Рекуперативный тормоз: энергию торможения — в дело

Рекуперативное торможение в электромобилях: что это и как работает

Понять, что такое рекуперативное торможение в электромобилях совсем не сложно, для этого нужно лишь обратить внимание на основные характеристики этого вида транспорта.

В отличие от машин с ДВС, где важным фактором является динамика, большинство электромобилей выбирают по запасу хода.

И вот именно этот показатель и можно увеличить с помощью рекуперативной тормозной системы.

Рис. 1. Схема рекуперации энергии в электромобиле.

Что такое рекуперативная система?

Технологию рекуперативного торможения используют не только электрические машины, но и автомобили с бензиновым или дизельным мотором (гибриды).

Основанием для её разработки стали высокие цены на топливо и стремление снизить расходы.

Автопроизводители искали варианты решения проблемы, одним из которых стало получение энергии из процесса торможения.

Своё название система получила от термина recuperatio (лат. «возвращение» или «компенсация»).

Возвращая часть затраченной на торможение энергии, она расходует полученное электричество на разгон транспортного средства с двигателем внутреннего сгорания.

Рекуперация на электромобиле имеет одно серьёзное отличие – выработанная электроэнергия не тратится сразу, а может аккумулироваться.

Это позволяет подзаряжать аккумулятор, а запас хода увеличивается, хотя и незначительно. В то же время для электрического транспорта, который непросто подзарядить в дороге, даже этот небольшой заряд может оказаться решающим.

Принцип работы

Работу системы рекуперации электрической энергии можно описать следующим образом:

• При торможении электромобиля его силовой агрегат отключается от источника питания (аккумулятора) и переходит в генераторный режим, самостоятельно вырабатывая энергию.
• В таком режиме в обмотках ротора и статора возникают противоположно направленные токи.
• На валу электромотора возникает тормозной момент. Он обеспечивает торможение транспортного средства, снижая скорость.
• Одновременно с этим запасённая машиной кинетическая энергия переходит в электроэнергию и тепло.
• Электрическая энергия поступает в аккумулятор, увеличивая его заряд.
• Чем чаще тормозит автомобиль, тем больше заряжается его аккумуляторная батарея.

Рис. 2. Колесо электромобиля с рекуперативной системой.

Система рекуперативного торможения получила распространение, в первую очередь, при поездках на транспорте, оборудованном электродвигателями постоянного тока.

Следует отметить, что она применяется не для полного торможения состава, масса которого слишком большая, чтобы компенсировать её таким способом, а лишь для небольшого снижения скорости.

Однако тормозной момент создаётся достаточно большой, и экономия в течение года только для одного состава достигает сотен тысяч гривен.

Проблемы небольших электромобилей

В отличие от тяжёлых и перемещающихся на высокой скорости электропоездов, получившие такую систему электромобили не получают таких же преимуществ:

• В городе, особенно при движении в плотном потоке, электромобиль практически не может нормально разогнаться (даже при хороших динамических характеристиках, как у Tesla Model S).
• Рекуперация мало эффективна, так как скорость в начале торможения небольшая (до 60 км/ч), а масса автомобиля не превышает 1-2 т.
• Энергии вырабатывается мало, и запас хода увеличивается незначительно.
• Стоимость установки оборудования, обеспечивающего рекуперацию достаточно большая, а из-за низкой эффективности работы рекуперации она почти не окупается.

Важно: Ситуация немного улучшается при движении с горки и торможениях на высокой скорости. Но так разогнаться электромобили могут только за городом. А большинство доступных по цене электрических моделей не обладает запасом хода для загородных поездок и динамикой для нормального разгона.

Эффективность рекуперативного торможения

Использующую рекуперацию тормозную систему нельзя назвать достаточно эффективной.

Хотя её КПД довольно большой – производители электромобилей и другого электрического транспорта (велосипедов, мопедов и грузовых авто) называют цифру в 60-70% возврата.

При этом первые 10-20% теряются сразу, при захвате кинетической энергии – ещё примерно такое же количество аккумулятор недополучает в процессе преобразования в электроэнергию.

С одной стороны, показатель достаточно большой – 70% кинетической энергии подзаряжают аккумулятор электромобиля.

Запас хода увеличивается, и транспортное средство может проехать дальше на одном заряде.

С другой стороны, кинетической энергии на торможение тратится немного, и цифры нельзя назвать впечатляющими.

Рис. 3. Индикация системы рекуперации модели Volkswagen e-Golf.

Владельцы автомобилей Tesla Model S говорят, что во время поездок по городу пользы от системы рекуперативного торможения практически нет.

Заметить её влияние получается только при поездке по холмистой местности, когда водителю приходится тормозить во время спуска.

Иногда запас хода транспортного средства увеличивается при этом на 15-20%.

Рис. 4. Тормоза премиального электромобиля Tesla Model S.

Перспективы использования рекуперации

Повысить эффективность рекуперативной системы позволяет её использование не только при торможении, но и во время обычной поездки.

Предполагается, что энергия будет возвращаться благодаря инновационной подвеске, которую уже разрабатывают компании Levant Power и ZF.

В будущем такими устройствами могут оснащаться все серийно выпускаемые авто.

Принцип действия системы в подвеске следующий:

• Рекуперативное устройство будет состоять из небольшого электромотора, 4 электрогидравлических насосов и управляющего блока.
• Приспособление будет устанавливаться возле амортизаторов каждого автомобильного колеса.
• При движении входящего в конструкцию штока кинетическая энергия будет переходить в электрическую.
• Полученная электроэнергия будет передаваться к аккумулятору электромобиля. Если устройство будет устанавливаться на машинах с ДВС, энергия поступит в их электрическую сеть.

Совместная работа рекуперативной системы торможения и устройств, аккумулирующих энергию от обычного движения, должна повысить эффективность примерно вдвое. Однако проект пока находится в разработке. До его завершения и, тем более, установки на серийные авто, может пройти несколько лет.

Выводы

Возможность возвращать хотя бы часть потраченной на торможение энергии и дальнейшее развитие технологий в этом направлении позволяет рассчитывать, что электромобили в будущем станут ещё эффективнее.

Запас хода даже бюджетного электрического транспорта увеличится до 150-200 км, и на таком авто можно будет ездить целый день без подзарядки.

В то же время эффективность рекуперации на компактных электрических авто, таких как Chevrolet Bolt, Hyundai Ioniq или Nissan Leaf, всё равно останется небольшой.

Намного заметнее увеличение запаса хода на грузовиках с электромоторами и на тяжёлых электромобилях типа Tesla Model X, вес которого даже без водителя достигает 2,4 т.

Подобається контент? Підтримай Autogeek на Patreon!

Что такое рекуперативное торможение | MBH News

С момента выхода в свет Toyota Prius стукнуло уже за 20 лет, и с тех пор концепция рекуперативного(регенеративного) торможения стала достаточно известной, как метод повышения дальности пробега в гибридных и электрических транспортных средствах. Но знаете ли вы, что применение не ограничивается EV автомобилями? В наши дни вы можете найти ее во всем, в том числе велосипедах, скейтбордах и самокатах.

(демонстрация системы рекуперации энергии в bmw)

Давайте же разберемся, как работает эта технология, насколько она продуктивна в различных средствах передвижения и разумно ли везде ее устанавливать.

Что такое рекуперативное торможение

Движущиеся объекты обладают кинетической энергией, а когда применяется тормоз для замедления, всей этой мощи необходимо куда-то идти.

Вернемся немного в прошлое, давние времена эры неандертальцев или просто машин с ДВС. В таких автомобилях тормоза основаны исключительно на трении, поэтому при замедлении вся энергия превращается в тепло, а значит уходит в никуда, просто теряется в окружающей среде.

Но мы все же эволюционировали и нашли пути получше. Регенеративное торможение использует мотор электромобиля в качестве генератора для преобразования основной доли кинетической энергии, теряемой при замедлении, назад в батарею. В следующий раз, когда машина ускоряется, она расходует часть энергии, ранее сохраненную от рекуперативного торможения.

(Регенеративная система bmw i3)

Важно понять, что регенеративное торможение не является магическим увеличителем диапазона пробега электромобилей. Оно не делает машины более эффективными как таковые, а просто делает их менее неэффективными. В принципе, самым лучшим вариантом езды будет разгон до постоянной скорости, а затем никогда не касаться педали тормоза. Поскольку чтобы замедлиться, а потом снова вернуться к прежней скорости, потребуются лишние затраты сил, то вы получите куда больший диапазон хода, в первую очередь просто не замедляясь.

Но, очевидно, что это не реалистично. Так как нам приходится снижать скорость многократно, рекуперация — это следующий лучший вариант, так как она делает этот процесс менее бесполезным.

Насколько хорошо рекуперативное торможение

Чтобы правильно оценить данную технологию, нам нужно посмотреть на два разных параметра: коэффициент полезного действия(КПД) и эффективность. Несмотря на кажущееся сходство, они совершенно разные. КПД говорит о том, с каким успехом захватывается «потерянная» мощность торможения. Все превратилось в тепло или удалось перевести кинетический потенциал в нужное русло? С другой стороны, эффективность относится к тому, как сильно влияет регенеративное торможение на длину пути. Значительно ли увеличится ваш диапазон, или вы даже не заметите большой разницы?

КПД

Никакая машина не способна достичь коэффициента полезного действия в 100% (без нарушения законов физики), так как любая передача энергии неизбежно повлечет за собой потерю в форме тепла, света, шума и т. д. КПД процесса зависит от многих факторов, таких как двигатель, батарея и контроллер, но часто значение оценивается в районе 60-70%. По словам Tesla, их технология обычно теряет 10-20% кинетического потенциала при попытке его захватить, а затем еще 10-20% при преобразовании отложенных запасов обратно в ускорение. Это довольно стандартные числа для основной массы электрических транспортных средств, включая машины, грузовики, велосипеды, самокаты и т. д.

Отметим, что эти 70% не говорят нам, что регенеративное торможение даст 70% -ный рост пути от одного заряда. Технология не приведет к увеличению диапазона от 100 км до 170 км. Это лишь означает, что 70% кинетической энергии, потерянной во время торможения, может быть снова возвращено.

Поэтому рассмотрение лишь КПД системы мало что значит. Что должно нас больше заинтересовать, так это эффективность рекуперативного торможения.

Эффективность

Здесь все куда интереснее. Эффективность рекуперативного торможения — это показатель того, насколько система способна увеличить запас хода транспортного средства.

Как вы, наверное, уже догадались, показатель значительно варьируется в зависимости от факторов, включая условия движения, местность и размер транспортного средства.

Немалое влияние оказывают условия вождения. Вы увидите значительно лучшую отдачу в городе, где приходится многократно сбрасывать скорость на светофорах или в пробках, чем на шоссе. Ландшафт также играет весомую роль. Подъем в гору не дает вам много шансов на остановку, а вот при спуске для безопасности часто нужно притормаживать, что позволит преобразовать больший объем кинетических запасов. На длинных склонах рекуперативная система может применяться почти без остановок, чтобы регулировать скорость, тем самым заряжая аккумулятор в течении продолжительного промежутка.

Размер транспортного средства может быть самым значительным фактором для данного показателя по той простой причине, что более тяжелые тела содержат в себе гораздо больший импульс и кинетическую энергию. Подобно тому, как большой маховик является более эффективным, четырехколесный автомобиль имеет куда больше кинетической энергии при движении, чем мотоцикл или самокат.

Эффективность системы регенерации в автомобилях

Данные для сравнения могут быть несколько сложными. Машины Tesla выдают мощность рекуперативного торможения в 60 кВт при жесткой остановке, но это не отвечает на более интересный вопрос. Мы хотим знать, сколько энергии мы регенерируем во время поездки, а не насколько сильны наши тормоза каждый раз, когда мы месим педаль.

К счастью, ряд водителей Tesla смогли посчитать возврат энергии, используя различные приложения для отслеживания данных. Владельцы Model S сообщили о возмещении около 32% от общего потребления энергии в момент подъема, а затем спуска на холмистой местности. Таким образом, при таком коэффициенте ход увеличивается со 100 до 132 км. Другой собственник рассказал о регенерации 28% энергии (форум на датском языке). Остальные же пишут, что во время обычных поездок возвращается в среднем 15-20% от общего потребления.

Другие автопроизводители также использую данную систему в своих машинах. Например Audi говорит, что технология рекуперативного торможения, установленная в Audi Q7 позволит сэкономить до 3% топлива. Но если брать только электромобили, то компания обещает увеличение длины пути на 30% в их будущей модели Audi e-Tron.

Эффективность рекуперативного торможения в велосипедах, самокатах, скейтбордах и других персональных EV

Для небольших электрических транспортных средств цифры не столь оптимистичны. На многих велосипедах с функцией рекуперативного торможения средним показателем является 4-5% регенерации, максимум 8% в холмистых районах. Другие персональные электромобили, включая самокаты и скейтборды, имеют схожие результаты.

Как мы писали выше, столь небольшие цифры во многом связаны с меньшим весом данных средств. У них просто нет большого импульса и, следовательно, они имеют меньшую кинетическую энергию для преобразования обратно аккумулятор.

А это вообще важно, насколько хорошо работают рекуперативные тормоза?

