Frenado regenerativo y su importancia para los autos eléctricos

Un freno regenerativo, también llamado KERS (kinetic energy recovery system/sistema de recuperación de energía cinética) es un dispositivo que ayuda a disminuir la velocidad de un auto convirtiendo parte de su energía cinética en eléctrica. Esta energía eléctrica se almacena en las baterías de ion litio para su uso.

El freno regenerativo en trenes eléctricos alimenta la fuente de energía del mismo. En autos de eléctricos e híbridos, la energía se almacena en un banco de baterías o de capacitores para un uso futuro.

El frenado común (fricción), se continua usando en conjunto con el freno regenerativo ya que:

  • El freno regenerativo no disminuye la velocidad de manera efectiva a bajos niveles.
  • La cantidad de energía calorífica que se tiene que disipar, se limita a su capacidad de absorción, gracias al sistema energético, o al estado de carga de las baterías o capacitores; por este motivo es conveniente tener un freno reostático que absorba la energía excedente.

Prioridades del KERS

Prioridad 1

Resulta ser la desaceleración del auto, ante cualquier falla se debe lograr una desaceleración adecuada. La regla primordial es que entre mayor sea la velocidad del auto, mayor será la desaceleración de este si es que hay un fallo.

Prioridad 2

Esta es la estabilidad del auto. Mientras es el frenado y ante alguna falla, debe evitarse el amarre de las llantas traseras.

Prioridad 3

La dirección del auto, esta especifica que mientras sea el frenado y en el instante de alguna falla, debe evitarse el amarre de las llantas delanteras.

Prioridad 4

Resulta ser la parada segura. Cuando el auto se ha parado debe permanecer así.

Tipos de KERS

Eléctrico

Sacando provecho de las capacidades reversibles que poseen las máquinas eléctricas, se tiene un motor/generador en el tren motriz de tal forma que mientras frena este funciona de generador y mientras acelera actúa como motor eléctrico unido al de gasolina.

Mecánico

Se tiene un sistema en el tren motriz para guardar energía, solo que en esta situación, de manera mecánica. Para esto se tiene un disco o un conjunto de discos con una masa especifica, que mientras es la frenada se acoplan al sistema de transmisión ofreciendo una resistencia al movimiento del auto que los hace girar. Una vez frenado totalmente, estos discos seguirán girando guardando una parte de la energía disipada en la frenada como energía cinética de rotación.

Hidráulico

En este caso se tiene un sistema hidráulico para guardar la energía. Mientras se está frenando, un gas se comprime en un contenedor (mediante el compresor) aumentando la presión en este, convirtiendo parte de la energía cinética que produce el auto, en trabajo del compresor, y por consiguiente en variación de presión del depósito. Una vez que finaliza la frenada, esta energía queda guardada hasta que se activa el sistema KERS y el compresor comienza a funcionar a la inversa, dejando escapar gas del depósito.

Ejemplos en autos de calle

Chevrolet Bolt

El Chevrolet Bolt trabaja con un sistema de un solo pedal, que se combina con un mando que gobierna el sistema «Regen on Demand», situado en el volante. La combinación de sus 2 modos de conducción,(Drive y Low), y el uso del acelerador, da lugar a 4 niveles de freno regenerativo, progresivamente más fuertes y son seleccionables por el conductor.

Estando en el modo Drive, Regen on Demand nos proporciona 65 kW de potencia de frenado regenerativo, en el modo Low nos da 70 kW. Gracias al menor uso de los frenos y el menor desgaste de las pastillas, General Motors le instala discos de frenos anti oxidación.

Nissan Leaf

Nissan ha introducido el e-Pedal en la segunda generación del Leaf, este permite al conductor arrancar, acelerar, desacelerar y frenar completamente solo pisando el acelerador. Cuando levantas el pie del acelerador se activa el frenado regenerativo y el vehículo disminuye la velocidad.

El e-Pedal puede realizar el 90% de las necesidades de frenado mientras se ejecuta la conducción, sin utilizar los frenos hidráulicos.

Control de freno integrado (IBC) de ZF

El IBC sustituye el sistema de control de estabilidad electrónico (ESC) y el sistema de vacío que se usa en el sistema de admisión de aire para el motor para incrementar la potencia de frenado. En el sistema IBC, un actuador de alta precisión es impulsado por un motor eléctrico sumamente veloz que permite incrementar el rendimiento de frenado y hacer las funciones del ESC. El motor está diseñado para producir una alta presión sobre el disco en menos de 150 ms, lo que reduce la distancia de frenado.

Sistema de Frenado Redundante Bosch

Este sistema de Bosch es la combinación de los otros sistemas de refuerzo de frenos electromecánicos iBooster y el ESC. Ambos pueden realizar funciones de frenado para el auto en el caso de que haya una falla.

El sistema de frenos redundante se compone de dos actuadores que pueden frenar el auto independientemente de la fuerza que haga el piloto en el freno. En caso de una falla en el sistema de frenos, cualquiera de los actuadores puede evitar el amarre de las llantas controlando la presión del freno.

En autos de carreras

Fórmula 1:

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