Rekuperace brzdné energie u automobilů 29.4.2022

V automobilovém světě se mimo výkonu, točivého momentu nebo maximální rychlosti poměrně často zmiňuje také pojem „rekuperace“, případně jeho úplné znění „systém rekuperace brzdné energie“. Tento pojem přitom nemá souvislost pouze s hojně diskutovanými elektromobily, jak by si někdo mohl myslet, ale souvisí i s vozy poháněnými konvenčními spalovacími motory. O co se jedná? Jak systém rekuperace brzdné energie funguje? Právě to se dozvíte v dnešním článku, kde si tento systém podrobněji, avšak srozumitelně představíme pro základní pochopení významu a principu jeho funkce.

Díky systému rekuperace brzdné energie lze znovu využít kinetickou energii automobilu, která by se jinak při klasickém způsobu brzdění změnila na nepotřebnou tepelnou energii, jež už pro jízdu vozu nemá žádný přínos. Klasický způsob brzdění obvykle zajišťují kotoučové nebo bubnové brzdy fungující na principu tření. Systém rekuperace tak svou funkcí přispívá k více ekologické a zároveň ekonomické jízdě.

Při brzdění (v některých případech dokonce při každém uvolnění plynového pedálu) s automobilem vybaveným systémem rekuperace brzdné energie se kinetická energie přeměňuje namísto tepelné na jiný druh energie – obvykle na elektrickou energii. Elektrická energie se následně uloží do baterie, případně do vysokokapacitního kondenzátoru a ve chvíli, kdy bude potřeba, je možné ji využít. V elektromobilech a hybridních vozech je možné uloženou elektrickou energii využít mj. k pohonu vozu, zatímco ve vozech se spalovacím motorem rekuperovaná energie slouží výhradně k zajištění provozu aktivních elektronických systémů nebo může být uložena do baterie a tento účel naplnit až později.

Rekuperace brzdné energie se netýká pouze elektromobilů, ale již řadu let ji využívají například i vozy Škoda se spalovacím motorem. Jak přesně v nich proces rekuperace funguje? Proces přeměny kinetické energie na elektrickou probíhá tak, že při snižování rychlosti vozu dochází k posílení funkce alternátoru, když alternátor v daný moment vedle brzd pomáhá ke zpomalování.

Při následné jízdě konstantní rychlostí nebo při zrychlování díky tomu alternátor nemusí pro výrobu elektrické energie tolik zatěžovat spalovací motor a výsledkem je snížení spotřeby paliva. Systém rekuperace navíc může spolu s dalšími systémy dále tvořit složitější kombinace pro ještě větší efektivitu energetického managementu, například u vozů Škoda je systém rekuperace spojen se systémem Start/Stop.

Co je alternátor? Alternátor je zařízení sloužící k výrobě elektrického proudu pro všechny elektricky poháněné systémy od řídicí jednotky přes klimatizaci až po autorádio a také má za úkol dobíjet autobaterii. Princip funkce alternátoru je založen na přeměně kinetické energie rotačního pohybu, jehož zdrojem je otáčející se kliková hřídel, spojená s alternátorem prostřednictvím řemenu, na elektrickou energii.

Za zmínku stojí také systém rekuperace kinetické energie označovaný zkratkou KERS (Kinetic Energy Recovery System), který je známý především z vozů Formule 1. Rovněž v tomto případě jde většinou o akumulaci elektrické energie, získané přeměnou kinetické energie, do baterie. Princip přeměny je podobný tomu výše zmíněnému, jen běžný alternátor je zde nahrazen tzv. MGU (Motor-Generator Unit). Uložená energie se u těchto závodních vozů následně využívá pro krátkodobé zvýšení výkonu při předjíždění, kdy se generátor vyrábějící elektrickou energii po stisknutí tlačítka promění v elektromotor. KERS je určen hlavně pro krátkodobé uchování energie a její rychlé spotřebování.

Kinetická energie se pro možnost dalšího využití nemusí nutně ukládat do baterie ve formě elektrické energie. Uchovávat ji lze i ve formě mechanické energie pomocí setrvačníku, není to však příliš využívaný způsob.