Come funziona la frenata rigenerativa?

Ogni veicolo su strada ha bisogno di due cose fondamentali: qualcosa per farlo andare e qualcosa per farlo fermare. Per oltre un secolo, il motore a combustione interna (ICE) utilizzato dalle auto a benzina ha soddisfatto la prima esigenza, mentre i dispendiosi freni ad attrito hanno soddisfatto la seconda. Un modo in cui i veicoli elettrici (EV) si distinguono davvero è che possono colpire entrambi i bersagli con un solo colpo: lo stesso motore elettrico che fa funzionare un veicolo elettrico può anche svolgere il doppio lavoro come generatore, aiutando a rallentare il veicolo e allo stesso tempo accumulando elettricità extra in un processo noto come frenata rigenerativa.

Che cos’è la frenata rigenerativa?

La frenata rigenerativa è un termine descrittivo che significa esattamente ciò che dice. Quando si attivano i freni rigenerativi, il veicolo rallenta e allo stesso tempo rigenera parte dell’elettricità originariamente utilizzata per accelerarlo. L’elettricità viene reimmessa nelle batterie, dove è disponibile per accelerare nuovamente il veicolo in futuro.

Questo è diverso dai freni tradizionali che generano nient’altro che calore e rumore quando si rallenta un veicolo. A differenza dei veicoli ICE che utilizzano solo i freni tradizionali, i veicoli elettrici utilizzano entrambi i tradizionali e frenata rigenerativa.

Come funziona questo tipo di frenata?

Quando si utilizzano i freni rigenerativi in un veicolo elettrico, il motore elettrico normalmente responsabile dell’accelerazione del veicolo commuta per funzionare come generatore. Invece di prelevare elettricità dalle batterie e usarla per ruotare le ruote e accelerare il veicolo, il generatore utilizza lo slancio in avanti del veicolo e la rotazione continua delle ruote per generare elettricità che può quindi essere immagazzinata nelle batterie. Oltre a caricare le batterie, questo processo rallenta anche il veicolo.

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A differenza dei freni tradizionali, che si attivano solo quando si preme il pedale del freno, i freni rigenerativi spesso si attivano nel momento in cui si solleva il piede dal pedale dell’acceleratore. Questo processo è più pronunciato in alcuni veicoli rispetto ad altri, quindi sollevare il piede dal pedale dell’acceleratore EV può anche comportare una frenata aggressiva in alcuni veicoli.

Ogni EV è un po’ diverso nel modo in cui utilizza i suoi sistemi frenanti. Alcuni veicoli elettrici sono progettati per essere guidati senza mai toccare il pedale del freno, con i freni rigenerativi che si attivano ogni volta che si allenta il pedale dell’acceleratore e una frenata più aggressiva si verifica se si toglie del tutto il piede dal pedale dell’acceleratore. Altri veicoli utilizzano una forma più blanda di frenata rigenerativa in cui la frenata aggressiva si verifica solo quando si preme il pedale del freno e alcuni consentono di passare da una modalità all’altra.

Perché i veicoli elettrici utilizzano la frenata rigenerativa

Lo scopo principale della frenata rigenerativa è aumentare l’efficienza e l’autonomia. Senza la frenata rigenerativa, un veicolo elettrico è limitato dalla quantità di carica immagazzinata nella batteria dell’auto nel momento in cui la scolleghi e inizi a guidare. Con la frenata rigenerativa, il veicolo può continuare a produrre potenza aggiuntiva oltre a quella immagazzinata nella batteria.

Questo perché parte della carica della batteria che viene consumata per accelerare il veicolo viene recuperata e immagazzinata ogni volta che il veicolo rallenta o si ferma, e quella potenza può essere utilizzata in seguito per accelerare di nuovo il veicolo. Tutte queste azioni funzionano per fornire una gamma estesa di veicoli elettrici, anche se è solo un po’ qua o là.

Oltre a rendere un veicolo elettrico più efficiente e ad estenderne l’autonomia, la frenata rigenerativa ha anche un altro sottoprodotto vantaggioso: la riduzione dell’inquinamento. Sebbene i veicoli elettrici siano dotati di freni tradizionali, vengono utilizzati molto meno di quanto sarebbero in un veicolo ICE comparabile. Ciò significa che non devono essere sottoposti a manutenzione così spesso e generano molta meno polvere dei freni. Poiché la polvere dei freni contribuisce all’inquinamento atmosferico e può portare a complicazioni respiratorie se inalata, secondo Science Daily, sembra che meno ce ne sia, meglio è.

