Eine verbessernde Bremse ist ein Energiewiederherstellungsmechanismus, der ein Fahrzeug oder Gegenstand durch das Umwandeln seiner kinetischen Energie in eine andere Form verlangsamt, die entweder sofort verwendet oder bis erforderlich, versorgt werden kann. Das hebt sich von herkömmlichen Bremsen-Systemen ab, wo die kinetische Überenergie umgewandelt, um durch die Reibung in den Bremsbelägen zu heizen, und deshalb vergeudet wird.

Der grösste Teil der Standardform der verbessernden Bremse schließt das Verwenden eines elektrischen Motors als ein elektrischer Generator ein. In elektrischen Eisenbahnen wird die erzeugte Elektrizität zurück ins Versorgungssystem gefüttert, wohingegen in der Batterie elektrische und hybride elektrische Fahrzeuge die Energie in einer Batterie oder Bank von Kondensatoren für den späteren Gebrauch versorgt wird. Energie kann auch mechanisch über die Pneumatik, Hydraulik oder die kinetische Energie eines rotierenden Schwungrades versorgt werden.

Der Motor als ein Generator

Durch elektrische Motoren gesteuerte Fahrzeuge verwenden den Motor als ein Generator, wenn sie das verbessernde Bremsen verwenden: Es wird als ein Generator während des Bremsens bedient, und seine Produktion wird einer elektrischen Last geliefert; die Übertragung der Energie zur Last stellt die Bremsen-Wirkung zur Verfügung.

Das verbessernde Bremsen wird auf hybriden Benzin/elektrischen Automobilen verwendet, um etwas von der während des Aufhörens verlorenen Energie wiederzugewinnen. Diese Energie wird in einem Akku gespart und später verwendet, um den Motor anzutreiben, wann auch immer das Auto in der elektrischen Weise ist.

Frühe Beispiele dieses Systems waren die Frontantrieb-Konvertierungen von von Pferden gezogenen Taxis durch Louis Antoine Krieger (1868-1951). Der Krieger elektrischer landaulet hatte einen Laufwerk-Motor in jedem Vorderrad mit einem zweiten Satz der Parallele windings (zweiadrige Rolle) für das verbessernde Bremsen. In England wurde das System von Raworth der "verbessernden Kontrolle" von Straßenbahn-Maschinenbedienern am Anfang der 1900er Jahre eingeführt, seitdem es ihnen wirtschaftliche und betriebliche Vorteile, wie erklärt, durch A. Raworth von Leeds in einem Detail angeboten hat. Diese eingeschlossenen Straßenbahn-Systeme an Devonport (1903), Rawtenstall, Birmingham, Crystal Palace-Croydon (1906) und viele andere. Die Geschwindigkeit der Autos verlangsamend oder es in der Hand auf hinuntersteigende Anstiege behaltend, haben die Motoren als Generatoren gearbeitet und haben die Fahrzeuge gebremst. Die Straßenbahn-Autos hatten auch Radbremsen und Spur-Hausschuh-Bremsen, die anhalten konnten, sollte die Straßenbahn die elektrischen Bremsen-Systeme scheitern. In mehreren Fällen waren die Straßenbahn-Automotoren Rangieren-Wunde statt Reihe-Wunde, und die Systeme auf der Palastlinie von Crystal haben mit der Reihe parallele Kontrolleure verwertet. Im Anschluss an einen ernsten Unfall an Rawtenstall wurde ein Embargo auf dieser Form der Traktion 1911 gelegt. Zwanzig Jahre später wurde das verbessernde Bremsen-System wiedereingeführt.

