La tecnología del frenado regenerativo se presenta como una herramienta muy beneficiosa en los vehículos eléctricos por su capacidad para mejorar la eficiencia energética y extender la autonomía. Además, cumple una segunda función: enriquecer la experiencia de conducción, brindando una sensación de control más precisa ya que reduce la necesidad de recurrir al pedal de freno de forma convencional.
Cuando el conductor presiona el pedal, en lugar de activar los frenos mecánicos tradicionales que transforman la energía cinética en calor y la disipan, se pone en marcha el sistema de frenado regenerativo que transforma el motor eléctrico en un generador, reduciendo la velocidad al convertir la energía cinética en energía eléctrica que, a su vez, se almacena en la batería.
El funcionamiento del sistema de frenado regenerativo se divide en dos fases. La primera se activa cuando se levanta el pie del acelerador, independientemente de si está aplicando o no el freno (y si el sistema está configurado para ello). Aquí se comporta de manera similar al freno motor de los vehículos de combustión, al tiempo que recupera la energía no utilizada. La segunda fase corresponde a la aplicación de la habitual frenada por fricción. Es importante que ambos sistemas trabajen en perfecta sincronización para que el conductor apenas perciba la transición entre ellos.
El Regenerative Braking Maximization (RBM)
El Kia EV6 GT es el vehículo más rápido y potente que Kia ha fabricado hasta la fecha. Incorpora un sistema de frenos especialmente diseñado para este modelo, que establece un referente en lo que respecta a los frenos de los coches eléctricos. Ganador del premio World Performance Car 2023, equipa un sistema de frenos compuesto por cuatro discos fabricados con un material híbrido (hierro fundido en la superficie de fricción y aluminio en la zona de unión al eje). Estos discos tienen un diámetro de 380 mm y están equipados con pinzas monobloque de cuatro pistones.
Además, el motor/generador eléctrico gestionado a través del innovador sistema RBM ('Regenerative Braking Maximization') de Kia contribuye al sistema maximizando la frenada regenerativa mediante un control variable de la frenada regenerativa en las ruedas delanteras y traseras.
Los objetivos de este sistema son varios. En primer lugar, lograr la máxima capacidad de deceleración y resistencia al desgaste. Se añade proporcionar una sensación natural en el pedal de freno durante todas las fases del frenado, optimizar la generación de energía para mejorar la autonomía y reducir el impacto ambiental asociado con el uso de los frenos.
¿Qué hay detrás del RBM? Pruebas reales
Kyung-ho Yoon, responsable del desarrollo de este sistema en la sede central de I+D de Hyundai Motor Group, explica que "era de suma importancia para nosotros mantener una capacidad de frenado constante, incluso en situaciones de conducción exigentes. El EV6 GT es un vehículo eléctrico de alto rendimiento con un concepto de gran turismo, por lo tanto, la capacidad de frenado constante era esencial, tanto para viajes largos como para conducción deportiva".
Lo que destaca en este sistema de frenos es la lógica aplicada para maximizar la frenada regenerativa. El sistema RBM amplía significativamente el rango de operación en comparación con los modelos actuales producidos en serie. "Es el primero y único en el mundo que canaliza una cantidad significativa de par de frenado regenerativo a las ruedas delanteras y traseras durante fases de alta deceleración. Esto permite una distribución variable de la relación de frenado regenerativo entre las ruedas delanteras y traseras, que puede variar desde la proporción típica de 50:50 hasta un máximo de 70:30, dependiendo de la situación de conducción, el ángulo de dirección y varios otros factores. Este control variable proporciona una frenada más estable", añade Yoon.
Esta tecnología va más allá de la convencional. Yoon destaca que "en el Kia EV6, utilizamos inversores con diferentes niveles de eficiencia energética para las ruedas delanteras y traseras. En primer lugar, empleamos el frenado regenerativo de las ruedas traseras, que tiene una alta eficiencia energética, antes de recurrir al frenado regenerativo de las ruedas delanteras. Además, la eficacia del frenado también tiene en cuenta el estado general de la batería y la velocidad de recuperación requerida".
Además, proporciona una sensación natural y uniforme en el pedal de freno, lo que facilita la dosificación precisa de la operación. El conductor solo percibe la frenada regenerativa cuando levanta el pie del acelerador, lo que refleja la perfecta integración de los sistemas de frenado hidráulico y regenerativo.
En el modo de conducción ‘GT’, el sistema puede incluso reemplazar completamente al frenado hidráulico y asumir el papel principal en el proceso de frenado. En este modo, se aplica un control cooperativo simultáneo en las ruedas delanteras y traseras, en lugar de dar prioridad al frenado regenerativo de las ruedas traseras, como es el caso en el sistema convencional. Al mejorar la respuesta del par motor en las áreas donde se aplica el frenado regenerativo, “se ha mejorado la estabilidad de frenado y la eficiencia de recuperación de energía. Esto también es más seguro que el sistema convencional" añade Yoon.
Las pruebas de frenado con el EV6 GT se llevaron a cabo en condiciones extremadamente exigentes: desde 215 km/h hasta 70 km/h más de diez veces sin sufrir ni un solo fallo. “En una prueba similar con un deportivo de alto rendimiento con motor de combustión interna de potencia similar, habría sido difícil lograr un rendimiento de frenado constante debido a la pérdida de efectividad y al deterioro del pedal de freno, ya que dependen en gran medida del frenado hidráulico", explica Yoon.
La recarga brutal
Otro aspecto beneficioso del sistema RBM es que genera mucha más energía para recargar la batería en comparación con los sistemas convencionales. Según Yoon “en la prueba de Yeongam, en Corea, la tasa de recuperación de energía de frenado aumentó del 0,7% al 40,5%”. La eficiencia del frenado regenerativo en el EV6 GT es un 50% mayor en comparación con los vehículos eléctricos convencionales. “También hemos mejorado la relación entre la carga instantánea y la cantidad de frenado” Con el Kia EV6 GT, es posible recuperar instantáneamente más de 320 kW de energía en una deceleración rápida de 0,6G, lo que contribuye a aumentar la autonomía.
Finalmente, otra ventaja importante del sistema RBM es que se minimiza el uso de frenos hidráulicos, lo que reduce la emisión de polvo de material de fricción y prolonga la vida útil de los componentes relacionados con el sistema de frenos. "Este tipo de polvo tiene un gran impacto en la degradación del medio ambiente y también afecta negativamente al rendimiento del sistema de frenos debido a su deterioro", concluye Yoon.
El despliegue del RBM
Los conocimientos adquiridos a través del Kia EV6 GT se extenderán a todos los vehículos eléctricos de la marca. Los coreanos avanzan en la ampliación de la gama de frenado regenerativo para habilitar un control activo en el futuro. “Nuestra visión apunta a que el sistema de frenado en los automóviles eléctricos incorpore activamente el frenado regenerativo, simplificando y optimizando su funcionamiento según el propósito específico del vehículo”.
En un futuro cercano, es probable que se desarrolle un sistema que permita el control directo de la fuerza de frenado sin la necesidad del sistema hidráulico. Además, a través de la implementación del sistema trimotor, se buscará maximizar la capacidad de frenado regenerativo en las ruedas delanteras y se llevará a cabo un control independiente de los motores en las ruedas traseras, lo que contribuirá al control de la posición de la carrocería del vehículo. “Estamos explorando la posibilidad de implementar un sistema que prescinda por completo de dispositivos de frenado hidráulico y utilizando un motor montado en cada rueda”