В индустрии электрических велосипедов регенеративное торможение иногда может использоваться скорее как маркетинговый инструмент, чем как целесообразное нововведение. Поскольку технология, как правило, возможна только в электрических байках с более крупными безредукторными двигателями, то производители таких велосипедов будут обязательно использовать столь эффективную разработку в своих моделях. В то же время компании, выпускающие байки со среднеразмерными приводами и другими редукторными моторами, которые не приспособлены к регенеративному торможению, относят технологию в разряд неэффективных и просто не ставят.

Истина заключается в том, что для небольших и персональных транспортных средств рекуперация не так эффективна, как в крупных электромобилях, однако эта функция все равно имеет множество преимуществ.

Одним из самых весомых плюсов разработки можно назвать применение в качестве еще одной замедляющей силы для небольших персональных EV. К примеру, электрический самокат Xiaomi M365 для переднего моторного колеса использует только остановку регенерацией, в то время как для заднего колеса применяется традиционный дисковый тормоз. Это означает, что самокат имеет два независимых элемента замедления хода с одним рычагом управления для их активации, что снижает стоимость, вес и сложность сборки.

Рекуперация также позволяет внести механизм остановки в скейтборды — подвиг, который ранее выполнялся через трение подошвы вашей обуви о тротуар. Данная функция является очень полезной для безопасности в связи с появлением популярных моделей, достигающих скоростей более 30 км/ч.

Еще одним преимуществом регенеративного торможения является продление срока службы обычным тормозным деталям, таким как кабели и тормозные колодки. Постоянное обслуживание и замена данных частей раздражает, а если учесть, что электрические велосипеды и самокаты путешествуют намного дальше и быстрее, чем их не электрические братья, то детали изнашиваются намного раньше.

В конце концов, регенеративное торможение никогда не будет столь полезным в небольших средствах передвижения, как в крупных, просто из-за законов физики. Поэтому отсутствие технологии на электрических велосипедах и других малых EV для личного пользования не есть что-то ужасное. Однако преимущества использования этой разработки, без учета простого перехвата мощностей, нельзя игнорировать. И эй, вы будете получать бесплатный 5%-ный рост диапазона каждый день!

Рекуперативное торможение | это… Что такое Рекуперативное торможение?

Toyota Prius 2004 — серийный (с 1997) автомобиль с системой рекуперативного торможения

Рекуперати́вное торможе́ние — вид электрического торможения, при котором электроэнергия, вырабатываемая тяговыми электродвигателями, работающими в генераторном режиме, возвращается в электрическую сеть.

Рекуперативное торможение широко применяется на электровозах, электропоездах, современных трамваях и троллейбусах, где при торможении электродвигатели начинают работать как электрогенераторы, а вырабатываемая электроэнергия передаётся через контактную сеть либо другим электровозам, либо в общую энергосистему через тяговые подстанции.

Аналогичный принцип используется на электромобилях, гибридных автомобилях где вырабатываемая при торможении электроэнергия используется для подзарядки аккумуляторов. Некоторые контроллеры двигателей электровелосипедов реализуют рекуперативное торможение.

Проводились также эксперименты по организации рекуперативного торможения других принципов на автомобилях; для хранения энергии использовались маховики, пневматические аккумуляторы (англ.), гидроаккумуляторы и другие устройства.^[1]

Содержание 1 Использование в автомобилестроении 1.1 Использование на легковых и грузовых автомобилях 1. 2 Использование в автоспорте 2 Использование на железных дорогах 3 Примечания 4 См. также 5 Ссылки

Использование в автомобилестроении

Использование на легковых и грузовых автомобилях

С развитием рынка гибридных и электроавтомобилей система рекуперации зачастую используется для увеличения дальности пробега автомобиля на электрическом заряде. Наиболее распостраненными автомобилями этих классов является Toyota Prius, Chevrolet Volt.

Есть отдельные случаи применения системы рекууперации для автомобилем с привычным бензиновым двигателем для сокращения расхода топлива. Такая система разрабатывалась на а/м Ferrari для обеспечения функционирования внутренних мультимедийных и климатических систем автомобиля от одельной батареи, заряжаемой рекуперируемой энергией.

Использование в автоспорте

В сезоне 2009 года в «Формуле-1» на некоторых болидах использовалась система рекуперации кинетической энергии (KERS). Рассчитывалось, что это подстегнёт разработки в области гибридных автомобилей и дальнейшие совершенствования данной системы.

Впрочем, у «Формулы-1» с её мощным двигателем разгон на малых скоростях ограничивается сцеплением шин, а не крутящим моментом. На высоких же скоростях использование KERS не столь эффективно. Так что, по результатам сезона-2009, оснащённые данной системой болиды не демонстрируют превосходства над соперниками на большинстве трасс. Однако, это может объясняться не столько неэффективностью системы, сколько трудностью её применения в условиях строгих ограничений на вес машины, действовавших в 2009 году в Формуле-1. После соглашения команд не использовать KERS в 2010 году для сокращения издержек, в сезоне 2011 года использование системы рекуперации было продолжено.

По состоянию на 2012 год, на систему KERS налагаются следующие ограничения^[2]: передаваемая мощность не более 60 кВт (около 80 л.с.), ёмкость хранилища не более 400 кДж. Это означает, что 80 л. с. можно использовать не более 6.67 с на круг за один или несколько раз. Таким образом, время круга можно уменьшить на 0.1-0.4 с.

Техническим регламентом «Формулы-1», утвержденным FIA на 2014 год предусмотрен переход на более эффективные турбомоторы, в которые будет неотъемлемо встроена система рекуперации.

Использование на железных дорогах

Рекуперативным торможением на железнодорожном транспорте (в частности, на электровозах, оборудованных системой рекуперативного торможения) называется процесс преобразования кинетической энергии движения поезда в электрическую энергию тяговыми электродвигателями (ТЭД), работающими в режиме генераторов. Выработанная электрическая энергия передается в контактную сеть (в отличие от реостатного торможения, при котором выработанная электрическая энергия гасится на тормозных резисторах, то есть преобразовывается в тепло и рассеивается системой охлаждения). Рекуперативное торможение используется для подтормаживания состава в случаях, когда поезд идет по относительно не крутому уклону вниз и использование воздушного тормоза нерационально. То есть, рекуперативное торможение используется для поддержания заданной скорости при движении поезда по спуску. Данный вид торможения дает ощутимую экономию энергии, так как выработанная электрическая энергия передается в контактную сеть и может быть использована другими локомотивами на данном участке контактной сети.

В основном, рекуперативным торможением оборудуются электровозы постоянного тока ввиду простоты метода переключения ТЭД в режим генератора. В электровозах переменного тока существует проблема, которая заключается в преобразовании выработанного постоянного электрического тока в переменный и синхронизация его с частотой тягового тока (так как тяговый ток в контактной сети переменный), однако эта проблема решается с помощью тиристорных преобразователей ^[3].

Рекуперативное торможение на железнодорожных локомотивах может использоваться для подтормаживания в экстренных аварийных случаях при отказе воздушного тормоза, что не является редкостью на отечественных железных дорогах. В частности, имеются сведения о неоднократном применении машинистами рекуперативного торможения на крутом участке Кропачево — Симская (Челябинская область).^[4] Следует отметить, что штатное торможение на локомотивах производится стравливанием воздуха (стоп-кран в пассажирских вагонах), а при полном отсутствии в системе воздуха тормоза блокируются.^[5]

Примечания

1. ↑ Без электричества: маховики и гидравлика
2. ↑ Formula 1
3. ↑ В. К. Калинин. Электровозы и электропоезда. 1991.
4. ↑ Железнодорожная катастрофа 11 августа 2011 года
5. ↑ Тормоза вагонов

См. также

• Ионистор
• Рекуперативно-реостатное торможение
• Реостатное торможение

Ссылки

• Volvo объявила о создании гибридной технологии для тяжёлых машин
• Гидравлические аккумуляторы
• Рекуперативное торможение listino automobile Turin University Study
• Себастьян Феттель рассказывает об устройстве KERS и DRS на YouTube
• Тяжелые гибриды — статья о применении рекуперативного торможения

Тормозить и запасать: системы рекуперации в современных машинах

org/BreadcrumbList»>
• Главная
• Статьи
• Тормозить и запасать: системы рекуперации в современных машинах

Автор: Борис Игнашин

Любое торможение штатной тормозной системой – это растраченная на нагрев воздуха энергия. А объем этих «трат» прекрасно известен всем городским водителям. Разница в расходе топлива при движении по городу и по загородной трассе без остановок составляет в среднем раза полтора, а то и больше. Предотвратить напрасные потери пытались давно, но основная проблема – необратимость ДВС – всячески этому препятствует.

 

Доказывать необходимость рекуперативного торможения, то есть такого, при котором энергия машины снова аккумулируется, чтобы быть потом использованной для разгона, никому было не нужно. Эффективность схемы еще с 60-х годов проверена на железной дороге. Но там используются электровозы, и энергия сразу возвращается в сеть. Машинам такой способ не очень подходит ввиду отсутствия на большинстве из них электромоторов…

А поскольку машины ездят не по рельсам, то и места торможения и разгона тоже не очень-то поддаются прогнозированию. Поэтому способ, используемый на некоторых станциях метрополитена, – расположение точек остановки на возвышенностях, что позволяет разгоняться за счет запаса потенциальной энергии и замедляться за счет подъема, – тоже не востребован. Разве что места остановок автобусов традиционно стараются располагать на горках…

Маховик в вакууме

Исторически первой системой рекуперации для машин с ДВС стала система с механическим накоплением энергии во вращающемся маховике. Подобные системы применялись в основном на строительной технике, где крупные вращающиеся части использовались как накопитель энергии, а передача мощности шла через гидравлические или электросистемы.

---

Но область применения такого рода технологий оставалась узкой – в первую очередь это были большие экскаваторы и краны, часто портовые. Сделать систему более компактной и установить на легковой автомобиль просто никому не приходило в голову, любой способ реализации упирался в низкую стоимость энергии и высокую цену устройства.

При цене нефти менее 4 долларов за баррель внедрять нечто подобное на транспорте никому не приходило в голову, и даже после первых нефтяных кризисов запас по модернизации ДВС с лихвой перекрывал потребности в экономии топлива. Компания Volvo даже испытывала систему на модели 260 в 1980 году, но мощность порядка 10 киловатт со стальным маховиком не оправдали ожиданий, и программа была свернута.

Скачок технологий в 80-е годы позволил создать более эффективные системы накопления энергии на маховике, устранив основную проблему – вероятность взрывного разрушения маховика.

Решили проблему просто: сделали маховик из нитей, которые при разрушении просто его тормозили. А помещение его в вакуумный контейнер и использование газовых подшипников позволило запасать энергию на весьма приличный срок, до нескольких дней, хотя большинство таких систем рассчитаны на короткий цикл работы, от поступления энергии на маховик до ее расходования проходит несколько минут или даже секунд.

Так работает, например, гоночная система KERS в Формуле-1. Есть и практические примеры ее реализации на условно серийных машинах, например на Porsche и Ferrari. Но на практике, скорее всего, распространения такая система не получит. Наряду с такими достоинствами, как очень высокая емкость и большая мощность накопления, в числе недостатков останутся и гироскопический эффект, и довольно высокие потери как в приводе, так и в самой подвеске маховика. Как итог – область применения этой технологии так и осталась узкоспецифичной, и пока перспектив к изменению ситуации не видно, развитие чисто электрических методов накопления энергии пока идет лучше, а выдающаяся удельная мощность маховиков-накопителей пока не пригодилась.

---

---

Потенциальное преимущество в надежности системы тоже вряд ли будет востребовано, надежность и простота сейчас не в почете. Единственным действительно перспективным и массовым направлением для данной технологии остаются автобусы. Например, Optare Solo с маховичным накопителем FlyBus или развозные грузовики и мусоровозы, делающие остановки через каждые несколько сотен метров. Система FlyBus или FlyBrid в версии «для всех» сделана инжиниринговой компанией Rikardo в сотрудничестве с компанией Torotrak, разработчиком тороидальных вариаторов большой мощности.

И тут снова на горизонте появляется шведская компания. В версии, которую использовали на Volvo S60 в 2011 году, мощность системы составила 80 киловатт, масса – 60 килограммов, а обороты маховика – порядка 60 тысяч оборотов в минуту. Судя по этим показателям, вполне возможен рост мощности системы до «спортивных» величин, ведь обороты роторов могут быть даже выше 100 тысяч в минуту, но опять же, судя по отсутствию гибрида в модельной гамме компании, эксперименты с легковыми машинами сочли неудачными.

Жидкость и газ под давлением

Несколько перспективнее выглядит система пневмогидравлической рекуперации, наиболее известной у нас как Peugeot Hybrid Air. Она является хорошо отработанной схемой, хотя реально существующие с ней машины не так уж широко известны. Это в первую очередь… мусоровозы.

---

---

Десятки машин с системой Bosch и Eaton уже более десяти лет эксплуатируются в США, и их гибридный привод проявил себя как надежный и недорогой. Суть работы такой установки заключается в возможностях гидромотора, который при торможении закачивает рабочую жидкость в большой гидроаккумулятор – трубу со сжатым газом. При разгоне машины газ вытесняет жидкость, жидкость крутит тот же гидромотор и помогает экономить топливо. В системе нет дорогих аккумуляторов, и ресурс ее очень велик. Мощность гидромоторов тоже велика, а стоимость, наоборот, крайне низкая.