Das verbessernde Bremsen ist im umfassenden Gebrauch auf Eisenbahnen viele Jahrzehnte lang gewesen. Die Baku-Tbilisi-Batumi Eisenbahn (Eisenbahn von Transcaucasian oder georgische Eisenbahn) hat angefangen, das verbessernde Bremsen am Anfang der 1930er Jahre zu verwerten. Das war auf dem steilen und gefährlichen Surami-Pass besonders wirksam. In Skandinavien trägt Kiruna zur Eisenbahn von Narvik Eisenerz von den Gruben in Kiruna im Norden Schwedens unten zum Hafen von Narvik in Norwegen bis jetzt. Die Eisenbahnwägen sind mit Tausenden von Tonnen Eisenerz unterwegs unten zu Narvik voll, und diese Züge erzeugen große Beträge der Elektrizität durch ihr verbesserndes Bremsen. Von Riksgränsen auf der nationalen Grenze zum Hafen von Narvik verwenden die Züge nur eine fünfte von der Macht, die sie regenerieren. Die regenerierte Energie ist genügend, um die leeren Züge zurück bis zur nationalen Grenze anzutreiben. Jede Überenergie von der Eisenbahn wird in den Macht-Bratrost gepumpt, um Häuser und Geschäfte im Gebiet zu liefern, und die Eisenbahn ist ein Nettogenerator der Elektrizität.

Eine Energieregenerationsbremse wurde 1967 für den AMC Amitron entwickelt. Das war völlig Batterie hat städtisches Konzeptauto angetrieben, dessen Batterien durch das verbessernde Bremsen wieder geladen wurden, so die Reihe des Automobils vergrößernd.

Viele moderne hybride und elektrische Fahrzeuge verwenden diese Technik, um die Reihe des Batteriesatzes zu erweitern. Beispiele schließen den Toyota Prius, die Honda Scharfsinnigkeit, Vectrix elektrischer Maximode-Roller, der Tesla Roadster, das Nissan Blatt und das Chevrolet Volt ein.

Beschränkungen

Das traditionelle Reibungsbasierte Bremsen wird in Verbindung mit dem mechanischen verbessernden Bremsen aus den folgenden Gründen verwendet:

• Die verbessernde Bremsen-Wirkung fällt mit niedrigeren Geschwindigkeiten ab; deshalb ist die Reibungsbremse noch erforderlich, um das Fahrzeug zu einem ganzen Halt zu bringen. Die physische Blockierung des Rotors ist auch erforderlich, Fahrzeuge davon abzuhalten, unten Hügel zu rollen.
• Die Reibungsbremse ist eine notwendige Unterstützung im Falle des Misserfolgs der verbessernden Bremse.
• Die meisten Straßenfahrzeuge mit dem verbessernden Bremsen haben nur Macht auf einigen Rädern (als in einem Zwei-Räder-Laufwerk-Auto), und verbessernde Bremsen-Macht gilt nur für solche Räder, weil sie die einzigen Räder sind, die mit dem Laufwerk-Motor so verbunden sind, um das kontrollierte Bremsen unter schwierigen Bedingungen zur Verfügung zu stellen (solcher als in nassen Straßen), ist das gestützte Bremsen der Reibung auf den anderen Rädern notwendig.
• Der Betrag der elektrischen zur Verschwendung fähigen Energie wird entweder durch die Kapazität des Versorgungssystems beschränkt, diese Energie oder auf der Ladungszustand der Batterie oder Kondensatoren zu absorbieren. Das verbessernde Bremsen kann nur vorkommen, wenn kein anderer elektrischer Bestandteil auf demselben Versorgungssystem Macht und nur zieht, wenn die Batterie oder Kondensatoren nicht völlig beladen werden. Deshalb ist es normal, auch das dynamische Bremsen zu vereinigen, um die Überenergie zu absorbieren.
• Unter dem Notfall, der es bremst, ist wünschenswert, dass die Bremsen-Kraft ausgeübt hat, das Maximum sein, das durch die Reibung zwischen den Rädern und der Oberfläche ohne das Gleiten über die komplette Geschwindigkeitsreihe von der Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs unten zur Null erlaubt ist. Die maximale für die Beschleunigung verfügbare Kraft ist normalerweise viel weniger als das außer im Fall von äußersten Hochleistungsfahrzeugen. Deshalb kann die Macht, die erforderlich ist, durch das Bremsen-System unter Notbremsen-Bedingungen zerstreut zu werden, oft die maximale Macht sein, die unter der Beschleunigung geliefert wird. Traktionsmotoren, die nach Größen geordnet sind, um die Laufwerk-Macht zu behandeln, können nicht im Stande sein, mit der Extralast fertig zu werden, und die Batterie kann nicht im Stande sein, Anklage an einer genug hohen Rate zu akzeptieren. Das Reibungsbremsen ist erforderlich, die Überschussenergie zu zerstreuen, um eine annehmbare Notbremsen-Leistung zu erlauben.

