蔵と発電に入る前であっても、実際のサービスブレーキは非常に複雑になります。回生ブレーキが適切に機能するためには、回生ブレーキが機能している間はブレーキをオンにできません。さらに回生ブレーキは高速でのみ機能し、速度を落とすとその効果が失われます。このため、高速では回生ブレーキが減速し、通常のブレーキは減速せず、回生ブレーキを減速すると徐々に低下し、通常のブレーキが最終的に停止します。通常のブレーキは何もせずに、ブレーキペダルを正常に感じさせるシステムは、スイッチが発生したことに気付いてスムーズに通常のブレーキに移行します。
2. エネルギー貯蔵は大きな問題です。ハイブリッドではすべてが素晴らしい音に聞こえます。バッテリーを充電するだけです。実際には、停車中に車が生成するエネルギー量は、バッテリーが実際に吸収できる量をはるかに超えています。停止が迅速な場合、問題はさらに増幅されます。@BobCrossが言及したシステムはKERSです。モーター/発電機をフライホイールに結合することにより、バッテリーに直接入ることのできない余分な回生エネルギーを使用して、フライホイールを回転させます。その後、時間の経過とともにエネルギーが電気に変換され、バッテリーが充電されます。これらのシステムは非常に重く、高価です。別のシステムでは、スーパーコンデンサを使用しています。余分なエネルギーはスーパーキャップに捨てられます。問題は、エネルギーがコンデンサに蓄積されると、コンディショニングなしではあまり役に立たないことです。コンデンサの電圧は非常に急速に低下します。高電圧を保存する場合、電圧を有用な値に下げるためのシステムが必要です。バッテリーよりも多くの電圧を保存しない場合、電圧を有用な値に上げるシステムが必要です。スーパーコンデンサもかなり高価です。

ハイブリッド車と電気自動車には、回生ブレーキを活用するための電気システムが組み込まれています。これらの問題はすべて、ストレートガソリンエンジンでさらに増幅されます。新しいシステムをインストールする必要があり、既存のものを活用できず、回生ブレーキを提供して費用を増加させます。市内の燃費は良くなるが高速道路で苦しむ車の価格に5kドルを追加するシステムで誰かを売るのは難しくなります。

フォードは、停止するときに容積式ポンプが油圧アキュムレーターを充電するシステムを開発しています。再び離陸するとき、流体圧力はポンプを介して逆方向に送られ、モーターに変わり、停止からの始動を支援します。このシステムは、システムのサイズがあまり負担にならない大型トラック向けです。また、システムは騒音が大きく、漏れやすい。

ディーゼル電気機関車は回生ブレーキを使用しますが、「動的ブレーキ」と呼びます。また、彼らはエネルギーを蓄えず、屋根レベルの抵抗グリッドとファンを通してそれを吹き飛ばします。

一般に、完全な電気機関車と一部の路面電車は、回生した電力をワイヤーまたはサードレールに戻すことができます。これは、DCシステムでははるかに簡単です。

ただし、トラクションモーター（通常は車軸ごとに1つ）は、列車の運動量によって駆動されるため、発電機として動作します。

回生ブレーキは、蓄えられたエネルギーを利用する方法があるという単純な理由で、電気自動車またはハイブリッド車でのみ本当に役立ちます。また、ドライブトレインの一部として電気モーターを使用すると、既存のモーターを使用して発電機を使用し、バッテリーに生成された電力を後で使用するため、回生ブレーキが組み込まれます（少なくともハードウェアに関して）つかいます。

本質的に、ハイブリッド車以外で回生ブレーキを使用しても意味がありません。実際、回生ブレーキを持つことはハイブリッド車の良い定義です。

従来のICエンジン車に回生ブレーキシステムを装着できなかった理由はありませんが、その電力を使用して車を運転する場合を除き、多くの追加を加えているため、実際にはあまり達成されていません使用できない電気エネルギーを保存するための重量と複雑さ。

また、高速道路/高速道路の長い旅では、補助電気システム（ライト、イグニッション、ラジオ、始動のためのバッテリーの充電など）の小さなニーズにも十分なブレーキをかけられない可能性があるため、オルタネーターを必要としない利点。

次善の策を講じることができます。

1/2マイル（800m）先、明るい黄色に変わります。時速60マイル（100 kph）で30秒です。そして、光には約35秒のサイクルに加えて、停止した車のスタックが移動するのに10秒かかることがわかっています。

私は速度を維持するために継続的な電力を適用しています。さらに25秒間続け、その後5秒間しっかりとブレーキをかけて停止します。電話で15秒遊んだら、すぐに出かけます。

または...すぐにアイドル状態になります。私の車はcoast行します。エンジンがまだギアを使用している状態で、私の勢いはエンジンを押す（回転させる）ため、穏やかなブレーキ効果が得られるため、燃料噴射装置は完全に停止します。私の速度は徐々に遅くなり... 55 ... 50 ... 45 ...リトルは、電力のビット... 40（65kph）...反転私はまだ1/8マイル（200メートル）だながら、緑の光のターンをバック。停止した車は開梱され、電源を投入するタイミングを正確に判断します。 そして、私は決してブレーキをかけません。

最初のシナリオでは、2つのエネルギー交換があります。最初に、3/8マイル（600m）の距離をクルーズに滞在するために燃料が適用されました。第二に、制動エネルギーは最後の1/8マイルで減少しました。これらはほぼ等しいだけでなく、同じエネルギーです。適切な再生を行っていれば、電流計からそれらを読み取り、実際のジュールを出し入れすることができます。

2番目のシナリオでは、何もありません。燃料は消費されず、ブレーキエネルギーは消費されません。回生ブレーキの効果は達成されますが、変換損失はありません。

確かに、これはテクノロジーアプローチではなく教育アプローチですが、機能します。再生が可能なEVでも、再生よりも優れています-実際には、より良い「コースト」が得られるため、EVでさらに優れた動作をします-ブレーキとステアリングのアシストを提供するためだけにドラッグを使用してエンジンを回転させる必要はありません。