Одна загвоздка: гидроаккумулятор имеет большие габариты и массу, и реально его энергии хватает на один-два цикла разгона и торможения, пробег без включения ДВС составляет всего пару километров для легковой машины и сотни метров для грузовика. При использовании на автобусах или мусоровозах подобная система позволяет полностью отказаться от использования традиционных тормозных механизмов, гидромотор может замедлить машину вплоть до полной остановки. В этом пневмогидравлический рекуператор даже превосходит электрические системы, те при малой скорости вращения колес уже не эффективны.

Дополнительным плюсом является возможность запасти энергию надолго, на часы и дни. В отличие от маховиков, которые уже через десятки минут теряют солидную часть запасенной мощности. К сожалению, масштабные планы компании Peugeot были прохладно восприняты новыми акционерами из китайской Dongfeng, а также партнерами по разработке системы из Ford. Но судя по новостям, именно китайские грузовики Dongfeng могут оказаться следующими массовыми носителями этой технологии.

Электроторможение с рекуперацией

Главным конкурентом этих безусловно интересных, но обладающих множеством ограничений схем выступает уже классическая электрическая схема с электромотором, аккумуляторами или суперконденсаторами.

Обычное электрическое торможение и рекуперация хороши уже тем, что используются на железной дороге около 60 лет и отработаны до мелочей. Все конструктивные схемы с синхронными, асинхронными и коллекторными двигателями давно известны и рассчитаны. Энергия передается обратно в питающую сеть, запасается в аккумуляторы или суперконденсаторы и может быть использована через длительное время.

Основная беда электрических тормозов в том, что они плохо сочетаются с ДВС, и для эффективного использования электроэнергии пришлось совместить обычный двигатель внутреннего сгорания и всю атрибутику электромобиля – аккумуляторы и тяговый электродвигатель – в одном механизме. Получившиеся гибриды обычно так и называют просто «гибридами». И несмотря на сложность и высокую массу такой схемы, в данный момент она является единственной серийно использующейся в легковом автомобилестроении и уже весьма популярной.

Гибриды на данный момент оказываются самым перспективным направлением развития автомобилей с точки зрения снижения расхода топлива, а прогресс в создании аккумуляторных батарей и развитие так называемых «подзаряжаемых гибридов», по сути являющихся промежуточным звеном между чистыми электромобилями и гибридами, делает их важным элементом в эволюции персонального автотранспорта.

В 1997 году вышла первая серийная Toyota Prius, которая остается на данный момент самой популярной гибридной машиной и законодателем мод в своем классе. В ее схеме приняли решение использовать электромоторы малой мощности и недорогую никель-металлгидридную аккумуляторную батарею также малой мощности, а для компенсации этих недостатков наделили машину очень сложной трансмиссией со множеством режимов работы ДВС, электродвигателя и генератора. Успех этой схемы сильно повлиял на развитие подобных технологий у других производителей. Сейчас число моделей машин с гибридным приводом перевалило за два десятка.

---

---

Основной сложностью для электрического торможения на автономной машине по-прежнему остается ограничение по току зарядки аккумуляторной батареи. Она просто не может быстро «впитать» в себя всю ту энергию, которую способны произвести электродвигатели.

Сложность наращивания мощности системы электрической рекуперации тоже нужно отнести к основным недостаткам схемы. Да и повышение мощности электродвигателей и преобразователей дается дорого, особенно если их масса должна быть минимальна, а КПД максимальным. Но преимущества перевешивают недостатки, и количество гибридов множится. Постепенно растет мощность электромоторов, а значит и тормозная мощность таких систем. Аккумуляторы на новых проектах используются в основном литий-ионные, способные запасать значительно больше энергии и заряжающиеся во много раз быстрее, становятся мощнее и электродвигатели.

И конечно же, электрическое торможение применяется и на «чистых» электромобилях, ведь это позволяет значительно увеличить их запас хода. Да и ресурс тормозных механизмов это увеличивает. Мы уже убедились на практике, что рекуперативное торможение на Tesla с ее мощными электромоторами и аккумуляторами работает намного эффективнее, чем на более слабых гибридах, позволяя использовать механические тормоза только при наиболее быстром замедлении. В последствии же электроторможение позволит вовсе отказаться от дисковых тормозов на машинах, и надеюсь, мы это время еще увидим.

---

Читайте также:

---

практика

 

Новые статьи

Статьи / Сделано в гараже: угадываем лучшие самодельные автомобили СССР Дефицит автомобилей в СССР в сочетании с высоким уровнем технического образования когда-то привели к возникновению такого уникального явления, как самодельные автомобили. Действительно, если… 435 0 2 01.10.2022

Статьи / Практика Майонез в расширительном бачке: так ли опасна эмульсия в системе охлаждения Нет, наверное, смысла говорить о том, сколько паники способна вызвать эмульсия, которую автовладелец может однажды обнаружить на крышке маслозаливной горловины, в расширительном бачке или пр. .. 347 0 2 30.09.2022

Статьи / Шины и диски Правда или действие: стоит ли ремонтировать шины при помощи жгута Ремонт шины при помощи жгута сродни игре «правда или действие». «Правда» говорит о ненадежности и порой даже опасности экспресс-ремонта колес своими руками. Ну а «действие» позволяет рискнут… 1076 0 1 29.09.2022

Популярные тест-драйвы

Тест-драйвы / Тест-драйв Haval Dargo против Mitsubishi Outlander: собака лает, чужестранец идет В дилерском центре Haval на юге Москвы жизнь кипит: покупатели разглядывают машины, общаются с менеджерами и подписывают какие-то бумаги. Пока я ждал выдачи тестового Dargo, такой же кроссов… 11907 7 115 13.09.2022

Тест-драйвы / Тест-драйв Мотор от Mercedes, эмблема от Renault, сборка от Dacia: тест-драйв европейского Logan 1,0 Казалось бы, что нового можно рассказать про Renault Logan второго поколения, известный каждому российскому таксисту, что называется, вдоль и поперёк? Однако конкретно в этом автомобиле есть… 10625 10 41 13.08.2022

Тест-драйвы / Тест-драйв Geely Coolray против Haval Jolion: бесплатный сыр? Если бы! Хотите купить сегодня  машину с полноценной гарантией, в кредит по адекватной ставке, без диких дилерских накруток? Сейчас это та еще задачка, ведь полноценную цепочку «представительство – з. .. 7522 25 30 10.08.2022

Что такое рекуперация торможения в электромобилях

Вопрос об экономии топлива, потребляемого современными автомобилями, в наши дни становится все более актуальным. Одним из эффективных способов решения этой непростой задачи является система рекуперации энергии при торможении.

Тормоза являются очень важной частью любого автомобиля. От их исправной работы во многом зависит безопасность движения. Однако, редко кто из водителей задумывался, насколько много энергии расходуется «впустую» при торможении. От трения тормозных колодок о диски выделяется значительное количество тепла, которое просто уходит на обогрев окружающего воздуха. А что если эту энергию аккумулировать и использовать повторно? Все возможно и процесс этот называется рекуперацией (то есть, частичный возврат энергии). Такие системы уже довольно давно устанавливают при производстве «гибридов» и электромобилей. В нашей обзорной статье мы постараемся кратко рассказать о разнообразных способах рекуперации.

Разновидности систем рекуперации энергии

По способу возврата энергии торможения различают три основных разновидности таких систем:

• электрические;
• механические;
• гидравлические.

Первые в настоящее время достаточно широко применяют на обычных легковых автомобилях (в основном, гибридных и электрических). Вторые используют только для спортивных болидов. Третьи в последнее время находят применение на большегрузных коммерческих грузовиках и городских автобусах.

Система рекуперации на «гибридах» и электромобилях

На данных автомобилях устанавливают электрические системы возврата энергии. Как это работает? Сначала немного теории. Любой электродвигатель постоянного тока при подаче на него напряжения начинает вращаться и работать как мотор. Если же раскрутить его вал механическим способом, то на клеммах вырабатывается напряжение. То есть, электромотор может выполнять одновременно две функции: в первом случае двигателя, а во втором генератора. Этот принцип и лег в основу электрических систем рекуперации энергии, который с успехом реализуют на электро- и гибридных автомобилях. Ведь и те и другие изначально оборудованы электродвигателями, которые довольно просто перевести в режим генератора. Принцип работы таких систем достаточно прост:

• При наборе скорости (то есть при нажатии на педаль газа) электродвигатель питается от аккумуляторной батареи и передает через трансмиссию вращательный момент на колеса автомобиля.
• В момент торможения встроенная электроника переключает его в режим генератора.
• Усилие, необходимое для его «раскручивания» замедляет вращение трансмиссии и способствует процессу остановки транспортного средства.
• Вырабатываемое мотором/генератором напряжение через специальный контроллер подзаряжает аккумуляторную батарею. То есть, часть энергии удается возвратить для ее последующего использования.

Важно! Естественно, при экстренном торможении рекуперативная система не может резко остановить автомобиль. Вследствие этого полностью отказываться от привычных конвекционных тормозов нельзя. Поэтому в зависимости от степени нажатия на педаль тормоза встроенный компьютер «принимает решение» и подключает в помощь к рекуперативному торможению стандартную тормозную систему автомобиля.

Достоинствами применения электрических систем рекуперации энергии являются:

• для электромобилей – увеличение автономности без очередной подзарядки аккумуляторных батарей;
• для гибридных транспортных средств – снижение расхода топлива.

Система рекуперации на автомобилях со «Старт-Стопом»

Любому автомобилисту известно, что при запуске двигателя происходит наибольший расход энергии аккумулятора. Транспортные средства, оборудованные системой «Старт-Стоп», отличаются тем, что после каждой остановки мотор автоматически глушится и потом при возобновлении движения заводится. То есть, батарея быстро теряет свою емкость и «требует» подзарядки. А времени, чтобы это сделать (с помощью штатного генератора) в условиях коротких пробегов и частых остановок на светофорах и в пробках, может просто не хватить. И вот тут электрическая система рекуперации смогла бы обеспечить дополнительный заряд аккумулятора. Существенным минусом ее применения на автомобилях «Старт-Стоп» является удорожание самого транспортного средства за счет установки специального генератора (подключаемого непосредственно к трансмиссии в момент торможения) и усложнение всей электронной «начинки».

SMART системы рекуперации

Как работает эта так называемая «умная» система? При разгоне транспортного средства, когда двигатель испытывает повышенные нагрузки, происходит отключение штатного генератора. Это позволяет мотору быстрее набрать обороты и израсходовать меньше топлива. При торможении генератор включается в работу и происходит рекуперация энергии. В процессе движения электроника «отслеживает» величину емкости батареи. При ее уменьшении (до 75% от номинальной) автоматически включает генератор, чтобы произвести подзарядку аккумулятора.

Система рекуперации с накопительным конденсатором

Период торможения автомобиля длится достаточно короткое время. Поэтому из-за технологических особенностей устройства современных аккумуляторных батарей (а вернее химических процессов, происходящих при их подзарядке) сохранить большое количество энергии в них довольно трудно. Компания Mazda разработала систему рекуперации с использованием накопительного конденсатора. В процессе торможения специальный генератор с напряжением 12÷25 В за короткий отрезок времени заряжает емкость. Далее накопленная энергия через конвертор (DC/DC) преобразуется в привычные 12 В и поступает либо на различные потребители (кондиционер, CD-плейер и так далее), либо подзаряжает штатную аккумуляторную батарею. По утверждению производителя экономия топлива составляет не менее 10%.

Механическая рекуперация

Механический способ рекуперации кинетической энергии:

• В момент торможения специальный маховик, установленный в заполненном вакуумом кожухе (для снижения потерь от трения), раскручивается до значительных оборотов (50000÷70000 об/мин).
• При старте энергия от вращающегося маховика передается на колеса автомобиля в течение нескольких секунд и «помогает» двигателю «разогнать» авто до нужной скорости. Это приводит к тому, что в момент трогания с места автомобиль получает дополнительные 70÷80 лс мощности.

Для информации! Экспериментальный прототип Volvo S60 с карбоновым маховиком Ø=20 см и весом всего 6 кг) разгонялся до скорости в 100 км/час всего за 5,5 сек. При испытаниях в так называемом городском цикле (с большим количеством остановок) экономия топлива составила 25% (по сравнению с базовой комплектацией).

В настоящее время такой вид рекуперации энергии нашел свое практическое применение только в болидах Формулы-1, а также в эксклюзивных моделях от Porsche и Ferrari. Но инженеры-автомобилестроители считают, что в будущем такие системы могут быть установлены и на обычных городских легковых автомобилях.

Гидравлическая система рекуперации

Автомобиль с гидравлической системой рекуперации энергии оборудован специальным мотором-помпой и двумя гидро аккумуляторами (низкого и высокого давления). Принцип работы:

• При нажатии на педаль тормоза помпа подключается к трансмиссии автомобиля и перекачивает жидкость из гидро аккумулятора низкого давления в баллон, заполненный газообразным азотом (который является своего рода накопителем энергии). Газ при этом сжимается и давление в емкости повышается. Усилие, необходимое для работы помпы замедляет движение автомобиля и «помогает» его остановить.
• До тех пор, пока водитель снова не нажмет на педаль газа, жидкость остается под давлением в аккумуляторе. После этого она поступает в мотор-помпу и передает (через трансмиссию) сохраненную энергию на колеса автомобиля.

