Rejeneratif Frenleme Nedir?

Hibrit ve elektrikli araçlarda yaygın olarak kullanılan rejeneratif frenleme, inovatif fren sistemleri içinde yer alır. Aracı durdurmak veya yavaşlatmak için gerekli olan kinetik enerji depolanarak aracın yeniden şarj edilmesinde kullanılır. Enerji dönüşümü sağlayan rejeneratif frenleme özelliği, elektrikli araçların yüksek voltajlı bataryalarını daha verimli şekilde kullanabilmeye olanak tanır. Aracı kontrollü şekilde yavaşlatmaya da yardımcı olan bu sistem, mevcut fren sistemini yormadan daha pratik frenleme olanağı sunar. Direksiyon simidi üzerindeki butonlar veya direksiyon arkasındaki kollar yardımıyla aktif hale getirilen sistem, sürüş koşullarına uygun olarak farklı kademelerde kullanılabilir. Özellikle yokuş aşağı inişlerde aracın hızını stabil şekilde korumaya destek olan rejeneratif frenler, daha kontrollü ve güvenli sürüş anlamına gelir.

Rejeneratif Frenleme Teknolojisinin Temel Çalışma Prensibi

İlk örnekleri 1886 yılına kadar uzanan rejeneratif frenleme sistemi, başta demiryolları olmak üzere farklı ulaşım araçlarında güvenli yavaşlama mekanizması olarak kullanılmıştır. 1967 yılında American Motors tarafından otomobillere eklenen rejeneratif fren sistemi, yavaşlamak için tutulan enerjiyi kullanarak araçların menzilini artırmayı hedeflemiştir. Yenilikçi teknolojiler arasında bulunan rejeneratif sistemlerin popüler hale gelmesi ise hibrit ve elektrikli araçların yaygınlaştığı 2000’li yıllara denk gelir. Enerji geri kazanımına olanak tanıyan yeni nesil fren sistemleri, geleneksel fren mekanizması ile koordineli olarak çalışır. Normal araçlarda frene basıldığında balatalar ve diskler aracılığıyla mekanik bir sürtünme elde edilir. Hareket halindeki aracın enerjisi ısıya dönüştürülerek frenleme sağlanır. Geleneksel fren tekniği oldukça kullanışlı olsa da enerjinin boşa harcanmasına ve fren sistemindeki parçaların daha hızlı aşınmasına neden olur.

Rejeneratif frenleme teknolojisinin temel çalışma prensibi ise elektrikli motorun çift yönlü çalışma sistemine dayanır. Bataryalar tarafından iletilen elektrik enerjisi tekerlekleri döndürerek hareket üretir. Sürücü yavaşlamak veya durmak istediğinde süreç tamamen tersine döner. Yüksek momentumla dönen tekerlekler, motoru geriye doğru çalıştırarak enerjinin yeniden yüklenmesini sağlar. Elektrikli motor tıpkı bir jeneratör gibi çalışarak tekerlerden gelen mekanik enerjiyi yeniden elektrik enerjisine çevirir. Bu dönüşüm esnasında oluşan üretken etki sayesinde hem kontrollü hız azaltması gerçekleşir hem de boşa gidecek olan enerji depolanmış olur. Rejeneratif frenleme, çalışma prensibi gereği elektrik dolumuna olanak tanıyan hibrit ve elektrikli araçlarda pratik şekilde kullanılabilir. Mini elektrik motorlarla güçlendirilen yeni nesil dizel veya benzinli araçlarda da bu sistemden yararlanabilmek mümkündür.

Geleneksel özelliklere sahip bir otomobilin ürettiği devinim enerjisi, mekanik sürtünme ilkelerine uygun olarak ısıya dönüşür ve bu dönüşüm genellikle enerjinin verimsiz kullanımı ile sonuçlanır. Yüksek ısı ile sönümlenen önemli bir enerji kaynağı kullanılamadan dışarı atılır. Yeni nesil adaptif fren sistemleri ise aracın devinim enerjisinin önemli bir bölümünü elektrik enerjisine kolayca dönüştürebilir. Kinetik enerjinin elektrik enerjisine dönüştürülmesi verimsizlik sorununu ortadan kaldırdığı gibi daha çevreci ve güvenli sürüş elde edilebilmesine de olanak tanır. Dönüştürülen enerjinin depolanması için de aynı sistemden yararlanabilmek mümkündür. Kapalı bir geri dönüşüm ünitesi haline gelen rejeneratif sistem boşa çıkan enerjiyi israf etmeden araç altına konumlandırılan bataryalara geri kullanılmak üzere yükler.

