Em um
artigo anterior sobre um sistema de refrigeração de freio a fluido, descrevi a situação atual hoje. Se considerarmos esse sistema na estrutura do ICE clássico, o desenvolvimento aqui é muito limitado, mas com o advento de poder de frenagem adicional no carro - recuperação em híbridos e carros elétricos, a situação pode mudar.
A recuperação realiza a maior parte do trabalho dos mecanismos de frenagem em cargas baixas e médias. Não é segredo que o recurso de pastilhas de freio em veículos elétricos é quase duas vezes maior, de acordo com os regulamentos de serviço.
Parece, por que então para um líquido de arrefecimento de veículo elétrico? Isso está acima do peso e o risco de vazamento de fluido! Tais deficiências, em geral, determinaram o destino desse sistema no passado para a produção em massa de carros, mas, no caso de um carro híbrido elétrico, fatores adicionais aparecem.
O primeiro, e provavelmente o principal , é a possibilidade de gerar calor durante a frenagem e usá-lo para aquecer a cabine (sem dissipá-lo para o ambiente).
Obviamente, isso não resolverá o problema de aquecer completamente a cabine, mas reduzirá os custos de energia da fonte de energia principal. Mesmo em veículos híbridos, a possibilidade de gerar calor adicional permitirá economizar combustível. Motores híbridos durante operação intermitente têm tempo para "esfriar" durante a operação do motor elétrico - como resultado, é gasto combustível adicional para atingir a temperatura operacional.
Não é por acaso que a BMW está usando métodos cada vez mais sofisticados de preservar o calor do motor, e as “cortinas” ajustáveis das entradas de ar dianteiras serão seguidas em breve por revestimentos que transformam o motor em uma espécie de garrafa térmica. A diminuição no deslocamento do motor muda o problema de "Como resfriar o motor?" em "como se aquecer?"
Uma opção promissora para a conservação de energia são os acumuladores de calor. O problema aqui está principalmente na intensidade energética do inversor e em sua massa. Se houver uma fonte adicional de energia para "carregar" esta bateria, o alcance de uso desses dispositivos poderá ser ampliado.
Em um carro elétrico, esse dispositivo de armazenamento de calor é mais necessário do que em um híbrido e, mais importante, há mais espaço para colocação em um carro elétrico do que em um híbrido.
O tronco dianteiro é adequado para acomodar a "garrafa térmica" térmica. Esse posicionamento terá vantagens adicionais, sobre as quais falaremos mais adiante.
O segundo fator é exatamente o oposto - o uso de aquecimento ao estacionar (quando conectado à rede) freia, para reduzir os custos de energia no início do movimento. Primeiro de tudo, para manter a temperatura ideal dos rolamentos nas rodas. Ao longo do caminho, isso resolverá o problema de pastilhas de congelamento em algumas máquinas.
Agora, os híbridos PHEV permitem aquecer o carro quando conectado à rede. Aquecer o interior certamente é bom, mas aquecer o interior da suspensão e da transmissão será uma solução ainda melhor para a confiabilidade e durabilidade do carro.
Lembre-se de quantas vezes nas recomendações sobre o início do movimento em clima frio eles falam sobre "aquecer os elementos da suspensão"? Os híbridos têm a oportunidade de aquecer a suspensão, mas em um carro elétrico não existe essa fonte em princípio. Agora é lógico supor que a falha da suspensão no inverno em um carro elétrico nem sempre seja o mérito de componentes de baixa qualidade e a "síndrome do proprietário de um carro elétrico"?
O terceiro fator é a capacidade de usar freios a tambor em um carro. Isso removerá o atrito excessivo das pastilhas contra o disco do freio, uma vez que nos freios a tambor há sempre um espaço entre a superfície do freio e o sapato. A ecologia da abrasão das pastilhas também estará no topo, já que os produtos de abrasão podem ser parcialmente capturados no próprio tambor, o que é fundamentalmente impossível nos freios a disco.
Provavelmente muitos pensaram que eu era muito exigente quanto à questão ambiental? Almofadas afetam o meio ambiente e pneus?
Aqui a resposta será simples - os pneus são o inevitável "mal", sem o qual, em princípio, o movimento é impossível. As condições de trabalho são diferentes, como é o resultado. Embora valha a pena reconhecer que a composição de muitos pneus já ficou "verde" (o que a verdade afetou sua durabilidade).
I.e. a temperatura da abrasão das almofadas no disco simplesmente não deixa uma chance de formação de componentes "ecológicos", mesmo se levarmos em conta o fato de que eles são "verdes" (não baseados em amianto).
Outro recurso útil ao usar freios a tambor é a conservação de energia térmica dentro do tambor. A principal desvantagem será uma vantagem para o sistema líquido. De um modo geral, o "resfriamento líquido" nos freios a disco nos carros do artigo anterior não é totalmente líquido. Pelo contrário, é um fator de resfriamento adicional para um disco de freio bem esvaziado. Se forem usados freios a tambor, o processo de resfriamento será mais fluido.