Perché i veicoli elettrici utilizzano ancora i freni tradizionali

Mentre i veicoli elettrici sono progettati per utilizzare i freni rigenerativi in una varietà di situazioni, anche nel traffico stop-and-go, ogni veicolo elettrico è dotato anche di un sistema frenante tradizionale. Questo secondo sistema frenante fornisce ulteriore potenza di arresto in caso di emergenza e interviene anche in determinate situazioni, come quando un veicolo elettrico è fermo e deve rimanere fermo.

Un altro esempio riguarda i punti fermi. Alcuni veicoli elettrici utilizzano i freni rigenerativi per fermare il veicolo, quindi innestano automaticamente i freni tradizionali per mantenere il veicolo in posizione fino al momento di rimettersi in marcia. Non c’è quasi nessuna usura sul sistema frenante tradizionale quando viene utilizzato in quel modo e non viene generata polvere dei freni.

La potenza frenante dei freni tradizionali può essere sommata anche alla potenza frenante dei freni rigenerativi quando è richiesta una decelerazione rapida. Questo tipo di utilizzo provoca una certa usura, ma non tanto quanto si vedrebbe in un veicolo ICE guidato in circostanze simili.

La frenata rigenerativa è davvero così utile?

La frenata rigenerativa è sempre utile, in quanto svolge un compito necessario, ma è più efficace in alcune situazioni rispetto ad altre. Mentre la frenata rigenerativa può aumentare l’autonomia di un veicolo e aumenta l’autonomia in molte situazioni, l’aumento complessivo dell’efficienza dipende sempre da fattori come le condizioni di guida, l’aggressività del guidatore durante l’accelerazione e la decelerazione e persino le dimensioni e il peso del veicolo.

Si dice in genere che la frenata rigenerativa abbia un’efficienza compresa tra il 60 e il 70 percento quando si rallenta un veicolo, si genera elettricità e la si immagazzina nelle batterie. Tuttavia, quel livello di efficienza non si traduce in un aumento dell’autonomia dal 60 al 70 percento, perché i freni rigenerativi caricano le batterie solo quando il sistema è effettivamente in uso. Ecco perché le condizioni di guida giocano un ruolo così importante nell’efficacia dei freni rigenerativi.

Traffico Stop and Go

In generale, i freni rigenerativi sono molto più utili nel traffico stop-and-go che nella guida in autostrada a lunga distanza. Questo perché i freni sono usati molto di più nel traffico stop-and-go, quindi i freni rigenerativi caricano naturalmente le batterie molto più di quanto farebbero se il veicolo guidasse per lunghi periodi di tempo senza rallentare o fermarsi su una strada non congestionata autostrada o autostrada.

Terreno

Il terreno può anche svolgere un ruolo nell’efficacia dei freni rigenerativi. La guida in discesa offre naturalmente più opportunità per i freni rigenerativi di caricare le batterie rispetto alla guida in salita. Guidare costantemente su una collina e giù per un’altra risulterà anche in più energia recuperata rispetto alla guida su un terreno pianeggiante, poiché parte dell’energia utilizzata per spostare il veicolo su ciascuna collina può essere recuperata durante la discesa.

Peso del veicolo

Le dimensioni e il peso di un veicolo elettrico influiscono anche sull’efficacia dei freni rigenerativi. I veicoli più pesanti richiedono più energia per accelerare in primo luogo, quindi c’è più energia disponibile per i freni rigenerativi da recuperare quando rallentano. Sebbene i freni rigenerativi siano utilizzati in veicoli piccoli e leggeri come gli scooter elettrici, in realtà hanno un impatto maggiore quanto più pesante è un veicolo.

Diverse modalità

Alcuni veicoli ti consentono di passare da una modalità di frenata rigenerativa a un’altra e ciò può anche influire sull’efficacia. Il passaggio da una modalità all’altra farà sì che un sistema rigeneri più o meno energia e cambierà anche il modo in cui il veicolo si comporta. Ad esempio, l’impostazione di una modalità di frenata rigenerativa meno aggressiva consentirà a un veicolo di girare per inerzia più a lungo quando si toglie il piede dal pedale, ma non può recuperare quanta più energia in quella modalità più bassa.

Tassi di riconquista

In condizioni reali, i conducenti di veicoli elettrici in genere riportano tassi di riconquista compresi tra il 5 e il 30 percento. Tariffe più basse sono associate a veicoli più leggeri e molta guida in autostrada, mentre tariffe più alte sono associate a veicoli più pesanti e guida in città. Quindi, sebbene i freni rigenerativi siano più utili in alcune situazioni rispetto ad altre, svolgono comunque un ruolo importante nell’aumentare l’efficienza complessiva dei veicoli elettrici.

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