Разработчики утверждают, что использование таких систем рекуперации позволяет «вернуть» в автомобиль до 80% энергии, обычно затрачиваемой «впустую» при торможении. Однако значительные размеры и вес дополнительного оборудования, которое необходимо установить на автомобиль для реализации такой системы рекуперативного торможения, ограничивают ее применение. Поэтому в настоящее время ее используют только на большегрузных транспортных средствах и общественном городском транспорте, работающим в режиме частых остановок и возобновления движения.

Рекуперативный тормоз для электромобилей и гибридов

Создано 26.02.2010 13:28

Автор: Александр Компанеец

В связи с последними событиями, а именно, отзывом компанией Toyota двух моделей автомобилей с гибридной установкой Toyota Prius 2010 и Lexus HS250h, у которых обнаружились проблемы с тормозной системой (да, да с Тойотой творится что-то неладное, сначала отозвали 8 миллионов автомобилей с двигателем внутреннего сгорания из-за проблем с педалью газа), многие люди задаются правомерным вопросом: а как в действительности работает регенеративный тормоз, который используется в автомобилях с гибридной и электрической силовыми установками.  

Практически все современные гибридные автомобили, такие как Toyota, Ford и General Motors все используют электрогидравлические тормозные системы, в которых передача тормозного усилия от педали тормоза полностью доверено электронике.

Каждый производитель автомобилей с гибридной установкой использует свои собственные разработки при создании рекуперативных тормозов, но общие принципы функционирования этих тормозных систем остаются неизменными.

Давайте немного отклонимся от темы и вспомним, куда девается кинетическая энергия самого обычного автомобиля в момент торможения. В момент торможения металлические тормозные колодки прижимаются к металлическому тормозному диску, закрепленному на оси автомобиля, тем самым создавая трение, которое и приводит к замедлению вращения колеса. При этом вся кинетическая энергия полуторатонной махины несущейся со скоростью, допустим, в 100 км/ч превращается в тепло, то есть бесследно и безвозвратно теряется в атмосфере нашей замечательной планеты.

Наличие мощной электрической подсистемы в гибридных, и тем более электромобилях, делает оправданными усилия по возврату и повторному использованию энергии торможения экипажа. В этих автомобилях используются очень емкие аккумуляторы, которые позволяют сохранять избыточную энергию и повторно ее использовать. Экономия получается настолько заметной, что на сегодняшний день трудно найти электромобиль, не использующий рекуперативные тормоза, рекуперативный тормоз используется в широком ряде современных электромобилей, таких как Nissan Leaf, Chevrolet Volt, Mitsubishi i-MiEV и других.

Итак, повторим, в привычном автомобиле используется гидравлическое давление для того, чтобы создать силу трения в барабанном или дисковом тормозе и превратить энергию кинетическую в энергию тепловую. Это давление создается водителем в момент нажатия педали тормоза, которое обычно усиливается вспомогательной системой для уменьшения прилагаемого усилия. Таким образом, ускорение замедления автомобиля пропорционально усилию давления ноги на педаль тормоза. Все просто и надежно.

Когда же мы пытаемся сберечь энергию торможения для дальнейшего использования, то нам приходится иметь дело с двумя системами торможения. Первой вступает в действие рекуперативная система, то есть вместо классического тормозного механизма в виде диска или барабана выступает компактный электрогенератор, который на первом этапе торможения, когда скорость вращения колес  еще достаточно высока, преобразует энергию вращения колеса в электроэнергию и тем самым создает тормозное усилие на колесе. Вторым эшелоном идет более эффективное, с точки зрения замедления автомобиля до нулевой скорости, торможение с использованием трения.

Согласованием действий двух тормозных подсистем гидравлической и электрической занимается специальный  электронный блок, который выступает посредником между водителем, давящим на педаль тормоза, и электрогидравлической системой торможения. Таким образом, теряется прямая связь водителя с тормозами, и задача этой электронной системы сделать так чтобы водитель этого не заметил. Системе управления тормозами приходится постоянно определять, каково должно быть ускорение замедления в ответ на нажатие педали пользователем, и какую систему в какой пропорции задействовать, чтобы и энергию максимально сберечь и сделать замедление пропорциональным усилию, прилагаемому к педали тормоза. Например, водитель утапливает педаль тормоза на половину, у системы есть выбор: приложить тормозное усилие к тормозным дисками или создать тормозящий момент в генераторе и получить электроэнергию для подзарядки аккумуляторов.

Вот такие непростые задачи приходится решать «тормозному» компьютеру в сотые доли секунды, так как промедление здесь смерти подобно, как сказал бы классик. Для этой цели используется целый ряд датчиков и сенсоров , призванных быстро определять действия и предугадывать намерения водителя.

В то же время, система постоянно отслеживает скорость вращения колес, используя те же сенсоры, которые отвечают за работу антиблокировочной  системы (ABS) . Эта информация используется для определения типа поверхности, по которой движется автомобиль, будь-то снег, лед, гравий или сухой асфальт. Изменение скорости вращения колеса может снабдить бортовой компьютер массой полезной информации о природе дорожного покрытия, но, как это обычно бывает,  этой информации не всегда достаточно. Именно о торможении на сложных участках и идет речь, так как намерения водителя могут не соответствовать реальной дорожной обстановке.

Например, если намерения водителя быстро затормозить на скользкой поверхности превышают физические возможности системы «автомобиль-дорожное покрытие», то «тормозной» компьютер должен уменьшить силу торможения до максимально допустимой дабы избежать скольжения. То есть, как только электронная система сопоставляет пожелания водителя  и возможности для торможения дорожного покрытия, она выдает расчетное гидравлическое давление на фрикционные тормоза и необходимую нагрузку по зарядке батарей на рекуперативные.

Поскольку мы говорим о гибридных и электрических автомобилях, где экономия энергии является главным приоритетом, система торможения всегда старается вернуть максимум энергии в аккумуляторные батареи, если это возможно. Рекуперативное торможение имеет еще два существенных ограничения. Первое – особенность современных аккумуляторов такова, что их подзарядка может происходить только при определенных значениях тока и напряжения, что несколько ограничивает диапазон использования регенерации энергии с помощью рекуперации. Второе —  невозможно заряжать полностью заряженную батарею. Второе замечание не так существенно для электромобилей, так как рекуперация для них – это единственный способ подзарядки на ходу, в отличие от гибридов, которые подзаряжаются от собственного двигателя внутреннего сгорания.

Продолжим наши изыскания. Количество тормозного момента, создаваемого рекуперативным тормозом, довольно просто вычисляется и пропорционален напряжению на выходе генератора. Управляющая тормозами система вычитает тормозящий момент, создаваемый регенерацией, из желаемого тормозящего момента, чтобы получить количество тормозящего момента для фрикционной тормозной системы. Здесь и возникает трудность.

В этих электрогидравлических системах давление на фрикционные тормоза лишь частично зависит от давления водителя на педаль, из-за этого система должна использовать достаточно сложную математическую модель для расчета отношения рекуперативного и фрикционного торможения.

При этом при всей простоте и надежности фрикционных тормозов их характеристики могут со временем изменяться, часто они могут изменяться за короткий промежуток времени. Вся проблема в том, что эффективность фрикционного тормоза зависит от силы трения между двумя движущимися поверхностями, в случае дисковых тормозов, это тормозной диск и тормозные колодки. Сила трения может сильно меняться, например, из-за температуры тормозного диска, а он, как известно очень сильно нагревается при торможении. Не верите? Спуститесь на автомобиле с Ай-Петри  и пощупайте (я щупал) колесные диски, но ни в коем случае не трогайте дисковые тормоза – получите ожог! Второй фактор, влияющий на эффективность фрикционного тормоза – влажность. Тонкая пленка воды на тормозном диске значительно уменьшает силу трения, и Вы можете это почувствовать, проехав по глубокой луже. Недаром опытные водители советуют несколько раз нажать тормоз для просушки после проезда водных преград. Третье – тормозные диски и колодки со временем изнашиваются и меняют свои тормозящие свойства.

В случае классического автомобиля, водитель имеет прямую пропорциональную связь между педалью тормоза и колодками, что позволяет ему мгновенно реагировать на изменившуюся ситуацию, дополнительным усилием на педаль тормоза. В то время как в управляющей системе рекуперативных тормозов необходимо использовать сложные адоптирующиеся алгоритмы для оценки всех изменяющихся параметров тормозной системы, и так же как и система определения качества дорожной поверхности, эта система далека от совершенства.

Инженеры проводят тысячи часов, тестируя и усовершенствуя алгоритмы работы систем управления торможением, чтобы сделать их быстрыми и надежными. Это еще одна причина того, что гибридные автомобили так медленно появляются на рынке.

Какая же проблема возникла в автомобиле Toyota Prius, самом известном гибридном автомобиле в мире? Нужно осознавать тот факт, что возможности регенерации энергии на малых скоростях весьма ограничены и, соответственно, тормозящий момент на малых скоростях падает даже, если водитель не меняет положение ноги на педали тормоза. Добавьте к этому ошибочную переоценку тормозного момента, создаваемого фрикционным тормозом, и вы получите ощутимую потерю замедления. Есть еще и третий момент, который влияет на увеличение ошибки системы. На ухабистой дороге, на малой скорости попадание колеса на кочку или ямку может привести к ошибке в определении скорости вращения колеса, что может повлечь команду системы управления на снижение тормозного усилия.

Эти факторы, кажется, не могут значительно повлиять на тормозящие способности автомобиля, но в реальном мире это может привести к увеличению тормозного пути автомобиля на каких-то 30-60 см. Мелочь? Возможно это так, но в плотном городском трафике это может привести к весьма неприятным последствиям. Так что соблюдайте безопасную дистанцию, господа!

Источник: www.facepla.net

 

• lexus
• prius
• toyota
• гибрид
• регенрация
• рекуперативный
• тормоз

Регенеративное торможение: преимущества, недостатки и принцип работы Если это так, вы находитесь в правильном месте.

В этом руководстве мы расскажем, что такое рекуперативное торможение, а также его преимущества и недостатки.

Что такое рекуперативное торможение и как оно работает?

Рекуперативное торможение — это механизм, используемый в большинстве гибридных и полностью электрических транспортных средств. Он улавливает кинетическую энергию торможения и преобразует ее в электрическую энергию, которая заряжает высоковольтную аккумуляторную батарею автомобиля. Рекуперативное торможение также замедляет автомобиль, что помогает использовать традиционные тормоза.

В обычной тормозной системе автомобиль замедляется из-за трения между тормозными колодками и дисками. Но эта система крайне неэффективна, когда речь идет об экономии энергии. Почти вся кинетическая энергия, движущая ваш автомобиль вперед, теряется в виде тепла, когда вы нажимаете на тормоз. Это очень много потраченной энергии!

Рекуперативное торможение решает эту проблему, регенерируя более 70% кинетической энергии, которая в противном случае была бы потеряна при торможении. Количество восстановленной энергии зависит от модели вашего автомобиля и стиля вождения.

Как рекуперативное торможение обеспечивает электричество?

Рекуперативное торможение превращает кинетическую энергию в электричество, обращая вспять процесс, движущий автомобиль вперед. В электромобилях трансмиссия питается от аккумуляторной батареи, которая питает двигатель (или двигатели), создавая крутящий момент — силу вращения — на колесах. Другими словами, электрическая энергия батареи становится механической энергией, которая вращает колеса.

При рекуперативном торможении энергия вращающихся колес используется для изменения направления электрического тока — от электродвигателя (двигателей) к аккумулятору. Все, что вам нужно сделать, это убрать ногу с педали акселератора или, в некоторых случаях, нажать на педаль тормоза, чтобы активировать рекуперативное торможение. Электродвигатель не только действует как электрический генератор, но также помогает замедлить движение автомобиля, поскольку энергия потребляется колесами, когда они вращают вал в электродвигателе.

Преимущества и недостатки рекуперативного торможения 

Преимущества рекуперативного торможения 

Как вы понимаете, захват и повторное использование большего количества энергии от торможения имеет реальные преимущества для эффективности вашего автомобиля. Кроме того, это означает меньший износ тормозов. Вот самые большие преимущества рекуперативного торможения:

Тормозные колодки и роторы могут служить дольше

Несмотря на то, что рекуперативное торможение само по себе обеспечивает большую тормозную силу, электромобили и гибриды также поставляются с обычными гидравлическими тормозами. Однако, поскольку рекуперативное торможение выполняет большую часть работы по замедлению автомобиля, тормозные колодки и роторы используются гораздо реже.

В результате они обычно служат намного дольше между обслуживаниями, что может помочь водителям сэкономить на затратах на техническое обслуживание. При этом по-прежнему важно регулярно проверять тормоза, и регулярные проверки могут потребоваться в рамках графика технического обслуживания, рекомендованного производителем. Просто принесите свой гибридный или электрический автомобиль в Tyres Plus для быстрой и удобной проверки.