Rejeneratif sistem sayesinde elde edilen elektrik, hızlanma sürecinde kullanılmak üzere motora yönlendirilir. Bu sayede otomobilin menzili daha üst noktalara ulaşabildiği gibi aracın harici şarj ve yakıta olan ihtiyacı da azalır. Aktif frenleme teknolojileri sayesinde boşa gidecek olan enerjinin yaklaşık %70’i yeniden dönüştürülür. Hibrit araçlarda dizel ya da benzin türü yakıtların kullanımı iki farklı şekilde gerçekleşir. Klasik hibrit modelde tekerlekler üzerindeki elektrik motoru, güç ihtiyacı durumunda devreye girerek ekstra performans ve menzil elde edilebilmesine katkıda bulunur. Yeni nesil hibrit teknolojilerinde ise içten yanmalı motor güçlü bir jeneratör gibi elektrik motorlarını beslemek için kullanılır. Her iki sistemde de kinetik enerji depolanmak üzere aracın enerji depolama ünitelerine yönlendirilir.

Elektrikli Araçlarda Rejeneratif Frenlemenin Rolü

Elektrikli araçların (EV) şarj süreleri kısa, orta ve uzun menzil kullanım tarzına uygun olarak seçilebilir. Kısa menzilli EV modelleri tek şarjla 100 ile 250 km arasında, orta menzil modeller de 200 ile 500 km arasında yol alabilir. Şehirlerarası seyahatler için geliştirilen uzun menzilli elektrik araçlar ise tek dolumda 500-800 km arasında yol yapabilir. Elektrikli araçların daha uzun yol almasına yardımcı olan rejeneratif frenleme teknolojileri bu mesafelerin daha üst mesafelere yükseltilebilmesine olanak tanır. Gelişen batarya üniteleri ve sürüş destek sistemleri de elektrikli araçların verimliliğinde ve sürdürülebilirliğinde önemli bir rol üstlenir. Rejeneratif frenleme özelliğini aktif olarak kullanan sürücüler araçlarını daha güvenli ve çevreci şekilde kullanmaya devam edebilirler.

Elektrik motorunun hız kesme sürecinde jeneratör görevi üstlenmesini sağlayan rejeneratif frenleme, harici şarj desteğine olan bağımlılığı en aza indirir. Geleneksel fren sitemleri ile entegre olarak kullanılan rejeneratif fren teknolojileri, her yol koşuşuna uygun yavaşlama ve durma eylemini başarıyla gerçekleştirebilmenizi sağlar. Etkili bir yavaşlama aracı olsa da bu teknolojinin sadece kademeli yavaşlama ve stabil sürüş için kullanılabileceği unutulmamalıdır. Ani duruşlar veya hız kesme ihtiyacı için aracın normal fren sisteminden yararlanmak gerekir. Güçlü disk mekanizmaları tekerlekleri etkili şekilde sıkıştırarak aracın kısa mesafeler içinde durmasını sağlar. Rejeneratif frenleme ile hız kontrollü şekilde azaltılarak aracın yavaşlatılması hedeflenir. Kırmızı ışığa yaklaşırken veya yoğun trafikte ilerlerken adaptif frenden yardım alarak aracı tamamen durdurabilmek de mümkündür.

Araçların fren sistemleri mekanik sürtünme üzerine kurulu olduğu için zamanla aşınır ve eskiyen parçaların mutlaka belli aralıklarla yenilenmesi gerekir. Rejeneratif frenleme sayesinde mekanik sürtünme ihtiyacı en aza indirilerek mekanik parçaların daha uzun süreler boyunca kullanılabilmesi sağlanır. Oto servis sürecinde kullanıcılara önemli avantajlar sunan bu sistem, genel bakım maliyetlerinin azaltılabilmesine de yardımcı olur. Enerji geri kazanımı sayesinde elektrikli araçların daha uzun yıllar boyunca kullanılabilmesi desteklenir ve parça yenileme maliyetlerinden tasarruf edilir. Normalde kaybolacak olan enerjinin inovatif bir yöntemle kazanılması, araçların emisyon değerlerini azaltarak daha çevreci bir kullanım sağlanabilmesine de önayak olur.

