什么是再生制动，为什么我们不使用它？

我知道许多电动汽车使用再生制动，通过将原本会损失的热能转换成更有用，可重复使用的能源，使汽车变得更加高效。

当然，必须有某种设计新制动器设计的方法，以允许在由普通内燃机驱动的更传统的汽车上使用该技术。

我不明白的是：

• 再生制动到底是什么？
• 为什么我们只能在电动和混合动力汽车上使用再生制动？
• 有什么理由为什么我们不能使用这种巧妙的制动技术来增加曲轴的功率或减少燃油消耗？

图片来源：http : //sjam4uphysics.pbworks.com/w/page/38936885/Regenerative%20Braking

tl; dr：我们这样做。太贵了。

电动和化学能电动机之间的区别之一是，电气系统使捕获和保留能量（例如电池）更加方便。您需要做的就是在制动时利用感应在车轮处产生电流。将电流指向该电池，您将保留原本会浪费的能量。

使用化学能马达，储存多余的能量要困难得多。例如，我们不能使用制动器产生更多的汽油。但是，可以将动能保留在KERS之类的东西中。这将利用制动能量来使飞轮旋转。然后，该飞轮可在需要时用于额外的动力。

不幸的是，KERS装置价格昂贵，并且需要大量额外的工程设计（确切地说，您将如何使旋转的飞轮真正推动汽车前进？）。它们也不常见，因此无法从规模经济中受益。

话虽如此，他们确实在工作。一级方程式赛车已将其作为传递助推系统发挥了巨大作用。我不会在旅途中使用这种功能，但是我很乐于尝试任何可以帮助我从一加仑汽油中获得更大吸引力的功能。

在回答“什么是再生制动以及为什么不使用再生制动？”这一问题时，我们做到了。在正常制动的情况下，通过将制动器在制动盘中转化为热量，从而消除了汽车的前冲动量，随后耗散并损失了这些动量。通过再生制动，汽车不会因热量而损失到大气中，而是转化为电能并存储在汽车电池中。

大众Bluemotion系列汽车（我相当相信其他制造商会这样做，但我敢肯定大众会这样做）具有非常复杂的交流发电机。当轿厢检测到由于施加在制动器上的压力而使其减速并且轿厢仍处于档位且离合器处于上升状态时，交流发电机将进入一种模式，在该模式下，它从驱动器汲取更多的动力。该驱动器通常来自发动机，但在制动情况下，仅通过变速器提供，并有效地抵御传动系统。

该系统既安装在汽油动力上，也安装在配备Bluemotion的柴油动力上。此处和此处提供更多信息

我确实很欣赏这与F1赛车使用的规模不完全相同，但是它是一种再生制动的形式，如今已在公共道路上使用。

再生制动是一种存储能量的系统，而能量会因制动中的热量而损失掉。虽然这些系统听起来不错，但它们也带来了许多自己的问题。

1. 甚至在进入储能和发电之前，实际的行车制动器就变得非常复杂。为了使再生制动正常工作，再生制动器在工作时不能踩刹车。进一步的再生制动器仅在高速下工作，并在减速时失去其作用。这需要进行过渡，在高速时，再生制动器会使您减速，而常规制动器则不会，而当您减速时，再生制动器的作用将越来越小，而常规制动器最终将使您停下来。该系统使制动踏板感觉正常，而常规制动器什么也不做，然后让您平稳地过渡到常规制动，同时您注意到发生的切换非常复杂，而且很难完美实现。
2. 储能是一个巨大的问题。在混合动力汽车中，一切听起来都很棒，只需给电池充电，实际上，汽车在停车期间产生的能量远远超过了电池实际吸收的能量。如果停车很快，那么问题将进一步加剧。@BobCross提到的系统是KERS。通过将电动机/发电机与飞轮结合，无法直接进入电池的额外再生能量将使飞轮旋转。然后，随着时间的流逝，能量便转换为电能，为电池充电。这些系统非常重且昂贵。另一个系统正在使用超级电容器。多余的能量被倾倒入超级电容。问题在于，当能量存储在电容器中时，如果不进行调节就不是超级有用。电容器中的电压下降非常快。如果存储高电压，则需要一个系统将电压降低至有用电压。如果存储的电压不超过电池，则需要一个系统将电压提高到有用的水平。超级电容器也相当昂贵。