Aus diesen Gründen gibt es normalerweise das Bedürfnis, das verbessernde Bremsen zu kontrollieren und die Reibung und das verbessernde Bremsen zu vergleichen, um die gewünschte Gesamtbremsen-Produktion zu erzeugen. Der GM EV-1 war das erste kommerzielle Auto, um das zu tun. Ingenieure Abraham Farag und Loren Majersik wurden zwei Patente für diese Technologie der Bremse durch die Leitung ausgegeben.

Elektrische Eisenbahnfahrzeugoperation

Während des Bremsens werden die Traktionsmotorverbindungen verändert, um sie in elektrische Generatoren zu verwandeln. Die Motorfelder werden über den Haupttraktionsgenerator (MG) verbunden, und die Motorarmaturen werden über die Last verbunden. Das MG erregt jetzt die Motorfelder. Die rollende Lokomotive oder vielfachen Einheitsräder drehen die Motorarmaturen und die Motortat als Generatoren, jedes Senden des erzeugten Stroms durch Widerstände an Bord (das dynamische Bremsen) oder zurück in die Versorgung (das verbessernde Bremsen).

Für eine gegebene Richtung des Reisens fließt Strom durch die Motorarmaturen während des Bremsens wird gegenüber dem während des Autofahrens sein. Deshalb übt der Motor Drehmoment in einer Richtung aus, die von der rollenden Richtung entgegengesetzt ist.

Das Bremsen der Anstrengung ist zum Produkt der magnetischen Kraft des Feldes windings, Zeiten diese der Armatur windings proportional.

Ersparnisse von 17 % werden für Reine Züge Pendolinos gefordert. Es gibt auch weniger Tragen auf Reibungsbremsen-Bestandteilen. Die Delhier U-Bahn hat ungefähr 90,000 Tonnen des Kohlendioxyds davon gespart, in die Atmosphäre durch das Erneuern von 112,500-Megawatt-Stunden der Elektrizität durch den Gebrauch von verbessernden Bremsen-Systemen zwischen 2004 und 2007 veröffentlicht zu werden. Es wird erwartet, dass die Delhier U-Bahn mehr als 100,000 Tonnen davon sparen wird, pro Jahr ausgestrahlt zu werden, sobald seine Phase II durch den Gebrauch des verbessernden Bremsens abgeschlossen ist.

Eine andere Form von einfachen noch wird das wirksame verbessernde Bremsen auf der Londoner Untergrundbahn verwendet, die erreicht wird, indem sie kleinen Hang gehabt wird, der oben und unten von Stationen führt. Der Zug wird durch den Aufstieg verlangsamt, und verlässt dann unten einen Hang, so wird kinetische Energie zur potenziellen Gravitationsenergie in der Station umgewandelt.

Durch das verbessernde Bremsen erzeugte Elektrizität kann zurück in die Traktionsmacht-Versorgung gefüttert werden; entweder ausgeglichen gegen andere elektrische Nachfrage auf dem Netz in diesem Moment oder versorgt in lineside Lagerungssystemen für den späteren Gebrauch.

