Рекуперативное торможение в электромобилях - простыми словами

Рекуперация или "Recuperation" переводится с английского, как - восстановление или возврат энергии в сеть. Соответственно, система рекуперации в электромобилях нужна для того, чтобы заряжать аккумулятор во время торможения. Вот как это происходит: когда водитель отпускает педаль газа, двигатель автоматически переходит в режим генератора и всю энергию, которая образовалась во время торможения, возвращает в батарею. На пологом склоне расстоянием до 2-х км это дает + 2-3 км запаса хода батареи. Также эта система бережет тормозные колодки от износа.

Чтобы ежедневно накапливать энергию для новых километров, нужно разобраться, как работает система рекуперации и понять, при каких условиях она будет эффективна.

Как это работает

Чтобы объяснить, что же такое рекуперативное торможение, немного прибегнем к физике. Начнем с определения кинетической энергии.

Любой движущийся объект обладает кинетической энергией. Она рассчитывается по формуле, в которой участвуют две величины: масса объекта и скорость, с которой он движется. Когда автомобиль едет - образуется кинетическая энергия, а когда тормозит - эта энергия превращается в тепло и рассеивается. То есть она просто уходит в никуда и стирает тормозные колодки.

При рекуперативном торможении происходит следующее:

1. тяговый двигатель электромобиля отключается от батареи, начинает работать в режиме генератора, самостоятельно вырабатывая энергию;
2. автомобиль постепенно снижает скорость, а накопленная им кинетическая энергия переходит в электрическую и возвращается в аккумулятор, увеличивая уровень его заряда.

Во время рекуперативного торможения водителю не нужно давить на педаль тормоза. Ему достаточно отпустить акселератор до того момента, как снова нужно будет прибавить скорости. А тормоза нужно нажимать только тогда, когда нужно остановиться полностью или во время экстренной остановки.

Как тяговый двигатель превращается в генератор во время рекуперативного торможения - смотрите в этом видео, начиная с 8-й минуты.

Когда режим рекуперативного движения эффективен

В процессе рекуперативного торможения удается сохранить около 70% кинетической энергии. Остальные 30% теряются во время захвата энергии и ее преобразования в заряд для аккумулятора.

Число накопленных процентов батареи зависит от массы электромобиля и скорости. Чем тяжелее машина и чем быстрее она едет, тем больше кинетической энергии преобразуется в электрическую.

В каких случаях рекуперативное торможение является эффективным:

• за пределами города, где автомобиль может хорошо разогнаться;
• при спусках с горы и торможении на высокой скорости.

В городе рекуперация тоже может быть полезной, особенно, если выбрать интенсивный режим (всего их два: стандартный и слабый) и накапливать энергию на спусках. Например, Nissan Leaf на крутом спуске по улице Елены Телиги в Киеве добавляет к запасу хода 2-3 км, а на небольших спусках на развязках мостов - 1 км пробега.

Также режим рекуперации эффективен в городских условиях, где очень интенсивный "старт-стоп" трафик.

Благодаря системе рекуперации энергии, тормоза электромобилей изнашиваются очень медленно. Часто можно встретить модели Nissan Leaf с пробегом 100-120 тыс. км, в которых стоят еще заводские тормозные колодки.

В то же время из-за того, что тормоза практически не участвуют в работе и почти не изнашиваются - колодки в суппорте подкисают, поэтому их нужно периодически чистить и смазывать. Особенно это актуально, если вы покупаете б/у автомобиль.

В каких случаях рекуперация неэффективна или недоступна

1. Движение по трассе без спусков и, соответственно, без переключения на рекуперацию. Однако даже в этом случае можно добавить около 3% к дальнобойности хода электромобиля. На таком рельефе стоит использовать круиз-контроль или автопилот. А, например, сочетание режимов "Eco" и интенсивной рекуперации делают движение очень экономичным: это обеспечивает плавную езду и при первой возможности пополнение ходового запаса батареи на 1-3 км.
2. Низкая температура аккумулятора. До того, как батарея прогреется, автомобиль будет ограничивать максимальную мощность рекуперации.
3. Батарея, заряженная до 100%. Если аккумулятор заряжен выше 90% (что нежелательно), электромобиль ограничивает доступную мощность рекуперации до тех пор, пока заряд не снизится до благоприятных значений. А если заряд 100% - рекуперация не будет работать вообще.

Заключение

Рекуперация электродвигателя - это функция, которая есть не только на электромобилях, но и на другом электрическом транспорте: начиная с моноколес и заканчивая электропоездами. Эта система помогает вернуть к 70% кинетическую энергию и превратить ее в реальный заряд для батареи. А также позволяет ездить с помощью одной педали и использовать стандартные тормоза только в случае полной остановки или экстренного торможения.

Эффективнее всего рекуперативное торможение работает на спусках и в городе, где постоянно нужно притормаживать в пробках и на светофорах.