Rejeneratif frenleme özelliğinden en üst seviyede faydalanabilmek için sürücünün yol koşullarını iyi okuması ve sezgisel yavaşlama kontrolünü üstlenebilmesi beklenir. Sürücüler sadece mekanik fren sistemine güvenmek yerine adaptif yavaşlama seçeneklerinden de yararlandığında, daha verimli bir sürüş stili yakalayabilirler. Kullanıcılar durmaları gereken yerden daha önce hız kesmeye başlayarak trafik düzeni içinde daha stabil ve kontrollü frenleme yapabilir. Işıkları, tümsekleri, yaya yollarını ve kavşakları öngörerek araç kullanmak hem ani fren ihtiyacında sürücüye destek olur hem de rejeneratif dolum olanaklarından etkili şekilde yararlanmaya destek olur. Kontrollü bir sürüş stilinin benimsenmesi rejeneratif fren özelliğinin etkinliğini önemli şekilde yükseltir. Sürücüler enerji geri kazanımını optimize ederek araçlarından aldıkları verimi de daha iyi hale getirebilir.

Geleneksel Fren Sistemleriyle Farkları

Geleneksel bir frenleme sisteminde fren pedalına basıldığında hidrolik sıvı vasıtasıyla güç aktarımı sağlanır. Fren hatları üzerinden iletilen güç, kaliperler ya da kampanalar üzerinde baskı oluşturur. Mekanik bir tutunma sağlayan rotor parçaları, tekerleklerin hızını keserek aracı durdurur. Özellikle ani frenleme ihtiyacında geleneksel fren sistemine ihtiyaç vardır. Aracın olabilecek en kısa mesafede durdurulması gerekir. ABS sistemi de etkin duruş mesafesinin daha iyi hale gelmesini sağlar. Son derece etkili bir yöntem olsa da geleneksel frenler enerji tasarrufu anlamında oldukça verimsizdir. Aracı hareket ettiren enerji döngüsü, frene basıldığı anda ısı enerjisine dönüşür. Aracı hızlandırmak için harcanan enerji, geri dönüştürülemeden yok olur.

Enerji verimliliğini optimum seviyede tutan rejeneratif frenleme ise boşa harcanan enerji miktarını minimize eder. Rejeneratif fren yavaşlama esnasında elektrik motorunu jeneratör gibi kullanır. Şarja veya yakıta olan ihtiyacı en aza indirerek enerji tüketimini azaltmaya destek olur. Mekanik sürtünme yaşanmadığı için balata dumanı, metal çapakları veya toz gibi çevreyi kirleten atıklar açığa çıkmaz. Mekanik parçaların aşınmaması, bakım ve parça değişimi maliyetlerine de olumlu olarak yansır. Fren yükünü hafifleten rejeneratif fren mekanizması, geleneksel fren parçalarının daha uzun ömürlü olmasını da sağlar. Tepkiselliği azaltan adaptif hız kontrol desteği sayesinde yoldaki eğimden bağımsız olarak aynı hızda yolculuk yapabilmek sıradan bir iş haline gelir.

Rejeneratif Frenleme Nasıl Çalışır?

Yeni nesil hibrit veya elektrikli araçlarda rejeneratif frenleme sistemini pratik şekilde kullanabilmek mümkündür. Sürücü ayağını gazdan çektiğinde otomatik olarak devreye giren şarj dolum sistemi, kinetik enerji dönüşümünü anında başlatır. Sürücü frene bastığında ise batarya dolum işlemi daha etkin ve hızlı şekilde aküleri doldurur. Fren pedalına uygulanan güce doğru orantılı şekilde yeniden enerji dönüşümü sağlanır. Gaz pedalına basılmadığında veya frene basıldığında motor kendini otomatik olarak jeneratör moduna alır. Motor çekiş sisteminde tersine şekilde oluşturulan direnç hem aracın hız kesmesini hem de bataryaların doldurulmasını sağlar. Trafiğin akışına ve yol koşullarına uygun olarak rejeneratif frenleme desteğinden yararlanılır. Adaptif ilerleme ve durma fonksiyonu sayesinde yoğun trafik ortamında geleneksel freni hiç kullanmadan dahi yolculuk yapmak mümkün olur.