Vergleich von dynamischen und verbessernden Bremsen

Dynamische Bremsen ("rheostatic Bremsen" im Vereinigten Königreich), verschieden von verbessernden Bremsen, zerstreuen die elektrische Energie als Hitze durch den Übergang des Stroms durch große Banken von variablen Widerständen. Fahrzeuge, die dynamische Bremsen verwenden, schließen Gabelstapler, dieselelektrische Lokomotiven und Straßenbahnen ein. Diese Hitze kann verwendet, um das Fahrzeuginterieur zu wärmen, oder äußerlich durch große einem Heizkörper ähnliche Mönchskutten zerstreut werden, um die Widerstand-Banken aufzunehmen.

Der Hauptnachteil von verbessernden Bremsen im Vergleich zu dynamischen Bremsen ist das Bedürfnis, den erzeugten Strom mit den Versorgungseigenschaften und vergrößerten Wartungskosten der Linien nah zu vergleichen. Mit dem Gleichstrom-Bedarf verlangt das, dass die Stromspannung nah kontrolliert wird. Nur mit der Entwicklung der Macht hat die Elektronik das gewesen möglich mit dem AC-Bedarf, wo die Versorgungsfrequenz auch verglichen werden muss (das gilt hauptsächlich für Lokomotiven, wo eine AC-Versorgung für Gleichstrommotoren berichtigt wird).

Eine kleine Zahl von Bergeisenbahnen hat 3-phasigen Macht-Bedarf und 3-phasige Induktionsmotoren verwendet. Das läuft auf eine fast unveränderliche Geschwindigkeit für alle Züge hinaus, als die Motoren mit der Versorgungsfrequenz sowohl wenn Autofahren als auch das Bremsen rotieren.

Kinetische Energiewiederherstellungssysteme

Kinetische Energiewiederherstellungssysteme (KERS) wurden für die Autosport-Formel Jemandes 2009-Jahreszeit verwendet, und sind unter der Entwicklung für Straßenfahrzeuge. KERS wurde für die 2010-Formel Eine Jahreszeit aufgegeben, aber für die 2011-Jahreszeit wiedereingeführt. Bezüglich der 2011-Jahreszeit verwenden 9 Mannschaften KERS mit 3 Mannschaften, die es bis jetzt in einer Rasse nicht verwendet haben. Einer der Hauptgründe, dass nicht alle Autos KERS verwenden, ist, weil es zusätzliche 25 Kilogramme des Gewichts hinzufügt, während es zum Gesamtautogewicht nicht beiträgt, übernimmt es wirklich eine in den Qualifikationsrunden besonders gesehene Strafe, weil es das Zentrum des Autos des Ernstes erhebt, und den Betrag des Ballasts reduziert, der verfügbar ist, um das Auto zu erwägen, so dass es voraussagbarer ist, wenn man sich dreht. FIA Regeln beschränken auch die Ausnutzung des Systems. Das Konzept, die kinetische Energie des Fahrzeugs mit der Schwungrad-Energielagerung zu übertragen, wurde vom Physiker Richard Feynman in den 1950er Jahren verlangt und wird in solchen Systemen wie Zytek, Flybrid, Torotrak und in F1 verwendeter Xtrac veranschaulicht. Differenzial hat Systeme gestützt auch bestehen wie der Passagier/Nutzfahrzeug von Cambridge Kinetisches Energiewiederherstellungssystem (CPC-KERS).

Xtrac und Flybrid sind beide Lizenznehmer der Technologien von Torotrak, die ein kleines und hoch entwickeltes Hilfsgetriebe verwenden, das eine unaufhörlich variable Übertragung (CVT) vereinigt. Der CPC-KERS ist ähnlich, weil er auch einen Teil des driveline Zusammenbaues bildet. Jedoch sitzt der ganze Mechanismus einschließlich des Schwungrades völlig im Mittelpunkt des Fahrzeugs (wie eine Trommel-Bremse aussehend). Im CPC-KERS ersetzt ein Differenzial den CVT und überträgt Drehmoment zwischen dem Schwungrad, Laufwerk-Rad und Straßenrad.