Возможности увеличенного запаса хода для электромобилей

Улавливание энергии торможения и отправка ее обратно в аккумуляторную батарею вашего электромобиля может увеличить запас хода. Оценки показывают, что рекуперативное торможение потенциально может увеличить запас хода на сотни миль в течение года. Это означает меньше времени, затрачиваемого на зарядку, и больше времени на то, чтобы добраться туда, куда вам нужно.

Когда зарядные станции все еще находятся далеко друг от друга во многих районах, каждая миля на счету. Кроме того, когда вы подключаетесь к электросети реже, вы помогаете сократить выбросы от поставщиков электроэнергии, работающих на угле и газе.

Лучшая топливная экономичность для гибридов

Хотя гибриды по-прежнему имеют двигатели внутреннего сгорания под капотом, они предназначены для максимально возможного использования электродвигателя. Регенеративное торможение помогает поддерживать заряд аккумуляторной батареи, поэтому водителям не приходится так часто полагаться на свои двигатели, что помогает им снизить расход топлива и сэкономить деньги.

Недостатки системы рекуперативного торможения

Хотя плюсы рекуперативного торможения определенно перевешивают минусы, совершенных технологий не существует. Вот несколько случаев, когда рекуперативное торможение не работает:

Может быть менее эффективным на более низких скоростях

Движение на более низких скоростях означает, что ваш автомобиль имеет меньшую кинетическую энергию и требует меньшего тормозного усилия. В результате система рекуперативного торможения потребляет меньше энергии и не снабжает аккумуляторную батарею большим зарядом. Некоторые производители транспортных средств также считают, что в некоторых ситуациях торможение накатом может перевешивать преимущества рекуперативного торможения.

Педаль тормоза может ощущаться по-разному

Во время вождения вы должны быть уверены, что ваша педаль тормоза работает. Хотя педали тормоза на гибридных и электрических транспортных средствах, безусловно, функционируют, они могут ощущаться иначе, чем вы привыкли.

Возможно, вы на мгновение перестанете реагировать или педаль нажимается не так плавно, как вы ожидаете. В некоторых случаях вам может понадобиться по-другому модулировать педаль.

Хорошей новостью является то, что это изменение ощущения педали тормоза стало меньшей проблемой, чем раньше. Новые гибридные модели и модели EV имеют более чувствительные педали тормоза, которые ощущаются так же, как и любой набор обычных тормозов.

Потенциально меньшая тормозная сила

Хотя рекуперативное торможение работает очень хорошо в большинстве ситуаций торможения, когда вы постепенно останавливаетесь, оно может не обеспечивать такой же уровень тормозной силы, как обычные тормоза. Это означает, что водителям гибридов и электромобилей, возможно, придется сильнее нажимать на тормоза, чтобы добиться такой же эффективности.

Однако эта проблема также решается с появлением новых систем рекуперативного торможения. В более поздних моделях автомобилей вы можете вообще не заметить разницы в тормозной способности.

Доверьте шинам Plus правильное обслуживание вашего гибрида или электромобиля

Рекуперативное торможение не только помогает экономить энергию, но и может сэкономить ваши деньги на ремонте тормозов в долгосрочной перспективе. Однако, как и любому стандартному газовому транспортному средству, электромобилям время от времени требуется небольшая осторожность. Если вам нужно общее техническое обслуживание или другие услуги для вашей поездки, доверьте Tyres Plus правильное выполнение работы — с первого раза.

Рекуперативное торможение — Energy Education

Рис. 1. Рекуперативное торможение. ^[1]

Системы рекуперативного торможения (RBS) представляют собой тип системы рекуперации кинетической энергии, которая преобразует кинетическую энергию движущегося объекта в потенциальную или накопленную энергию для замедления транспортного средства и, как следствие, увеличения расхода топлива. эффективность. ^[2] Эти системы также называются системами рекуперации кинетической энергии. Существует несколько методов преобразования энергии в RBS, включая пружинный, маховик, электромагнитный и гидравлический. Совсем недавно также появился гибрид RBS с электромагнитным маховиком. Каждый тип RBS использует другой метод преобразования или хранения энергии, что обеспечивает различную эффективность и области применения для каждого типа.

RBS устанавливаются вдоль трансмиссии или крепятся к ведущим колесам транспортного средства, где они тормозят движение колес с помощью магнитных полей или механического крутящего момента. Эти методы торможения движения позволяют генерировать энергию при торможении, в отличие от фрикционных тормозов, которые просто тратят энергию на замедление транспортного средства, превращая кинетическую энергию в тепловую. Из-за максимальной скорости зарядки накопителей энергии тормозное усилие от ДБО ограничено. Следовательно, традиционная фрикционная тормозная система необходима для обеспечения безопасной работы транспортного средства при резком торможении. RBS может снизить расход топлива и снизить общую тормозную нагрузку на фрикционные тормоза автомобиля, уменьшая износ тормозных колодок. ^[3]

RBS используются почти во всех электромобилях и гибридных электромобилях. Кроме того, общественный транспорт, такой как автобусы и сверхскоростные поезда, использует RBS, чтобы уменьшить воздействие транспортного парка на окружающую среду и сэкономить деньги. ^[4]

История

Идея тормоза, который мог бы использовать кинетическую энергию, которую он поглощает, и превращать ее в потенциальную энергию для последующего использования, возникла с конца 1800-х годов. Некоторые из первых попыток использования этой технологии заключались в установке RBS пружинного типа на переднеприводные велосипеды или гужевые извозчики. ^{[5] [6]}

Железная дорога Баку-Тбилиси-Батуми начала применять ДБО в начале 1930-х годов. Это один из примеров раннего использования этой технологии в железнодорожной системе. ^[6]

В 1950-х годах швейцарская компания Oerlikon разработала гиробус, который использовал маховик в качестве метода накопления энергии. Эффекты гироскопического движения автобуса вскоре привели к тому, что его производство было прекращено. ^[7]

В 1967 году компания American Motor Car Company (AMC) создала тормоз с рекуперацией электроэнергии для своего концептуального электромобиля AMC Amitron. Toyota была первым производителем автомобилей, который коммерциализировал технологию RBS в своих гибридных автомобилях серии Prius. ^[6]

С тех пор RBS стали использоваться почти во всех электрических и гибридных автомобилях, а также в некоторых автомобилях с бензиновым двигателем.

Методы преобразования и хранения энергии

Существует несколько методов преобразования энергии в ДБО, включая пружинный, маховик, электромагнитный и гидравлический. Совсем недавно также появился гибрид RBS с электромагнитным маховиком. Каждый тип RBS использует другой метод преобразования или хранения энергии, что обеспечивает различную эффективность и области применения для каждого типа. В настоящее время наиболее часто используемым типом является электромагнитная система. ^[8]

Электромагнитный

В электромагнитной системе приводной вал транспортных средств соединен с электрическим генератором, который использует магнитные поля для ограничения вращения приводного вала, замедления транспортного средства и выработки электроэнергии. В случае с электрическими и гибридными транспортными средствами вырабатываемая электроэнергия направляется в аккумуляторы, обеспечивая их подзарядку. В транспортных средствах, работающих на газе, электричество можно использовать для питания автомобильной электроники или направить в аккумулятор, где оно впоследствии может быть использовано для придания автомобилю дополнительной мощности. Эта техника в настоящее время используется в некоторых гоночных автомобилях Le Mans Prototype. ^[9]

Маховик

В RBS с маховиком система собирает кинетическую энергию транспортного средства для вращения маховика, который соединен с приводным валом через трансмиссию и коробку передач. Затем вращающийся маховик может передавать крутящий момент на приводной вал, увеличивая мощность автомобиля.

Электромаховик

Электромаховик Регенеративный тормоз представляет собой гибридную модель электромагнитного и маховикового РБС. Он разделяет основные методы выработки электроэнергии с электромагнитной системой; однако энергия хранится в маховике, а не в батареях. В этом смысле маховик служит механической батареей, в которой можно хранить и восстанавливать электрическую энергию. ^[10] Из-за долговечности маховиковых батарей по сравнению с литий-ионными батареями, RBS с электрическим маховиком является более экономичным методом хранения электроэнергии. ^[11]

Пружина

Подпружиненная система рекуперативного торможения обычно используется на транспортных средствах с приводом от человека, таких как велосипеды или инвалидные коляски. В пружинном RBS катушка или пружина наматывается вокруг конуса во время торможения для накопления энергии в виде упругого потенциала. Затем потенциал можно вернуть, чтобы помочь водителю при движении в гору или по пересеченной местности. ^[12]

Гидравлический

Гидравлический RBS замедляет автомобиль, вырабатывая электричество, которое затем используется для сжатия жидкости. В качестве рабочего тела часто выбирают газообразный азот. Гидравлические RBS обладают самой большой способностью накопления энергии среди всех систем, поскольку сжатая жидкость не рассеивает энергию с течением времени. Однако сжатие газа насосом является медленным процессом и сильно ограничивает мощность гидравлической РБС.

Применение

Гибридные и электрические автомобили

В современных гибридных и электрических автомобилях используется электрический двигатель, что делает применение рекуперативного торможения очень простым и эффективным. В подавляющем большинстве этих автомобилей трансмиссия автомобиля настроена таким образом, что, когда водитель нажимает на тормоз, электродвигатель реверсирует и оказывает сопротивление колесам, а не мощность. Сопротивление, прикладываемое к колесам, передается на электродвигатель, где оно используется для подзарядки батарей.

Для производителей высокопроизводительных электромобилей очень важно улучшить ощущение автомобиля. Многие клиенты поддерживают электрические суперкары, но против их покупки из-за отсутствия ощущения высокой производительности. Одним из важных аспектов этого ощущения является торможение двигателем. В стандартном двигателе внутреннего сгорания, когда на двигатель не подается мощность, естественное трение внутри двигателя замедляет движение автомобиля. В электромобилях эта сила трения не действует; однако автомобильные компании, такие как Mercedes и Porsche, начали использовать системы рекуперативного торможения, чтобы дать водителю такое же ощущение автомобиля, работающего на газе, при рекуперации энергии для аккумуляторов. ^[13]

Автогонки

В 2009 году Формула-1 (распространенный тип гоночных автомобилей) представила систему рекуперативного торможения, называемую системой рекуперации кинетической энергии (KERS). Поначалу внедрение системы было медленным, и в сезоне 2010 года ее не использовали команды; однако усовершенствования системы в сезоне 2011 года сделали ее чрезвычайно полезной для автомобилей, и почти все команды приняли ту или иную форму системы. В автомобилях Формулы-1 для накопления энергии при торможении используется система с четырьмя маховиками или электрический генератор. Эта накопленная энергия может быть использована водителем путем нажатия кнопки на рулевом колесе. FIA ограничивает использование до 6,67 секунды на круг, в течение которых система дает автомобилю дополнительные 81 л.с. ^[14]

Ограничения

Из-за максимальной скорости перезарядки цепи и емкости аккумулятора тормозное усилие от ДБС электромагнитного типа всегда ограничено. Следовательно, для преобразования избыточной энергии транспортного средства требуется традиционная фрикционная тормозная система. Фрикционный тормоз также может предотвратить потерю тормозной способности в случае выхода из строя RBS.

RBS можно устанавливать только на ведущие колеса, так как для рекуперации энергии требуется трансмиссия. Отработанное тепло существенно не уменьшается, если только автомобиль не является полноприводной моделью.

Установка RBS на транспортное средство означает увеличение его снаряженной массы. Хотя RBS может улучшить экономию топлива в условиях движения с частыми остановками, это может отрицательно сказаться на расходе топлива во время движения по шоссе.

