Рекуперативне гальмування в електромобілях - що це і як працює

Технологія рекуперації енергії для електричних транспортних засобів в ходу вже досить довгий час, і на сьогоднішній день часто застосовується також і у електро мотоциклах і електричних самокатах.

Як бачимо, електромобілі не єдині, хто володіє подібною технологією, але саме на них вона реалізована максимально ефективно, хоча багато хто до кінця так і не розуміє специфіку її роботи.

Отже, що ж таке рекуперативне гальмування?

Елементарні знання фізики дають нам уявлення про те, що кожний транспортний засіб перебуваючи в русі несе в собі "великий заряд" кінетичної енергії, яку в процесі гальмування необхідно кудись подіти.

У випадку з авто на ДВС даною енергією, як правило, жертвували і не давали їй належного використання, витрачаючи її на зусилля гальмівних колодок. До речі, саме зусилля для зменшення кінетичного заряду, є однією з причин швидкого зношування тормозних колодок в автомобілях з двигуном внутрішнього згоряння. Іншими словами, енергія витрачалась даремно і завдавала матеріальної шкоди в процесі експлуатації транспортного засобу.

З настанням ери електричного транспорту, кінетичною енергією стали дорожити. Прийшли до розуміння її важливості для збереження заряду батареї і почали використовувати її для збільшення запасу пробігу електромобілів.

Як результат, у всіх електромобілях в процесі зниження швидкості електромотор перемикається в режим генератора і перетворює кінетичну енергію в електричний заряд. Простими словами, рекуперативне гальмування, це ніщо інше, як можливість підзарядити електрокар шляхом гальмування.

Згодом, основна частина енергії отриманої в результаті рекуперації, використовується для чергового прискорення електрокара. Автомобіль не витрачає на це енергію, отриману за час підключення до настінного або переносного зарядного пристрою.

Рекуперативне гальмування: яка реальна ефективність в електромобілі?

Прочитавши перший розділ можна подумати, що завдяки рекуперації в електромобілях вдалося створити якусь подобу "вічного двигуна", коли звичайним зниженням швидкості електромобіля можна заряджати батарею. Однак це далеко не так, оскільки ефективність процесу залежить від багатьох факторів:

• типу, класу і моделі електромобіля
• встановленого електромотора (можливо декілька)
• використовуються АКБ
• сили натискання на педаль

В середньому ефективність процесу рекуперативного гальмування становить близько 60%. Тобто, зі 100% кінетичної енергії, системи захоплюють тільки 60 відсотків. Як стверджують виробники, сучасні електромобілі втрачають близько 20% кінетичної енергії, потім витрачають приблизно стільки ж для перетворення її в зарядку високовольтної батареї. Подібні дані актуальні для більшості електричних автомобілів, але як ви розумієте технології не стоять на місці і постійно розвиваються, а це означає, що з року в рік ефективність рекуперації стає все вище. Ефективність відновлення буде більше, якщо гальмувати плавніше і збільшувати гальмівний шлях (якщо дозволяють умови), тоді ККД регенерації буде вище ніж короткочасний імпульс великої потужності ще й з підключенням гальмівних колодок на дисках.

У будь-якому випадку, рекуперативні гальмівні системи в електромобілях забезпечують як мінімум два позитивних моменти:

1. Дозволяють повернути близько 60% кінетичної енергії, щоб потім використовувати її для прискорення і руху електрокара.
2. Знижують навантаження на гальмівні колодки електромобіля, який більше гальмує електромотором і лише частково задіявши гальма на колесах. Це збільшує термін служби колодок, а значить знижує фінансові витрати на обслуговування електромобіля.

Вплив рекуперативного гальмування на діапазон пробігу електромобілів

Робота систем рекуперативного гальмування реалізована у різних моделей приблизно однаково. Відмінності можуть полягати в управлінні рекуперативною системою, але в цілому все сходиться на тому, що в процесі зупинки ваш електромобіль автоматично перетворює кінетичну енергію в заряду батареї. У більшості електрокарів для цього навіть немає потреби натискати на гальма, а достатньо відпустити педаль акселератора. Деякі виробники, такі як Nissan і BMW позиціонують дану технологію як "управління однією педаллю (e-pedal)".

В результаті виникає питання, а як же впливає рекуперація на рівень запасу ходу електрокара? І скільки кілометрів пробігу може "виграти" водій від роботи подібної системи?