Verwenden Sie im Autosport

Geschichte

Das erste von diesen zu offenbarenden Systemen war der Flybrid Dieses System wiegt 24 Kg und hat eine Energiekapazität von 400 kJ nach dem Berücksichtigen innerer Verluste. Eine maximale Macht-Zunahme von 60 Kilowatt (81.6 PS, 80.4 HP) seit 6.67 Sekunden ist verfügbar. Das 240-Mm-Diameter-Schwungrad wiegt 5.0 Kg und kreist an bis zu 64,500 rpm. Maximales Drehmoment ist 18 Nm (13.3 ftlbs). Das System besetzt ein Volumen von 13 Litern

Zwei geringe Ereignisse sind während der Prüfung von KERS Systemen darin berichtet worden. Das erste ist vorgekommen, als die Rote laufende Stier-Mannschaft ihre KERS Batterie zum ersten Mal im Juli geprüft hat: Es hat schlecht funktioniert und hat eine Feuerpanik verursacht, die zur Fabrik der Mannschaft geführt hat, die wird evakuiert. Das zweite war weniger als eine Woche später, wenn ein BMW Sauber Mechaniker wurde ein Stromschlag gegeben, als er das KERS-ausgestattete Auto von Christian Klien während eines Tests am Stromkreis von Jerez berührt hat.

FIA

Formel Man hat festgestellt, dass sie verantwortliche Lösungen der Umweltherausforderungen in der Welt und den FIA unterstützen, hat den Gebrauch von KERS in den Regulierungen für die 2009-Formel Eine Jahreszeit erlaubt. Mannschaften haben begonnen, Systeme 2008 zu prüfen: Energie kann entweder als mechanische Energie (als in einem Schwungrad) oder als elektrische Energie (als in einer Batterie oder Superkondensator) versorgt werden.

Mit der Einführung von KERS in der 2009-Jahreszeit haben nur vier Mannschaften es an einem Punkt in der Jahreszeit verwendet: Ferrari, Renault, BMW und McLaren. Schließlich, während der Jahreszeit, haben Renault und BMW aufgehört, das System zu verwenden. Vodafone McLaren Mercedes ist die erste Mannschaft geworden, um einen F1 GP zu gewinnen, das Verwenden eines KERS hat Auto ausgestattet, als Lewis Hamilton den ungarischen Grand Prix am 26. Juli 2009 gewonnen hat. Ihr zweiter KERS hat Auto beendet fünft ausgestattet. Bei der folgenden Rasse ist Lewis Hamilton der erste Fahrer geworden, um Pol-Position mit einem KERS Auto, seinem Mannschaft-Genossen, Heikki Kovalainen zu nehmen, der sich zweit qualifiziert. Das war auch das erste Beispiel der ganzen KERS Vorderreihe. Am 30. August 2009 hat Kimi Räikkönen gewonnen der belgische Grand Prix mit seinem KERS hat Ferrari ausgestattet. Es war das erste Mal, dass KERS beigetragen direkt zu einem Rasse-Sieg, mit der Sekunde Giancarlo Fisichella gelegt hat, der "Wirklich fordert, war ich schneller als Kimi. Er hat mich nur wegen KERS am Anfang genommen".

Obwohl KERS noch in F1 in der 2010-Jahreszeit gesetzlich war, waren alle Mannschaften bereit gewesen, es nicht zu verwenden. Neue Regeln für die F1 2011-Jahreszeit, die die minimale Gewicht-Grenze des Autos und Fahrers um 20 Kg bis 640 Kg zusammen mit den FOTA Mannschaften erhoben hat, die dem Gebrauch von KERS Geräten noch einmal zustimmen, haben bedeutet, dass KERS für die 2011-Jahreszeit zurückgekehrt ist. Das ist noch fakultativ, wie es in der 2009-Jahreszeit war; bezüglich der 2011-Jahreszeit haben sich 3 Mannschaften dafür entschieden, es nicht zu verwenden. Für die 2012-Jahreszeit wird es erwartet, dass alle Mannschaften das Verwenden des Systems mit Ausnahme von Marussia führen werden.