Tam otomatik rejeneratif dolum sistemlerine genellikle hibrit modellerde sıklıkla yer verilir. Elektrikli otomobillerde ise rejeneratif frenleme sistemi hem otomatik hem de manuel olarak yönetilebilir. Direksiyon simidinin arkasında bulunan rejeneratif batarya dolum kolunu yukarı doğru çekerek manuel frenleme yapılabilir. Sürücüler düşük, orta ya da yüksek gibi farklı frenleme seviyeleri arasında rahatlıkla geçiş yapabilir. Düşük güçteki batarya dolum fonksiyonu, özellikle yüksek hızlarda aracın ivmesini azaltmak ve hızı daha stabil şekilde korumak için tercih edilebilir. Orta seviyede direnç sağlayan güç modu, kırmızı ışığa yaklaşırken veya yokuş aşağı inerken adaptif hız kontrolü sağlayabilmeye yardımcı olur. Sert rejeneratif frenleme özelliği ise çok yönlü hız azaltma sisteminden etkin şekilde yararlanmayı sağlar. Güçlü rejeneratif etki için iyi bir seçim olan bu modda hiç fren pedalına basmadan bile araç kontrollü şekilde durdurulabilir.

Rejeneratif fren sisteminden yararlanabilmek için manuel fren kolunu kullanmak ya da otomatik sürüş modlarını seçmek yeterlidir. Aracın gösterge paneli üzerine eklenen batarya dolum ekranı da hangi modda ilerlediğinizi ve aracın anlık olarak dolum yapıp yapmadığını gösterir. Güncel modellerde bulunan sürücü bilgi ekranı; batarya doluluk oranı, toplam mesafe ve aktif şarj desteği gibi bilgileri kolayca takip edebilmenizi sağlar. Trafik akışına göre sürüş modları arasında geçiş yaparak tasarruflu ve yüksek verimli sürüş sağlanabilir. Otomatik yol algılama sistemi ile gelen EV araçlarda yokuş aşağı inerken de sistem devreye girer. Araç aynı hızda ilerlemeye devam ederken batarya kendini doldurur ve toplam menzil aralığı uzamaya başlar. Bu sayede sürüş esnasında dahi piller dolmaya devam eder ve normalden daha uzun yolculuklar yapılabilir.

Rejeneratif Frenlemenin Avantajları

Enerji geri kazanımı ve kontrollü hız kesme özelliği, rejeneratif fren sistemlerinin en büyük avantajları arasında yer alır. Trafiğin doğal akışı içinde stabil şekilde ilerleyebilmek ve sürüş esnasında bataryaları doldurabilmek mümkün olur. Yeni nesil hibrit ve elektrikli araçlar, adaptif araç takip sistemi sayesinde ağır akan trafikte öndeki araca kolayca uyumlanabilir. Öndeki araçla olan takip mesafesini korurken çoğu durumda fren yapmaya gerek kalmaz. Araç rejeneratif frenleme ile hızını adaptif olarak azaltarak yol alır. Yarı otonom sürüş sistemlerinin kullanımını geliştiren adaptif hızlanma ve yavaşlama özellikleri sayesinde sürücüler daha az eforla uzun yolculuklara çıkabilir. Yoğun trafikte stressiz sürüş ve daha kontrollü yavaşlama sağlanabilir.