混合动力车和电动汽车已内置电气系统，以利用再生制动的优势。所有这些问题在直式汽油机中进一步加剧。需要安装新系统，不能利用现有系统来提供再生制动，这增加了费用。很难在这样的系统上卖给某人，这会使汽车的价格增加5千美元，该汽车在城市中具有更好的燃油经济性，但在高速公路上却遭受损失。

福特正在开发一种系统，当您停下来时，容积泵会为液压蓄能器充气。当再次起飞时，液压通过泵反向传递，将其转变为马达，以帮助从停止位置开始。该系统适用于大型卡车，而该系统的尺寸不会太大。另外，系统声音很大，容易泄漏。

柴油-电力铁路机车确实使用再生制动，但他们称其为“动态制动”。而且，它们不存储能量，而是通过屋顶的电阻栅和风扇将其吹散。

完全的电力机车和一些有轨电车通常可以将再生的电力反馈到电线或第三条轨道中。这在直流系统中要简单得多。

但是牵引电动机（通常是每个车轴一个）由火车的动量驱动并作为发电机运行。

再生制动仅在电动汽车或混合动力汽车上才真正有用，原因很简单，原因是它们有办法利用存储的能量。同样，一旦您将电动机作为动力传动系统的一部分，就可以内置再生制动（至少在硬件方面），因为您只需使用现有的电动机和发电机，然后将发电的能量转移到电池中，以备后用使用。

从本质上讲，除了混合动力汽车以外，在其他任何东西上都使用再生制动是没有意义的，事实上，具有再生制动是混合动力汽车的良好定义。

虽然没有理由不让常规的IC发动机汽车配备再生制动系统，但是除非您要使用该动力来驱动汽车，否则您并没有取得太大的成就，因为您要添加很多额外的东西。重量和复杂性来存储您无法使用的电能。

还有一个问题是，在漫长的高速公路/高速公路上，您可能没有足够的制动能力来满足辅助电气系统的少量需求（照明，点火，收音机，为启动电池充电等），因此您甚至可能无法获得不需要交流发电机的优势。

我们可以做下最好的事情。

在前方1/2英里（800m）处，我看到一盏淡黄色。以60 mph（100kph）的速度行驶30秒。而且我知道，灯光大约需要35秒的周期，再加上10秒，停下来的汽车就可以移动了。

我一直在不断施加动力以保持速度。我将继续这样做25秒钟，然后进行5秒钟的牢固制动并停止。用手机玩15秒钟，然后就在路上。

或者...我立即进入空闲状态。我的车滑行了。在发动机保持运转的状态下，我的动力是推动（旋转）发动机，以获得柔和的制动效果，因此喷油器完全关闭。我的速度逐渐减慢... ... 55 ... 50 ... 45点点力量... 40（65kph）的...翻转指示灯变绿，而我仍然1/8英里（200米）背部。停下来的汽车打开包装，我准确地确定何时接通电源。 而且我从不刹车。

在第一种情况下，有两个能量交换。首先，燃料用于行驶3英里（600m）以保持巡航。其次，制动能量在最后1/8英里处散失。这些不仅几乎相等，而且它们是相同的能量。如果我们进行适当的恢复，我们可以从电流表上读出它们，然后得出实际的焦耳。

在第二种情况下，没有。燃油不消耗，制动能量也没有消耗。达到了再生制动的效果，但没有任何转换损失。

当然，这是一种教育方法，而不是技术方法，但是它是有效的。即使在具有再生能力的电动汽车上，它仍然比再生运动更好 -实际上，它在电动汽车上甚至会更好，因为您可以获得更好的“惯性”-无需使用阻力来旋转引擎即可提供刹车和转向辅助。