A tecnologia de freios não mudou muito nos últimos cem anos, mas a frenagem regenerativa representa uma mudança radical na maneira como pensamos sobre a frenagem. Os avanços têm sido em grande parte iterativos e não inovadores, como a transição dos freios a tambor para os freios a disco. Também houve avanços significativos nos materiais físicos dos quais as pastilhas de freio são feitas, o que resultou em materiais de fricção que duram mais, criam menos poeira e têm menor probabilidade de produzir ruído. Tecnologias como freios antitravamento também tornaram a tecnologia de freio mais segura, mas o princípio subjacente de converter a energia cinética em calor permaneceu inalterado.
Os freios tradicionais funcionam bem, mas são tremendamente inúteis. Toda vez que você empurra seu pedal de freio, você está efetivamente apertando suas rodas com a força de milhares de quilos de pressão hidráulica. O mecanismo preciso envolve rotores de metal em forma de disco, que são colocados entre cada pneu e cubo de roda, sendo espremidos entre pastilhas de freio orgânicas, metálicas ou de cerâmica. Nos veículos mais antigos, são usados tambores e sapatas de freio menos eficientes. Em ambos os casos, o veículo fica mais lento devido ao tremendo atrito gerado entre as almofadas e discos ou sapatos e tambores. Esse atrito essencialmente transforma a energia cinética em energia térmica (e às vezes uma grande quantidade de ruído), e seu carro diminui como resultado.
O problema com os freios tradicionais é que seu motor precisou gastar muito combustível para acumular essa energia cinética, e é essencialmente desperdiçado quando os freios o transformam em calor. A idéia básica por trás da frenagem regenerativa é que uma variedade de tecnologias torna possível recuperar parte dessa energia cinética, convertê-la em eletricidade e depois reutilizá-la.
Como funcionam os freios regenerativos?
A forma mais comum de tecnologia de freio regenerativo é a reaproveitamento de um motor elétrico como gerador, razão pela qual freios regenerativos são freqüentemente encontrados em veículos híbridos e elétricos. Durante a operação normal, o motor elétrico consome energia da bateria e a utiliza para mover o veículo. Quando o pedal do freio é pressionado, o motor elétrico é capaz de reverter esse processo e alimentar a eletricidade de volta para a bateria. Isso pode ajudar a manter uma bateria carregada sem ligar um veículo elétrico ou usar o alternador em um híbrido, o que leva a uma maior eficiência.
Como os freios regenerativos transformam efetivamente energia cinética em eletricidade, eles conseguem desacelerar o veículo. No entanto, existem limitações para a eficiência de um sistema de freio regenerativo. Um dos principais problemas é que os freios regenerativos não funcionam tão bem em baixas velocidades como em altas velocidades. Devido a essa limitação inerente na frenagem regenerativa, a maioria dos veículos também é equipada com um sistema de frenagem tradicional suplementar.
Limitações dos freios regenerativos
Além da queda natural da eficiência da frenagem regenerativa em baixas velocidades, a tecnologia também sofre de uma série de outras limitações. Alguns dos mais notáveis incluem:
- A frenagem regenerativa só funciona em "rodas motrizes".
- Normalmente, os freios regenerativos não fornecem força de frenagem suficiente em condições de parada de pânico.
- A eficiência de um sistema regenerativo é limitada por fatores como a capacidade do sistema de armazenamento de energia e a saída do motor elétrico.
- Os sistemas regenerativos tradicionais são incompatíveis com veículos não elétricos e não híbridos.
- Alguns sistemas regenerativos são forçados a usar a "frenagem dinâmica" suplementar que não armazena a energia cinética recuperada.
Freios Capacitivos e Motores Tradicionais de Combustão
Como os sistemas de freios regenerativos normalmente dependem de seus motores elétricos para gerar eletricidade, eles são inerentemente incompatíveis com veículos que usam motores de combustão interna. No entanto, existem algumas tecnologias regenerativas alternativas que podem ser aplicadas aos motores tradicionais de combustão interna. Um desses sistemas usa grandes capacitores para armazenar e liberar rapidamente a eletricidade, que é então passada por um transformador redutor. A saída de 12 volts é então alimentada no sistema elétrico do veículo, o que retira parte da carga do motor. Atualmente, esta tecnologia é capaz de aumentar a eficiência de combustível em até 10%, embora ainda esteja engatinhando.
Que carros usam freios regenerativos?
A maioria dos veículos híbridos e elétricos usa algum tipo de sistema de frenagem regenerativa. OEMs como Chevrolet, Honda, Nissa, Toyota e Tesla estavam todos a bordo com a tecnologia de frenagem regenerativa em seus veículos híbridos e elétricos. Veículos não-híbridos que usam algum tipo de freio regenerativo são significativamente menos comuns, mas a BMW e a Mazda foram as primeiras a adotar a tecnologia em certos modelos.