Rejeneratif frenleme sisteminin öne çıkan diğer avantajları şunlardır:

• Her frende enerji geri kazanımı sağlayarak aracın verimliliğini artırır.
• Kazanılan enerji batarya ünitelerini doldurarak sürüş menzilini uzatır.
• Araç bakım ve enerji tüketim maliyetlerini %30'a kadar azaltır.
• Fren tozu oluşumunu ortadan kaldırarak kokusuz, temiz ve çevre dostu bir kullanım sağlar.
• Kademeli ve kontrollü frenlemeyi destekleyerek sürüş konforunu yükseltir.
• Fren sistemi üzerindeki balata, disk ve kampana gibi mekanik parçaların kullanım süresi uzar.
• Elektrikli veya hibrit araçların yoğun şehir trafiğinde daha az enerji tüketmesine katkıda bulunur.
• Direksiyon üzerindeki takip sistemiyle entegre şekilde çalışarak yorgunluğu azaltır.
• Sürekli frenleme sağlayarak eğimli yollarda güvenle yolculuk yapabilmeye olanak tanır.
• A, B ve C gibi farklı frenleme modları arasında geçiş sağlayarak yavaşlama şiddetini optimize eder.
• Eko sürüş modları yardımıyla fosil yakıtlara bağımlılığı azaltarak daha çevreci bir kullanım sağlar.

Rejeneratif Frenlemenin Dezavantajları

Rejeneratif frenleme sisteminin çok sayıda avantajına rağmen belli handikapları da vardır. Geleneksel araçlardan elektrikli ya da hibrit araçlara geçiş yapan kullanıcılar ilk etapta zorluk yaşayabilir. Sürücülerin alışkanlıklarını değiştirmesi ve gecikmeli fren yapmaya alışmaları gerekir. Kadran üzerindeki yardımcı göstergeleri takip etmek de değişen frenleme hissiyatına alışmaya yardımcı olur. Sıkça dur kalk yapılan şehir trafiğinde, park çıkışlarında ve sıra beklerken rejeneratif fren sisteminden etkin şekilde yararlanabilmek mümkün olur. Bataryanın tamamen dolu olduğu durumlarda veya yüksek hızlarda adaptif frenlemenin etkinliği azalabilir. Acil fren ihtiyacında geleneksel fren mekanizmasının gücüne ihtiyaç duyulur. Yoğun araç trafiğinde yapılan ani yavaşlamalar rejeneratif fren sisteminin etkinliğini azaltabilir. Aksiyon öncelikli sportif sürüş modları da adaptif fren sistemini kısıtlayabilir.

Rejeneratif frenleme sisteminin sürücülere yaşatabileceği diğer dezavantajlı durumlar ise şu şekilde sıralanabilir:

• Geleneksel frenleme yönteminden oldukça farklı olduğu için sürücülerin yeni sisteme adapte olması gerekir.
• Yüksek hızlarda ve tam dolu batarya ile ilerlerken etkinliği azalabilir.
• Momentuma dayalı bir sistem olduğu için acil fren durumunda verimi önemli ölçüde düşer.
• Donanım sayısındaki artışa bağlı olarak parça değişim ve bakım maliyetleri yükselebilir.
• Eski model hibrit veya EV araçlarda verimliliği normalden daha az olabilir.
• Düz yolda ilerlerken bataryalar yeteri kadar doldurulamayabilir.
• Sınırlı batarya kapasitesine sahip olan hibrit araçlarda işlevselliği azalabilir.
• Elektrikli araçlara aşina olmayan sürücüler, geleneksel ile rejeneratif fren sistemi arasındaki geçişi öngörmekte zorlanabilir.
• Soğuk havalarda verimlilik düşebileceği için aküyü istenen oranda şarj edemeyebilir.
• Sistem entegrasyonu oldukça karmaşık olabilir ve aracın ağırlığını artırabilir.
• Elektronik altyapısı eski olan araçlarda kullanıma uygun olmayabilir.

Siz de araba al sayfasından araç özelliklerine uygun olarak detaylı arama yapabilir, tarzınıza ve ihtiyacınıza en uygun araçlara Borusan ayrıcalıkları ile sahip olabilirsiniz.

Telif hakkı ve sair fikri mülkiyet hakları Borusan Oto Değerlendirme Pazarlama ve Hizmet A.Ş.’ye (Borusan Next’e) aittir. Ticari amaçla ve/veya yasalarca izin verilen meşru kullanım sayılamayacak şekillerde, kısmen dahi olsa, izin alınmaksızın alıntı yapılamaz, kopyalanamaz, çoğaltılamaz, yayınlanamaz, link verilemez.