O quarto fator - na presença de freios a tambor, essa é a aerodinâmica "ideal" do disco. Não há necessidade de ventilação dos freios - você pode fechar a roda com uma tampa contínua de isolamento térmico! "Calor extra" neste caso não será supérfluo para um sistema de refrigeração líquida - aquecimento.
Um fator adicional para facilitar esses discos será a ausência da necessidade de contar os orifícios de ventilação na roda, que são pontos de resistência reduzida e, portanto, afetam o peso final do produto.
Uma roda monolítica é sempre mais forte que uma "vazada"; portanto, pode ser feita de materiais menos duráveis, com uma margem semelhante de rigidez estrutural. Nesse caso, sugiro vários tipos de plásticos e compósitos reforçados com fibra de carbono (já existem em nosso tempo, mas a carga na roda não permite que eles fiquem baratos o suficiente devido à forma complexa na produção).
O quinto fator é o uso de termopares. Como o calor cria uma diferença significativa de temperatura, você pode recuperar lenta mas seguramente parte da energia convertendo calor em eletricidade.
Um exemplo simples de como um gerador de calor funciona
Até agora, na prática, o uso da diferença de temperatura foi testado pela BMW.
Para o teste, um gerador termoelétrico à base de telureto de bismuto, que converte a diferença de temperatura dos gases de refrigeração e de escape em corrente, foi colocado próximo ao tubo de escape. Com dimensões de 300x100 mm, produz cerca de 600 watts. A desvantagem é verdadeira nas condições necessárias para essa potência - a velocidade é de 60 km / h (menor devido a uma queda na diferença de temperatura, a saída é quase zero).
A conversão de calor em eletricidade também pode ser feita sem temperaturas tão altas. Por exemplo, usando
vapor e água fria.O sexto fator é o uso de uma “bomba de calor” baseada no processamento de calor do sistema de refrigeração do freio. Isso resolverá o problema de limitar a temperatura externa durante a operação (nos veículos elétricos Nissan Leaf, assim como em muitos condicionadores de ar, o sistema desliga automaticamente quando há uma temperatura abaixo de zero baixa para proteção contra geadas).
O sétimo fator é a solução para o problema de recuperação com a bateria cheia de um carro elétrico, devido ao uso dessa energia para aquecer a cabine, o porta-malas dianteiro, etc. Como o processo com excesso de energia de frenagem ocorrerá de acordo com o esquema de conversão de energia “longo”, acabaremos com uma carga menor no sistema de freio e um fluxo de calor mais controlado. Esse caso de uso é necessário para a descida das montanhas, onde a quantidade de energia da frenagem excederá as necessidades do carro. Agora, às vezes, eles até colocam um freio de montanha especial em equipamentos especiais, além do sistema de freio e do freio de mão habituais, para que isso resolva não apenas o problema térmico, mas também o freio.
E agora vamos juntar tudo.
O design resultante parece mais complicado do que o habitual, mas não vejo outra opção para devolver a energia perdida. Até que 100% de recuperação de energia seja alcançada, esta opção será relevante.
Parcialmente, o problema do aumento da massa das rodas também pode ser resolvido repetindo o design dos mecanismos de freio Citroen 2CV e Alfa Romeo 75 - 90.
O "francês" não tinha mecanismos de freio no cubo.
Para 2 CV, os freios dianteiros (1.) estavam localizados no alojamento da caixa de engrenagens, nos eixos dos eixos, o que reduzia a massa não suspensa e tornava a condução mais suave.
O mesmo esquema, apenas na versão com tração traseira limitada, foi usado no Alfa Romeo 75 - 90.
Portanto, é possível para as rodas traseiras e não é necessário instalar um sistema de refrigeração no cubo ...
À primeira vista, tubos adicionais do sistema de refrigeração aumentam apenas o número de acionamentos hidráulicos, mas também aqui são possíveis opções de saída.
Para frear no estacionamento com um freio de mão, uma unidade elétrica já está sendo usada em alguns modelos de carros.
No futuro, é possível usar um freio de cunha eletrônico (Electronic Wedge Brake).
Esse mecanismo de frenagem foi desenvolvido no centro aeroespacial alemão e posteriormente desenvolvido na Siemens VDO. O design do freio tem a possibilidade de auto-amplificação durante a operação e é capaz de trabalhar com uma voltagem padrão no carro (12 volts).
Estruturalmente, esses mecanismos de frenagem são adaptados para uso em freios a disco, mas o
princípio do auto-reforço também é encontrado em alguns mecanismos de tambor.
Portanto, criar um freio de tambor eletrônico, sujeito a indicadores de temperatura estáveis dentro do tambor, é bastante realista.
PS - As consequências da redução da temperatura máxima na roda podem afetar outros elementos da suspensão.