Bezüglich 2014 wird die Macht-Lagerung der KERS Einheiten von 60 Kilowatt bis 120 Kilowatt zunehmen. Das wird die Bewegung des Sports von V8 2.4-Liter-Motoren bis V6 1.6-Liter-Motoren erwägen sollen.

Autoteil-Schöpfer

Bosch Motorsport-Dienst entwickelt einen KERS für den Gebrauch im Motorrennen. Diese Elektrizitätslagerungssysteme für hybride und Motorfunktionen schließen eine Lithiumion-Batterie mit der ersteigbaren Kapazität oder einem Schwungrad, ein elektrischer Motor von vier bis acht Kilogrammen (mit einem maximalen Macht-Niveau), sowie der KERS Kontrolleur für die Macht und das Batteriemanagement ein. Bosch bietet auch eine Reihe von elektrischen hybriden Systemen für den kommerziellen und die Anwendungen der leichten Aufgabe an.

Autohersteller

Fahrzeughersteller einschließlich Honda haben KERS Systeme geprüft. In 2008 1,000 km Silverstones hat Peugeot Sport den Peugeot 908 HY, eine hybride elektrische Variante des Diesel 908, mit KERS entschleiert. Peugeot plant, das Auto in der 2009-Jahreszeit von Le Mans Series zu kämpfen, obwohl es zum Zählen von Meisterschaft-Punkten nicht fähig sein wird.

Vodafone McLaren Mercedes hat begonnen, von ihrem KERS im September 2008 an der Testspur von Jerez in der Vorbereitung für die F1 2009-Jahreszeit zu prüfen, obwohl damals es noch nicht bekannt war, ob sie ein elektrisches oder mechanisches System bedienen würden. Im November 2008 wurde es bekannt gegeben, dass Freescale Halbleiter mit McLaren Elektronische Systeme zusammenarbeiten würde, um weiter seinen KERS für die Formel von McLaren Ein Auto von 2010 vorwärts zu entwickeln. Beide Parteien haben geglaubt, dass diese Kollaboration das KERS System von McLaren verbessern und dem Systemfilter unten zur Straßenautotechnologie helfen würde.

Toyota hat einen Superkondensator für die Regeneration auf Supra HV-R hybrider Rennwagen verwendet, der die 24 Stunden der Rasse von Tokachi im Juli 2007 gewonnen hat.

Motorräder

KTM laufender Chef Harald Bartol hat offenbart, dass die Fabrik mit einem heimlichen kinetischen Energiewiederherstellungssystem (KERS) gelaufen ist, hat an das Motorrad von Tommy Koyama während des 2008-Saisonendes Valencian 125-Cc-Grand Prix gepasst. Das war ungesetzlich und gegen die Regeln, so wurden sie später davon abgehalten, es später zu tun.

Rassen

Automobile Club de l'Ouest, der Veranstalter hinter den jährlichen 24 Stunden des Ereignisses von Le Mans und des Le Mans Series studieren zurzeit spezifische Regeln für LMP1 ", der mit einem kinetischen Energiewiederherstellungssystem ausgestattet wird." Peugeot war der erste Hersteller, um eine völlig Wirkung LMP1 Auto in der Form der 908 HY am 2008-Autosport 1000 km Rasse an Silverstone zu entschleiern.

Siehe auch

• Bremse (Eisenbahn)
• Elektromagnetische Bremse
• Das dynamische Bremsen
• Verbessernd (Design)
• Verbessernder Stoß-Absorber
• Die Hybrid Synergy Drive