Відповідаючи на ці питання, слід розуміти, що запас ходу отриманий або повернутий у батарею з використанням рекуперації сильно залежить від наступних критеріїв:

• дорожніх умов;
• рельєфу місцевості;
• водійської активності;
• габаритів електромобіля.

Ідеальними умовами для рекуперативного гальмування з максимальною компенсацією діапазону пробігу, вважаються "міські джунглі" з насиченим трафіком і регулярним рухом в режимі постійних стартів та зупинок на світлофорах, пішохідних переходах, пробках. Власне, це також є відповіддю на питання чому запас ходу електромобілів в умовах міста завжди більше, ніж при русі на автомагістралях на високих швидкостях.

Ще однією умовою для того, щоб рекуперація давала максимальну віддачу в контексті запасу ходу, є рельєф місцевості, по якій ви рухаєтеся. Прямі дороги без поворотів і різких перепадів висот, не найкращий варіант для систем рекуперації.

А от якщо взяти звивисті серпантини, дороги з довгими пологими схилами, то система буде працювати практично "нон-стоп", а це означає, що запас ходу електромобіля буде вище.

Виходить проста арифметика, чим складніше, більш покрученими дорога і насиченішим трафік, тим запас ходу електрокара за рахунок рекуперації буде більше.

Також слід згадати вплив габаритів електромобіля, оскільки саме це є визначальним фактором, адже чим більше транспортний засіб, тим більша кількість вивільненої енергії.

Чим менше електрокар, тим нижче його здатність до рекуперації. У такій ситуації, умовний електричний вантажівка буде генерувати більше енергії, ніж звичайний седан або хетчбек.

У чому ж головні переваги рекуперативного гальмування?

Самий головний і визначальний успіх рекуперації, полягає в тому, що вперше на транспортних засобах люди навчилися зберігати і використовувати частину кінетичної енергії для реальної користі. Потрібно розуміти, що завдяки рекуперації, в якусь коротку мить електромобіль рухається тільки за рахунок енергії, отриманої від того, що він секунду тому гальмував на світлофорі, на повороті або на спуску з гірки.

Якщо порівнювати з ДВС, то тут виникають паралелі з тим, що для такого маневру автомобіля на бензині та дизелі потрібно було б спалити певну кількість палива, тобто здійснити викид шкідливих речовин в атмосферу і ще трохи зіпсувати екологію.

Ще один позитивний момент полягає в тому, що системи рекуперативного гальмування дали нам можливість управляти електромобілями тільки однією педаллю, фактично позбавивши педаль гальма своєї звичної місії.
 

Чи шкодить рекуперативне гальмування батареї електромобіля?

Багато водіїв електрокарів можуть побачити великі показники потужності на інформаційній панелі під час гальмування. Тому постає питання: якщо на зарядних станціях змінного струму максимальний дозволений струм 32А / 40А, то чи не пошкоджує рекуперація потужністю 30-80 кВт електромобіль, це ж в рази більше ніж 7 або 22 кВт? В такого припущення є логічна основа, але варто розуміти, що рекуперація такою потужністю дуже короткотривала від 1 - 5 секунд. А на зарядній станції електромобіль перебуває у неперервному процесі відновлення запасу ходу значно довше, у порівнянні з короткочасними імпульсами від гальмування.

Силовий пристрій і високовольтна батарея передбачають таку "зарядку", а якщо акумулятор нагрітий, то будуть працювати тормозні колодки і рекуперація зменшиться. Все це протестовано виробниками на заводах та в лабораторіях. Тому багато офіційних автодилерів видають розширену гарантію на збереження ємності акумулятора до восьми років без значної втрати запасу ходу на чистій енергії.

А якщо акумулятор заряджений більше ніж на 80%, то ефективність рекуперації буде обмежена, щоб не пошкодити високовольтної елементи. 

Рекуперація чи зарядка від станції Type 2 / Type 1 - що краще?

Все ж варто розуміти що ефективність якісної зарядної станції набагато більша ніж в рекуперації. При підключенні до стаціонарної або переносної станції ККД процесу становить більше 95%. Переглянути каталог сертифікованих зарядних станцій можна за посиланням. А експерти OnCharger, з багаторічним досвідом, підберуть ідеальну зарядну станцію під ваші потреби.