Le auto ibride ottengono potenza attraverso la cinetica?

La versione di serie della nuovissima Honda Insight 2010, un veicolo ibrido benzina-elettrico dedicato, ha fatto il suo debutto mondiale al North American International Auto Show di Detroit, Michigan, l'11 gennaio 2009. Guarda le foto delle auto ibride. Per gentile concessione di Honda

Le auto ibride sono veicoli a basso consumo di carburante che ottengono un fantastico chilometraggio del gas attraverso l'uso combinato di nuove tecnologie e fisica semplice. I corpi aerodinamici, ad esempio, creano molta meno resistenza all'aria mentre l'auto si muove lungo la strada e i materiali leggeri aumentano solo lo sforzo. Gli pneumatici delle auto ibride sono spesso del tipo a bassa resistenza al rotolamento, e anche il semplice atto di fermare l'auto è più efficiente. Vedete, la frenata rigenerativa consente al veicolo di catturare la propria energia cinetica per aumentare l'efficienza del carburante.

Per dirla in termini più semplici, l'energia cinetica è l'energia del movimento. Tutto ciò che si muove, come la ruota di un'auto, ha energia cinetica. Nel caso specifico delle ruote di un'auto ibrida, o di qualsiasi altra macchina, l'energia cinetica è rotazionale - e come tutti sanno (sentiti libero di cantare mentre leggi la riga successiva), le ruote dell'auto vanno gira e rigira.

La maggior parte delle auto ibride oggi sul mercato dispone di sistemi di frenata rigenerativa che fanno buon uso di questa energia cinetica. I sistemi di frenata rigenerativa possono essere utilizzati da ibridi completi, che possono funzionare in modalità completamente elettrica per brevi periodi di tempo, o da veicoli ibridi leggeri, che fanno uso di sistemi avanzati come la tecnologia idle-stop, a volte chiamata tecnologia start-stop. Ma indipendentemente dal tipo specifico di veicolo ibrido, pieno o leggero, entrambi beneficiano della frenata rigenerativa.

Ogni volta che un veicolo può utilizzare energia diversa dalla benzina, inclusa l'energia cinetica, l'efficienza del carburante di quel veicolo aumenterà. Successivamente, diamo uno sguardo più da vicino a come i freni rigenerativi rendono possibile una guida ecologica.

Poiché l'energia cinetica è l'energia del movimento, potresti probabilmente immaginare che le auto ne creino molto. Catturare parte di quell'energia cinetica per il bene dell'efficienza del carburante in un'auto ibrida è un po 'complicato, ma la frenata rigenerativa è un metodo comune utilizzato da molte case automobilistiche.

Su un'auto non ibrida durante una sosta di routine, la frenata meccanica rallenta e poi arresta il veicolo. Ad esempio, se il tuo veicolo ha freni a disco, le pastiglie dei freni si bloccano su un rotore per fermare l'auto. Se la tua auto ha i freni a tamburo, la ganascia del freno spinge il materiale del rivestimento del freno verso l'esterno verso la superficie del tamburo del freno per rallentare o fermare l'auto. In entrambi i casi, la maggior parte dell'energia cinetica nelle ruote che girano viene assorbita dai pattini o dai tamburi, che creano calore.

Su un'auto ibrida che utilizza la frenata rigenerativa, il motore elettrico viene utilizzato per rallentare l'auto. Quando il motore funziona in questa modalità, funge da generatore per recuperare l'energia cinetica rotazionale alle ruote, convertirla in energia e immagazzinarla nelle batterie dell'auto. Quando il guidatore dell'auto ibrida toglie il piede dal pedale dell'acceleratore, la resistenza fornita dal generatore rallenta prima l'auto e poi le pastiglie dei freni meccanici possono essere applicate per finire il lavoro. Naturalmente, le pastiglie dei freni meccanici possono anche essere innestate immediatamente in uno scenario di frenata di emergenza.

L'auto utilizza l'energia immagazzinata nella batteria per alimentare il motore elettrico che guida l'auto a basse velocità. A seconda del tipo di ibrido, il motore elettrico può funzionare da solo per spostare l'auto o può funzionare di concerto con il motore a benzina dell'auto. Quindi la frenata rigenerativa, abbinata a tecniche di guida ecocompatibili come partenze lente e velocità complessive del veicolo più lente, è una caratteristica importante su alcuni dei veicoli più efficienti in termini di consumo di carburante oggi sulla strada.

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KERS

La frenata rigenerativa non è sempre una questione di guida ecologica. A partire dal 2009, le auto da corsa di Formula 1 utilizzano un sistema di recupero dell'energia cinetica, chiamato KERS, per aumentare la potenza. Alcune squadre usano un volano per catturare l'energia cinetica piuttosto che un motore elettrico, ma in entrambi i casi, la potenza della frenata viene immagazzinata per un uso successivo, in questo caso per assistere il motore con un po 'di grinta in più.

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fonti

• Dobson, David A., Ph.D. "Auto ibride per l'energia e l'ambiente naturale: alcune domande frequenti e risposte". Welty Environmental Center. (25 agosto 2009) http://www.weltycenter.org/energy3.htm#braking
• Formula1.com. "Renault risponde a 10 domande sul KERS." 27 gennaio 2009. (25 agosto 2009) http://www.formula1.com/news/features/2009/1/8887.html
• Henderson, Tom. "L'esercitazione in aula di fisica". (25 agosto 2009) http://www.glenbrook.k12.il.us/GBSSCI/PHYS/Class/energy/u5l1c.html
• Centro ibrido. "Ibridi sotto il cofano (Parte 1)". (25 agosto 2009) http://www.hybridcenter.org/hybrid-center-how-hybrid-cars-work-under-the-hood.html#2_Regenerative_Braking
• Mondo della fisica. "Veicoli alimentati da elettricità". (25 agosto 2009) http://www.hk-phy.org/energy/transport/print/hybrid_phy_print_e.html