Come funzionano i sistemi di frenata rigenerativa?

Fino a qualche anno fa i freni avevano un solo compito: fermare l’auto. Oggi, sulle vetture elettriche ma anche sulle ibride plug-in la frenata ha un altro compito fondamentale, quello di recuperare l’energia. La prima concept car in grado di utilizzare la frenata rigenerativa fu la AMC Amitron e venne presentata negli USA nel 1967. Ci volle circa mezzo secolo prima che quella tecnologia diventasse comune nell’industria automobilistica.

Ma quali sono le differenze tra i freni convenzionali e i sistemi di frenata rigenerativa?

Freni ad attrito convenzionali

Parte integrante del sistema frenante tradizionale è l’idraulica lo aziona. È composta da un cilindro principale riempito di fluido che è collegato a un cilindro secondario. Il cilindro principale incorpora un pistone che si abbassa quando viene premuto il pedale del freno, spingendo il fluido attraverso il circuito e nei cilindri secondari montati su ciascuna ruota, che a loro volta spingono i pistoni per applicare efficacemente i freni.

Questo sistema si è evoluto nel corso degli anni con innovazioni come freni a disco, pinze flottanti e multi-pistone o servofreni, che rendono la frenata più efficace e confortevole per il guidatore, soprattutto con l’aumento della potenza nei motori di oggi. Nelle auto moderne, il fluido del serbatoio viene erogato dai cilindri principali, in tandem attraverso due circuiti idraulici e direttamente ai pistoni della pinza per rallentare o arrestare il disco del freno attaccato al mozzo della ruota.

La maggior parte delle auto moderne dispone anche di freni servoassistiti. In questi casi una servounità, nella maggior parte dei casi una pompa a vuoto, è posizionata tra il cilindro principale e il pedale del freno, che aumenta efficacemente la potenza frenante durante l’applicazione dei freni.

Sistemi di frenata rigenerativa

L’idea di questo sistema si basa su un semplice principio: sfrutta tutta l’energia persa e per convertirla in energia elettrica che può essere immagazzinata in una batteria ad alta capacità. Fondamentalmente, questo sistema crea energia durante la frenata azionando il motore elettrico in retromarcia quando il conducente preme il pedale del freno. Ciò si ottiene utilizzando la quantità di moto propria del veicolo e l’energia acquisita viene erogata e immagazzinata nell’unità batteria dell’auto.

Nelle auto ibride ed elettriche, questo sistema funziona insieme a un circuito frenante ad attrito convenzionale che viene attivato quando il motore elettrico non produce una potenza frenante sufficiente. Il sistema idraulico è coadiuvato dal motore, che gira in retromarcia e produce elettricità che viene immessa nella batteria quando il guidatore preme il pedale. La sequenza di frenata non solo rallenta il veicolo, ma trasforma il motore elettrico in un generatore, creando così energia.

I freni rigenerativi funzionano meglio nelle situazioni stop-and-go, dove possono catturare quasi la metà dell’energia persa a causa dell’attrito. Di conseguenza, la batteria si carica e può essere utilizzata per un intervallo prolungato e quindi il consumo di carburante o di elettricità è notevolmente ridotto.