В конструкции ДБО используются различные датчики и логические блоки управления для регулирования работы ДБО.
Не следует пренебрегать проблемой надежности этих электрических частей. ^[15]

Для дальнейшего чтения

Для получения дополнительной информации см. соответствующие страницы ниже:

• Система рекуперации кинетической энергии
• Топливная эффективность
• Крутящий момент
• Трансмиссия (там есть забавное видео, объясняющее дифференциалы)
• Приводной вал
• Или просмотрите случайную страницу

Ссылка

1. ↑ Wikimedia Commons. (3 октября 2015 г.). Flybird Systems KERS [онлайн]. Доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8e/Flybrid_Systems_Kinetic_Energy_Recovery_System.jpg
2. ↑ М. Боди и К. Маджид, «Метод рекуперативного торможения», 5,707,1151998.
3. ↑ Robert Bosch GmbH, «Регенеративное торможение Активная безопасность — системы рекуперативного торможения», Bosch Automotive Technology. [Онлайн]. Доступно: http://www.bosch-automotivetechnology.com/en/de/component/SF_PC_AS_Regenerative-Braking-Systems_SF_PC_Active-Safety_2575.html. [Доступ: 27 октября 2013 г.].
4. ↑ Р. Чикурель, «Компромиссное решение для рекуперации энергии при торможении транспортных средств», Energy, vol. 24, нет. 12, стр. 1029–1034, январь 1999 г.
5. ↑ Б. РИДЕР, «Рекуперативная тормозная система для велосипедов», 2340641880.
6. ↑ ^{6.0 6.1 6.2} У. В. Кларк II и Г. Кук, Глобальные энергетические инновации: почему Америка должна лидировать. Прегер, 2011.
7. ↑ Дж. Хэмпл, «Концепция гиробуса с механическим приводом», Пер. трансп. наук, вып. 6, нет. 1, стр. 27–38, январь 2013 г.
8. ↑ П. Кларк, Т. Мунир и К. Куллинан, «Сокращение выбросов транспортных средств с помощью рекуперативного торможения», Transp. Рез. Часть D Трансп. Окружающая среда., том. 15, нет. 3, стр. 160–167, май 2010 г.
9. ↑ «Обзор автомобиля Mercedes-Benz SLS Electric Drive с полным дорожным тестом — BBC Top Gear — BBC Top Gear». [Онлайн]. Доступно: http://www.topgear.com/uk/mercedes-benz/sls/road-test/electric-drive-driven. [Доступ: 02 декабря 2013 г.].
10. ↑ Б. Болунд, Х. Бернхофф и М. Лейон, «Энергия маховика и системы накопления энергии», Renew. Поддерживать. Energy Rev., т. 1, с. 11, нет. 2, стр. 235–258, февраль 2007 г.
11. ↑ Дж. Ли, Э. Мерфи, Дж. Винник и П. . Коль, «Исследования срока службы коммерческих литий-ионных аккумуляторов при быстрой циклической зарядке-разрядке», J. Power Sources, vol. 102, нет. 1–2, стр. 294–301, декабрь 2001 г.
12. ↑ С. Дж. Клегг, «Обзор систем рекуперативного торможения», Лидс, Англия. econ.kuleuven.be, 1996.
13. ↑ Полный обзор автомобиля, прошедшего дорожные испытания, на Mercedes-Benz SLS Electric Drive — BBC Top Gear — BBC Top Gear. (н.д.). Получено с http://www.topgear.com/uk/mercedes-benz/sls/road-test/electric-drive-driven
14. ↑ Formula 1® — официальный сайт F1®. (н.д.). Получено с http://www.formula1.com/inside_f1/understanding_the_sport/8763.html.
15. ↑ Дж. Ан, К. Юнг, Д. Ким и Х. Джин, «Анализ системы рекуперативного торможения для гибридных электромобилей с использованием электромеханического тормоза», Int. Дж. …, т. 1, с. 10, нет. 2, стр. 229–235, 2009.

Как это работает: регенеративное торможение

Благодаря этой крутой технологии электрифицированные транспортные средства ускоряют расход энергии , 2021  •  4 минуты чтения  • 

Присоединяйтесь к беседе Мягкая гибридная 48-вольтовая трансмиссия — поток энергии во время рекуперации с подключенным двигателем Фото Audi

Содержание статьи

В прошлом тормоза были просто тормозами — вы нажали на педаль, и ваш автомобиль замедлился . Но по мере того, как все больше автомобилей оснащаются электродвигателями — гибридными или полностью работающими от аккумуляторов — большое значение имеет рекуперативное торможение.

Объявление 2

История продолжается ниже

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание артикула

Эта система улавливает кинетическую энергию во время торможения, сохраняя ее в аккумуляторе, чтобы ее можно было использовать в качестве электричества для питания электродвигателя.

Приносим свои извинения, но это видео не удалось загрузить.

Попробуйте обновить браузер или
нажмите здесь, чтобы посмотреть другие видео от нашей команды.

Как это работает: рекуперативное торможение Вернуться к видео

Вот почему обычные гибриды не нужно подключать к сети: они используют рекуперативное торможение для подзарядки аккумуляторов во время движения. Электромобили (EV) работают в основном за счет заряда, который они накопили при подключении к розетке, но используют рекуперативное торможение, чтобы помочь зарядить аккумулятор.

Содержание артикула

В дополнение к рекуперативной системе все электрифицированные автомобили, как и обычные автомобили, оснащены обычными тормозными системами. В них используются металлические диски, называемые роторами, которые расположены за колесами и вращаются вместе с ними. Когда вы нажимаете на педаль тормоза, давление гидравлической жидкости плотно прижимает металлические тормозные колодки к роторам, и возникающее трение замедляет автомобиль.

Объявление 3

История продолжается ниже

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Рекомендовано из редакции

1. Как это работает: Зарядка электромобиля

2. Как это работает: Аккумуляторы для электромобилей

Преобразует тепловую энергию трения и кинетическую энергию торможения в энергию трения и кинетическую энергию. Тепло рассеивается — автопроизводители проектируют все так, чтобы охлаждаться очень быстро, потому что горячие тормоза не работают, — и эта энергия теряется. Идея рекуперативного торможения состоит в том, чтобы улавливать эту кинетическую энергию, которая в противном случае была бы потрачена впустую, и использовать ее, преобразовывая в электричество.

Получение кинетической энергии от торможения

В электрифицированном транспортном средстве электродвигатель приводит в движение колеса либо в сочетании с бензиновым двигателем, как в гибридном автомобиле, либо самостоятельно в аккумуляторно-электрическом транспортном средстве. Когда вы едете вперед, двигатель вращается в этом направлении, подавая электроэнергию на колеса.

Объявление 4

История продолжается ниже

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Но когда вы замедляетесь, сняв ногу с педали газа, электродвигатель перестает подавать питание, и автомобиль замедляется. Когда двигатель останавливается, он немедленно отключается, а затем начинает вращаться в обратном направлении. Коробка передач по-прежнему находится в режиме Drive, поэтому колеса не реверсируются; вместо этого он действует как генератор. Он улавливает кинетическую энергию колес, когда они замедляются, и преобразует ее в электричество. Затем он хранится в аккумуляторе, чтобы вернуться к электродвигателю, когда он необходим для привода колес автомобиля.

«Вождение одной педалью»

Количество захватываемой энергии зависит от конфигурации системы. В некоторых случаях водитель может решить, насколько эффективно использовать рекуперативное торможение, обычно перемещая рычаг переключения передач при замедлении. Когда выбрано более агрессивное торможение, система захватывает и сохраняет больше энергии, но транспортное средство также замедляется раньше, а в некоторых случаях может полностью остановиться.

Реклама 5

История продолжается ниже

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Автопроизводители часто называют это вождение «одной педалью». С практикой водители смогут преодолевать интенсивное движение, только используя дроссельную заслонку, достаточно ускоряясь, чтобы двигаться вперед по мере необходимости, а затем отпуская педаль и позволяя рекуперативному торможению останавливаться.

Но одной рекуперативной системы недостаточно, чтобы остановить автомобиль в любой ситуации, особенно при движении на высоких скоростях, поэтому каждый гибридный или аккумуляторный автомобиль также имеет обычные гидравлические тормоза. Хорошей новостью является то, что, поскольку рекуперативная система также замедляет автомобиль, тормоза не должны работать так усердно. Водители обычно обнаруживают, что их гибриды или электромобили требуют новых тормозов гораздо реже, чем обычные автомобили.

Объявление 6

История продолжается ниже

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Поведение при вождении определяет потребляемую энергию

Гибриды обычно лучше экономят топливо в городском движении, чем на шоссе, и не всегда из-за скорости. Им необходимо рекуперативное торможение для зарядки аккумуляторов, но если вы поддерживаете постоянную скорость и не замедляетесь на шоссе, аккумулятор питает электродвигатель (который либо дополняет бензиновый двигатель, либо управляет автомобилем сам по себе, в зависимости в условиях движения) без получения каких-либо результатов от рекуперативной системы. Когда он становится слишком низким, батарея перестает работать с газовым двигателем и вместо этого откачивает часть своей энергии для перезарядки.

Количество энергии, потребляемой системой рекуперативного торможения, зависит от нескольких факторов, одним из наиболее важных из которых является водитель. Подсчитано, что способность системы улавливать энергию может варьироваться от 16 до 70 процентов, и это все зависит от того, как транспортное средство управляется.

Объявление 7

История продолжается ниже

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Наивысшая норма прибыли достигается, когда водители замедляют ход заблаговременно, в то время как те, кто резко останавливается и резко тормозит в последний момент, получают наименьшую эффективность, тем более что они сильно зависит от обычных тормозов автомобиля. Если вы хотите получить от него максимальную отдачу, вам действительно необходимо настроить свое вождение на электрифицированном транспортном средстве.

И это только часть общей картины при проектировании электромобилей и гибридов с максимальной эффективностью. Более крупное и тяжелое транспортное средство будет иметь больший импульс и большую кинетическую энергию для захвата, но тогда потребуется больше энергии, чтобы заставить его снова двигаться после остановки, чем требуется меньшему транспортному средству. Регенеративная система добавляет вес и сложность, что увеличивает стоимость. И иногда энергия должна быть потрачена впустую, если батарея полностью заряжена, потому что она не может быть перезаряжена. Все это часть того, что не дает спать по ночам автомобильным инженерам.

Share this article in your social network

Trending

1. Used SUV Guide: 2015-2022 Porsche Macan

2. Collector Classics: 1958 Edsel Citation convertible

3. News Roundup: Новые сверхмощные (и сверхмощные) грузовики, пожарный автомобиль с задней дверью и многое другое

4. Вождение в цифрах: 10 самых быстрорастущих автомобильных брендов в Канаде в первой половине 2022 года

5. Toyota Цены обновлены 2023 Corolla Hybrid, Hatchback

Riving.

ca Слепые точки

Зарегистрироваться в получении. Нажимая на кнопку подписки, вы соглашаетесь получать указанный выше информационный бюллетень от Postmedia Network Inc. Вы можете отказаться от подписки в любое время, нажав на ссылку отказа от подписки в нижней части наших электронных писем. Постмедиа Сеть Inc. | 365 Bloor Street East, Торонто, Онтарио, M4W 3L4 | 416-383-2300

Рекуперативное торможение: как это работает и стоит ли оно того в небольших электромобилях?

С тех пор, как более 20 лет назад с конвейера сошла первая Toyota Prius, концепция рекуперативного торможения стала широко известна как метод увеличения запаса хода в гибридных и электрических транспортных средствах. Но знаете ли вы, что рекуперативное торможение не ограничивается только электромобилями? В наши дни вы можете найти его во всем, от электрических велосипедов и скейтбордов до электрических скутеров.

Присоединяйтесь к нам, и мы углубимся в рекуперативное торможение и его эффективность в различных электромобилях.

Что такое рекуперативное торможение?

Движущиеся транспортные средства обладают большой кинетической энергией, и когда для замедления транспортного средства применяются тормоза, вся эта кинетическая энергия должна куда-то уходить. Еще во времена неандертальцев с двигателями внутреннего сгорания тормоза основывались исключительно на трении и преобразовывали кинетическую энергию транспортного средства в тепло для замедления автомобиля. Вся эта энергия просто ушла в окружающую среду.

К счастью, мы эволюционировали как вид и нашли лучший способ. Рекуперативное торможение использует двигатель электромобиля в качестве генератора для преобразования большей части кинетической энергии, теряемой при торможении, обратно в энергию, хранящуюся в аккумуляторе автомобиля. Затем, когда автомобиль в следующий раз ускоряется, он использует большую часть энергии, ранее накопленной в результате рекуперативного торможения, вместо того, чтобы использовать собственные запасы энергии.

Важно понимать, что рекуперативное торможение само по себе не является волшебным средством увеличения запаса хода для электромобилей. Само по себе это не делает электромобили более эффективными, а просто делает их менее неэффективными . По сути, наиболее эффективным способом управления любым транспортным средством было бы разогнаться до постоянной скорости, а затем никогда не касаться педали тормоза. Поскольку торможение будет отнимать энергию и потребует от вас затрат дополнительной энергии, чтобы вернуться к скорости, вы получите максимальную дальность, просто никогда не замедляясь.

Но это явно непрактично. Поскольку нам нужно часто тормозить, рекуперативное торможение — это следующая лучшая вещь. Он устраняет неэффективность торможения и просто делает процесс менее расточительным.

Насколько хорошо работает рекуперативное торможение?

Чтобы оценить рекуперативное торможение, нам действительно нужно взглянуть на два разных параметра: эффективность и эффективность . Несмотря на похожее звучание, они совершенно разные. Эффективность относится к тому, насколько хорошо рекуперативное торможение улавливает «потерянную» энергию при торможении. Он тратит много энергии в виде тепла или превращает всю эту кинетическую энергию обратно в накопленную? Эффективность, с другой стороны, относится к тому, насколько большое влияние рекуперативное торможение оказывает на самом деле. Это заметно увеличивает ваш диапазон или вы не заметите большой разницы?

Эффективность

Ни одна машина не может быть эффективна на 100% (без нарушения законов физики), так как любая передача энергии неизбежно сопряжена с некоторыми потерями в виде тепла, света, шума и т. д. Эффективность процесса рекуперативного торможения варьируется в зависимости от многих транспортных средств, двигателей, аккумуляторов и контроллеров, но часто где-то в районе 60-70% эффективности. По словам Теслы, регенерация обычно теряет около 10-20% захваченной энергии, а затем автомобиль теряет еще 10-20% или около того при преобразовании этой энергии обратно в ускорение. Это довольно стандартно для большинства электромобилей, включая автомобили, грузовики, электрические велосипеды, электрические скутеры и т. д.

Имейте в виду, что эти 70% не означают, что рекуперативное торможение даст увеличение дальности на 70%. Это не увеличит ваш запас хода со 100 до 170 миль. Это просто означает, что 70% кинетической энергии, потерянной во время акта торможения , могут быть позже обращены обратно в ускорение.

Вот почему одно лишь сообщение об эффективности системы на самом деле мало что значит. Кто-то может быть очень эффективным, когда работает, но если он работает всего час в день, он, вероятно, не многого добьется. Что нас больше должно интересовать, так это эффективность рекуперативного торможения.

Эффективность

Здесь все становится по-настоящему интересным. Эффективность рекуперативного торможения является мерой того, насколько оно может увеличить запас хода. Увеличивает ли это ваш теоретический диапазон на 5%? 50% дальше? Даже больше?

Как вы, наверное, уже догадались, эффективность рекуперативного торможения существенно зависит от таких факторов, как условия вождения, рельеф местности и размер автомобиля.

Большое влияние оказывают условия вождения. Вы увидите гораздо большую эффективность рекуперативного торможения в городском движении с частыми остановками, чем при поездках на работу по шоссе. Это должно иметь смысл, так как если вы неоднократно тормозите, вы восстанавливаете гораздо больше энергии, чем если бы вы просто ехали часами, не касаясь педали тормоза. Рельеф местности также играет здесь большую роль, так как движение вверх по склону не дает вам много шансов на торможение, но движение вниз по склону регенерирует гораздо большее количество энергии из-за длительных периодов торможения. На длинных спусках рекуперативное торможение можно использовать почти постоянно для регулирования скорости при постоянной подзарядке аккумулятора.

Размер транспортного средства может быть самым большим фактором эффективности рекуперативного торможения по той простой причине, что более тяжелые транспортные средства имеют гораздо больший импульс и кинетическую энергию. Точно так же, как большой маховик более эффективен, чем маленький маховик, четырехколесный электромобиль обладает гораздо большей кинетической энергией во время движения, чем электрический велосипед или скутер.

Данные для сравнения найти довольно сложно. Автомобили Tesla показывают мощность рекуперативного торможения, например, 60 кВт при резком торможении, но это не дает ответа на более интересный вопрос. Мы хотим знать, сколько энергии мы восстанавливаем за поездку, а не насколько сильны наши тормоза каждый раз, когда мы нажимаем на педаль.

К счастью, несколько водителей Tesla предоставили данные об обратном вкладе энергии, используя различные приложения для отслеживания данных. Водители Model S сообщают, что восстанавливают до 32% от общего потребления энергии при движении вверх, а затем обратно вниз. Например, это эффективно увеличило бы дальность пробега автомобиля со 100 миль до 132 миль. Владелец Model S P85D сообщил о возврате примерно 28% энергии (форум на датском языке), а другие сообщили о повторном захвате в среднем 15–20% от общего потребления кВтч во время обычных поездок.

Данные приложения LinkMyTesla водителя Tesla, показывающие, что приблизительно 30 % энергии, используемой аккумулятором, было восстановлено с помощью рекуперативного торможения.

Для небольших электромобилей, таких как персональные электромобили, цифры не столь оптимистичны. На нескольких электрических велосипедах с рекуперативным торможением я обычно в среднем регенерировал около 4-5%, максимум около 8% в холмистой местности. Другие персональные электромобили, включая электрические скутеры и скейтборды, имеют аналогичные результаты, обычно в меньших однозначных числах. Опять же, имейте в виду, что речь идет не о чистой эффективности системы (например, о том, сколько энергии торможения теряется при передаче энергии), а о эффективности (например, о том, насколько ваш диапазон увеличивается из-за использования рекуперативного торможения). .

Как я уже упоминал выше, во многом это связано с меньшим весом персональных электромобилей. Они просто не обладают большим импульсом и, следовательно, имеют меньше кинетической энергии для преобразования обратно в батарею.

Имеет ли значение, насколько хорошо работает рекуперативное торможение?

В индустрии электровелосипедов рекуперативное торможение иногда может использоваться больше как маркетинговый инструмент, чем как функция. Поскольку рекуперативное торможение, как правило, возможно только в электрических велосипедах с более крупными безредукторными двигателями, такие производители электронных велосипедов будут рекламировать эффективность своих моделей. В то же время производители электровелосипедов с промежуточным приводом и другими мотор-редукторами, которые не способны к рекуперативному торможению, сочтут его неэффективным и просто не стоящим внимания.

Большинство электровелосипедов среднего класса не способны к рекуперативному торможению

Правда в том, что для небольших и личных электромобилей рекуперативное торможение не так эффективно, как в электромобилях, но все же имеет множество преимуществ .

Одним из самых больших преимуществ рекуперативного торможения для небольших персональных электромобилей является дополнительное тормозное усилие. Некоторые PEV, такие как электрический скутер Xiaomi M365, используют рекуперативное торможение только для переднего мотор-колеса, полагаясь на традиционный дисковый тормоз для заднего колеса. Это означает, что скутер имеет два независимых тормоза с одним тормозным рычагом для их активации, что снижает стоимость, вес и сложность.

Регенеративное торможение также позволяет использовать тормоза на электрических скейтбордах — подвиг, который ранее был достигнут с помощью функции переменного торможения подошвой вашей обуви на тротуаре. С популярными электрическими скейтбордами, такими как Boosted Board, развивающими скорость более 20 миль в час, электрическое торможение, осуществляемое с помощью рекуперации, является долгожданной функцией безопасности.

Еще одним преимуществом рекуперативного торможения является продление срока службы обычных тормозных деталей, таких как тросы и тормозные колодки. Их обслуживание и замена могут раздражать, особенно потому, что электрические велосипеды и скутеры путешествуют намного дальше и быстрее, чем их неэлектрические собратья, и в противном случае тормозные колодки изнашивались бы намного быстрее. У одного из моих электровелосипедов нет регенерации из-за того, что у него есть редукторные двигатели свободного хода, и кажется, что я всегда настраиваю и регулирую тормоза. Однако на электронных велосипедах с рекуперацией я обнаружил, что часто могу почти полностью полагаться на рекуперативное торможение, а это означает, что мои тормозные колодки используются минимально.

В конце концов, рекуперативное торможение никогда не будет столь же эффективным в небольших транспортных средствах, как в больших, просто из-за физики. Из-за этого отсутствие регенерации в электронных велосипедах и других PEV не является нарушителем условий сделки. Однако нельзя игнорировать преимущества рекуперативного торможения помимо простого рекуперации энергии. И эй, я получу бесплатное увеличение ассортимента на 5% в любой день!

FTC: Мы используем автоматические партнерские ссылки, приносящие доход. Подробнее.

---

Подпишитесь на Electrek на YouTube, чтобы получать эксклюзивные видео и подписывайтесь на подкасты.

Будьте в курсе последних новостей, подписавшись на Electrek в Новостях Google. Вы читаете Electrek — экспертов, которые день за днем ​​сообщают новости о Tesla, электромобилях и экологически чистой энергии. Обязательно заходите на нашу домашнюю страницу, чтобы быть в курсе всех последних новостей, и подписывайтесь на Electrek в Twitter, Facebook и LinkedIn, чтобы оставаться в курсе событий. Не знаете, с чего начать? Посетите наш канал YouTube, чтобы быть в курсе последних обзоров.

Рекуперативное торможение | Журнал МОТОР

Предыдущие выпуски Brake Shop занимались эксплуатацией, обслуживанием и ремонтом «обычных» гидравлических тормозных систем. На этот раз мы собираемся отвлечься и рассмотреть работу систем рекуперативного торможения, их связь и взаимодействие с обычными тормозными системами. Начнем с определения терминов.

Что такое рекуперативное торможение? В обычном транспортном средстве с двигателем внутреннего сгорания, когда водитель хочет снизить скорость или остановиться, он использует педаль тормоза для включения гидравлических тормозов. Затем тормозные колодки и колодки создают трение с тормозными дисками и барабанами. Трение между этими поверхностями замедляет транспортное средство, преобразовывая поступательное движение транспортного средства (кинетическую энергию) в тепло и тормозную пыль, которые выбрасываются неиспользованными в окружающую среду. Гибридные и электрические транспортные средства, оснащенные системами рекуперативного торможения, восстанавливают часть этой кинетической энергии во время торможения с помощью электродвигателя/генератора, а затем сохраняют ее в виде электроэнергии в высоковольтной батарее.

Двигатель/генератор создает сопротивление, поскольку он преобразует кинетическую энергию транспортного средства в электричество. Это сопротивление (сопротивление) используется для замедления транспортного средства, точно так же, как гидравлическая тормозная система достигает того же результата за счет трения. При торможении в гибридном или электрическом транспортном средстве электродвигатель/генератор переключается в режим генератора. Колеса передают кинетическую энергию автомобиля через трансмиссию двигателю/генератору, который похож на велосипедный генератор, который вращается, опираясь на вращающуюся велосипедную шину. Генератор преобразует часть кинетической энергии велосипеда в электрическую энергию для питания велосипедного фонаря. В случае двигателя/генератора кинетическая энергия, преобразованная в электричество, сохраняется в высоковольтной батарее.

В то же время сопротивление двигателя/генератора, возникающее при выработке электроэнергии, замедляет транспортное средство. Когда требуется больший тормозной момент, чем может обеспечить только двигатель/генератор, дополнительное торможение достигается за счет применения обычной гидравлической тормозной системы. Этот процесс известен как рекуперация или рекуперативное торможение. Затем электродвигатель/генератор транспортного средства может использовать эту накопленную энергию (которая в противном случае была бы потеряна) для подачи электроэнергии на электродвигатель для движения и ускорения.

Регенеративное торможение является одним из ключевых факторов повышения энергоэффективности и увеличения запаса хода в параллельных гибридах, последовательных гибридах и чисто электрических транспортных средствах. Рекуперативное торможение делает электромобили более подходящими для повседневного использования и снижает расход топлива и выбросы CO ₂ и других загрязняющих веществ, особенно в условиях городского движения, предполагающих частое торможение и ускорение на гибридных автомобилях. Кроме того, использование двигателя/генератора для торможения снижает износ тормозов и накопление тормозной пыли.

Во многих ситуациях мощность торможения двигателя/генератора достаточна для замедления автомобиля. В результате обычная тормозная система используется реже. Однако при очень быстром торможении, на очень низких скоростях или когда транспортное средство неподвижно, двигатель/генератор не может создать необходимое тормозное усилие для замедления или остановки транспортного средства.

Тормозной потенциал двигателя/генератора зависит от скорости автомобиля. На низких скоростях доступен максимальный тормозной момент. На высоких или очень низких скоростях (непосредственно перед остановкой) не может быть обеспечен достаточный тормозной момент, поэтому необходимо активировать обычную тормозную систему. Тормозной момент двигателя/генератора пропорционален выходной мощности двигателя/генератора, а также зависит от уровня заряда высоковольтной батареи. Тормозной момент двигателя/генератора доступен только тогда, когда высоковольтная батарея не полностью заряжена.

Системы рекуперативного торможения контролируют взаимодействие между обычными гидравлическими тормозами и двигателем/генератором, чтобы гарантировать эффективную регенерацию энергии. Они также гарантируют, что поведение при замедлении и ощущение педали идентичны обычным тормозным системам. Тормозной момент распределяется между гидравлическими тормозами и двигателем/генератором с учетом безопасности, комфорта и эффективности. Если транспортное средство становится неустойчивым, оно обычно замедляется исключительно с помощью гидравлических тормозов, поскольку требуется вмешательство антиблокировочной тормозной системы (ABS) или электронной программы стабилизации (ESP) для конкретных колес.

Поддерживать баланс может быть непросто. Возможно, вы помните жалобы владельцев на гибриды Prius предыдущего поколения. В некоторых ситуациях (в основном на более низких скоростях) переход от рекуперативного к комбинации рекуперативного и обычного торможения не был полностью плавным, оставляя водителей смущающим ощущением, что их тормоза не работают должным образом. Это было решено путем изменения программного обеспечения.

Логическим развитием этих систем будет полная электрификация тормозной системы. Вместо того, чтобы комбинировать электрическое и гидравлическое торможение в попытке объединить их эффективным и ненавязчивым образом, электрическая тормозная система заменит обычные гидравлические суппорты с электрическим приводом. Если вы устали заменять ржавые тормозные магистрали и иметь дело с тормозной жидкостью, которая хочет повредить все, с чем соприкасается, это технологическое достижение, которое вам, вероятно, понравится. Вы можете ожидать, что тормозные системы этого типа будут широко использоваться, как только будет продемонстрировано, что они так же безопасны и эффективны, как и обычные гидравлические системы.

Когда двигатель/генератор частично или полностью выполняет торможение автомобиля на гибридном или электрическом транспортном средстве, как это повлияет на обычную гидравлическую тормозную систему? Если транспортное средство этого типа эксплуатируется в основном в городских условиях, где скорость низкая, а требуемое тормозное усилие также относительно невелико, сверхдлительный срок службы тормозных колодок, несомненно, будет одним из измеримых и не неприятных последствий. А как насчет других, менее заметных эффектов? Как сокращение использования гидравлической тормозной системы повлияет на работу самих гидравлических тормозов? Будут ли автомобили с рекуперативными тормозными системами демонстрировать более высокий уровень ржавчины и коррозии и снижение эффективности?

Лучший способ убедиться в том, что обычная гидравлическая тормозная система на автомобиле, оснащенном рекуперативной тормозной системой, находится в отличном состоянии, — это регулярные проверки и техническое обслуживание. Как и в обычном автомобиле, стоит регулярно снимать колеса, чтобы убедиться, что все работает так, как должно. Что вы должны искать?

Начните с короткого дорожного испытания. Когда вы нажимаете на педаль тормоза, проверьте ее на чрезмерный ход и мягкость. Прислушивайтесь к звукам — не только к явному скрежету колодок или колодок, но и к механическим лязгам, лязгам и стукам. Пульсирующая педаль обычно указывает на то, что ротор деформирован или барабан не круглый.

Далее поднимите капот и проверьте уровень главного цилиндра. Жидкости в бачке мало? Это закрытая система, поэтому, если резервуар низкий, жидкость должна куда-то уходить. Определение того, куда оно ушло, будет направлять ваши усилия по техническому обслуживанию.

Если в системе нет утечки, единственное возможное объяснение — износ тормозных колодок. По мере износа тормозных накладок в дисковых тормозных системах поршни тормозных суппортов должны выдвигаться дальше, чтобы компенсировать разницу и удерживать колодки близко к роторам. Выдвижение поршней требует дополнительной тормозной жидкости, что отражается на уровне жидкости в главном цилиндре. По мере износа колодок уровень жидкости падает.

В каком состоянии тормозная жидкость в главном цилиндре? Если автомобилю больше нескольких лет, у него было достаточно возможностей для накопления влаги, грязи и шлама. Полигликолевые жидкости (как и обычная тормозная жидкость) гигроскопичны, что означает, что они легко поглощают водяной пар из воздуха. В среднем вода накапливается в тормозной системе со скоростью 1% в год. Даже этого небольшого количества достаточно, чтобы понизить температуру кипения жидкости, что может привести к затуханию тормозов и снижению эффективности.

Снимите колеса и осмотрите тормоза. Убедитесь в отсутствии утечек жидкости, затем измерьте оставшуюся толщину тормозных колодок. Обычно вы можете проверить толщину накладок дисковых тормозных колодок через отверстия в суппортах, но для проверки накладок на барабанных тормозах вам придется потянуть за барабаны.

При тщательном визуальном осмотре роторов часто обнаруживаются глазурованные или обесцвеченные пятна на поверхности ротора, что обычно указывает на коробление. Легкие баллы обычно безвредны. Тем не менее, на торможение влияют вещи, которые вы не можете увидеть, но можете измерить, такие как избыточное биение ротора (часто из-за неравномерного затягивания зажимных гаек с помощью ударного гайковерта) и неравномерная толщина.

Некоторые производители рекомендуют смазывать ползуны суппорта, которые позволяют «плавающим» тормозным суппортам перемещаться из стороны в сторону. При торможении суппорт слегка перемещается в одном направлении. Он движется в противоположном направлении, когда тормоза отпущены. Ползунки также позволяют суппортам постепенно двигаться в одном направлении, компенсируя износ тормозных колодок.

Теоретически ползунки тормозных суппортов не требуют обслуживания. Их смазывают на заводе, а резиновые сапоги должны удерживать смазку и не допускать попадания воды. Если пренебречь ими достаточно долго, ползунки могут вызвать некоторые необычные симптомы торможения. Это одна из областей, где неиспользование или использование ниже нормы может вызвать проблемы с гибридным или электрическим транспортным средством.

В большинстве плавающих тормозных суппортов используется резиновый или пластиковый изолятор или прокладка вокруг крепежных болтов суппорта. Высокотемпературная тормозная среда может привести к тому, что эта втулка потеряет свою упругость или станет сплющенной в овальную форму, что приведет к чрезмерному движению суппорта. Это может вызвать дребезжание и удары, когда тормоза не задействованы. Поврежденный тормоз также может срабатывать неравномерно, что приводит к рывку. Ослабленные болты или изношенное оборудование могут привести к взводу суппорта при установке.

Пока вы проверяете ползунки суппорта на плавность хода, проверьте другие компоненты тормоза. Циклы нагрева и охлаждения тормозов могут ослабить пружины и антидребезжащие зажимы. Слабое оборудование может привести к чрезмерному перемещению или заеданию суппорта/колодки, вызывая шум и другие связанные с этим проблемы. Это может привести к неравномерному и преждевременному износу колодок, короблению ротора и вытягиванию. Если что-то выглядит изношенным или подозрительным, замените его.— Karl Seyfert

Принцип работы рекуперативного торможения в грузовых автомобилях и прицепах

Регенеративное торможение, распространенная технология на рынке электромобилей, начинает завоевывать позиции у производителей тяжелых грузовиков. Понимание технологии будет иметь важное значение для дилеров и операций послепродажного обслуживания в ближайшие годы.

Volvo Trucks North America

По мере того, как темпы внедрения гибридных и электрических грузовиков продолжают расти, дилеры и операторы послепродажного обслуживания вскоре столкнутся со множеством незнакомых систем и технологий, которые им придется поддерживать. Одним из таких нововведений является рекуперативное торможение.

Рекуперативное торможение улавливает кинетическую энергию, создаваемую во время торможения, и преобразует эту энергию в электричество, которое затем направляется через электродвигатель в аккумуляторы автомобиля, увеличивая их запас хода. Рекуперативное торможение является стандартным для гибридных и электрических автомобилей, и, поскольку североамериканские производители автомобилей средней и большой грузоподъемности продолжают выпускать свои электрические модели первого поколения, эта технология начинает распространяться на грузовые автомобили.

Знание того, как работают системы рекуперативного торможения, скоро станет жизненно важным для операторов запасных частей и сервисных служб.

Амейя С. Джатар, старший технический директор Meritor, говорит, что понимание рекуперативного торможения начинается с базовых тормозов грузовика. В дизельных грузовиках с двигателями внутреннего сгорания (ДВС), доминирующих сегодня в классе 8, торможение достигается за счет приложения крутящего момента к концам колес. Когда водитель нажимает на педаль тормоза в грузовике с дизельным двигателем, он задействует тормозные колодки или колодки, покрытые фрикционным материалом, которые встречаются с основным тормозом, преобразуя кинетическую энергию в конце колеса в тепло, которое поглощается фрикционным материалом для остановки грузовика. .

Гибридные и электрические грузовики также имеют основные тормоза, но они не являются единственным способом остановки транспортного средства. «В электромобилях тормозной момент обеспечивается двигателями с помощью приводных инверторов», — говорит Джатар.

Рекуперативное торможение может быть настроено на различную степень агрессивности, при этом самые агрессивные настройки обеспечивают возврат большей части энергии в аккумуляторы грузовика.

В отличие от транспортных средств с двигателем внутреннего сгорания, которые движутся за счет энергии, вырабатываемой двигателем и передаваемой через трансмиссию и оси к колесам, Френзник говорит, что электромобили движутся вперед с помощью электродвигателей, установленных в трансмиссии или оси и приводимых в действие энергией, хранящейся в трансмиссии. аккумуляторы автомобиля. При оснащении рекуперативным торможением эти двигатели способны не только выталкивать электричество наружу, но и втягивать его обратно.0074 ]

«В электромобиле батарея питает двигатель, но батарея также может действовать как поглотитель энергии», — говорит Френзник. «Таким образом, вместо ДВС, где вы используете фрикционный тормоз для снижения скорости и превращения кинетической энергии в тепло, в электромобиле вы улавливаете эту энергию и возвращаете ее в батареи».

«Иногда мы называем это «бесплатным топливом» или «найденным топливом», — говорит Энди Браун, менеджер по маркетингу электромобилей Volvo Trucks North America. «Потому что в регенерации это, по сути, то, что происходит; вы меняете полярность внутри электродвигателя, поэтому он действует как генератор и направляет эту энергию [в виде электричества] обратно в аккумулятор».

При правильной реализации в оптимальных рабочих циклах, по оценкам Volvo, VNR Electric может рекуперировать до 15 процентов энергии за счет рекуперативного торможения. И хотя рекуперативное торможение не является важной системой в электромобиле — электрический грузовик может работать исключительно на обычных базовых тормозах — многие приложения, в которых скорость внедрения электромобилей самая высокая, также предлагают самые большие возможности рекуперативного торможения. Это включает в себя вывоз мусора, вывоз и доставку, городские автобусы и многое другое.

«Если вы часто останавливаетесь и заводите двигатель, у вас будет больше возможностей для регенерации», — говорит Ричард Бейер, вице-президент Bendix по проектированию и исследованиям.

В сценарии рекуперативного торможения кинетическая энергия транспортного средства передается через шины на ведущую ось, через карданный вал и в двигатель, вырабатывая электроэнергию, которая направляется по высоковольтному кабелю в распределительную коробку, к инвертору, через контроллер батареи и, в конечном итоге, в аккумуляторы автомобиля. Дана

«Я предполагаю, что по мере роста распространения электромобилей каждый грузовик будет иметь рекуперативное торможение», — говорит Френзник. «Они не будут использовать его одинаково — ценность не одинакова для каждого приложения — но технология будет».

А учитывая, что инфраструктура зарядки электромобилей улучшается, но по-прежнему крайне недоступна по всей стране, возможность находить энергию и соответствовать возможностям дальности пробега транспортных средств или превосходить их бесценна.

Вторя Брауну, Джатар говорит, что Meritor преодолела 1,7 миллиона миль на своем испытательном парке из 200 электромобилей и сообщает о приросте энергии от 12 до 15 процентов за счет рекуперативного торможения. «Чем больше энергии мы сможем восстановить, тем лучше для водителя», — говорит он.

[ СВЯЗАННО: Уникальный подход генерального директора Karmak Джима Аллена к обслуживанию и привлечению клиентов увидите наименьшие преимущества оптимизации диапазона рекуперативного торможения.

Одной из причин он называет маршруты. Грузовик, который редко останавливается, имеет ограниченные возможности регенерации. Но Бейер также отмечает, что большинство электродвигателей распределяют мощность с большей скоростью, чем они ее получают, а это означает, что в высокогорных районах с высоким уровнем качества одного только рекуперативного торможения может быть недостаточно для замедления транспортного средства с безопасной скоростью. В этих случаях базовые тормоза по-прежнему будут работать с рекуперативным торможением для безопасного замедления транспортного средства.

Бейер добавляет, что Bendix разработала технологию смешивания тормозов для этих приложений, которая плавно сочетает решения по торможению, поэтому водители получают устойчивое, последовательное торможение независимо от того, когда и где им нужно снизить скорость.

Компания Bendix заявляет, что ее технология смешивания тормозов позволит автомобилям с рекуперативным торможением плавно сочетать действия рекуперации и основного торможения для остановки транспортного средства. Bendix Commercial Vehicle Systems

откуда идет замедление», — говорит он.

Френзник также отмечает, что рекуперативное торможение не обязательно должно выполняться одинаково во всех приложениях. Электродвигатели могут быть настроены на различные уровни мощности рекуперативного торможения в зависимости от оптимизации рабочего цикла или запроса клиента.

«Существует большая разница между 30-процентным рекуперативным торможением и 100-процентным рекуперативным торможением», — говорит он, добавляя, что Dana рекомендует клиентам, незнакомым с технологией, провести тест-драйв своих учебных автомобилей, чтобы понять разницу в эффективности торможения и опыте водителя при разных настройках рекуперации.

Джатар отмечает, что испытания Meritor показывают, что многие водители предпочитают наиболее агрессивную настройку регенерации, поскольку она со временем снижает утомляемость водителя, но также признает, что к этому нужно привыкнуть.

«Опыт торможения отличается от торможения на ДВС, — говорит он.

Рекуперативное торможение также дает преимущества при техническом обслуживании, в основном за счет увеличения интервалов обслуживания. Джатар говорит, что эта технология не уменьшает количество компонентов в колесной арке, но уменьшает число задействованных компонентов и серьезность их применения. Рекуперативное торможение делает реальностью «вождение с одной педалью».

«Мы можем позволить транспортному средству перейти от скорости шоссе к почти полной остановке только при рекуперативном торможении», — говорит Джатар. «Основные тормоза требуются только на последних нескольких милях в час, чтобы полностью остановиться».

«Что отличает хороших водителей от великих, так это то, как они относятся к рекуперативному торможению», — говорит Браун. «Водители, которые действительно понимают это, могут редко, если вообще когда-либо, использовать свои рабочие тормоза».

Рекуперативное торможение также может помочь прицепам. В январе Carrier и ConMet объявили о стратегическом партнерстве с целью использования рекуперативного торможения с электрическим колесом ConMet eHub для поддержки холодильных установок прицепов.

ConMet и Carrier объединились для разработки системы рекуперативного торможения, которая поможет приводить в действие рефрижераторные агрегаты прицепов. электродвигатель, встроенный в конец колеса, для преобразования энергии, захваченной при движении накатом и торможении, в электричество, которое можно направить непосредственно в рефрижераторную установку. Траханд говорит, что для рефрижераторов, также оснащенных возможностью зарядки от береговой сети (подключение к объекту во время погрузки), электрификация колес является еще одним шагом к снижению зависимости прицепа от мощности трактора для работы.

«Мы пытаемся создать прицеп с нулевым уровнем выбросов за счет электрификации», — говорит он.

[ СВЯЗАННО: Hyzon Motors планирует ускорить обезуглероживание ]

Потенциал выработки электроэнергии электрифицированными концами колес прицепа также зависит от рабочего цикла, хотя прицепам требуется значительно меньше торможений, чтобы получить достаточно энергии для питания рефрижераторной установки.