Система рекуперативного торможения

Главная  »  Тормозная система »  Система рекуперативного торможения

В современных гибридных автомобилях используется система рекуперативного торможения. В основу системы положен электрический способ рекуперации кинетической энергии.

Движение автомобиля сопровождается кинетической энергией. При торможении с использованием традиционной тормозной системы избыток кинетической энергии преобразуется в тепловую энергию трения тормозных колодок и тормозного диска и, соответственно, расходуется вхолостую.

В системе рекуперативного торможения для замедления используется электродвигатель, включенный в трансмиссию автомобиля. При торможении электродвигатель начинает работать в генераторном режиме, на валу двигателя создается тормозной момент и вырабатывается электрическая энергия, которая сохраняется в аккумуляторной батарее. Запасенная электрическая энергия используется в дальнейшем для движения автомобиля.

Применение системы рекуперативного торможения обеспечивает максимальную отдачу от каждого заряда аккумуляторной батареи и высокую топливную экономичность. Рекуперативное торможение наиболее эффективно на передней оси автомобиля, т.к. до 70% кинетической энергии при торможении приходится именно на переднюю ось.

Эффективность системы рекуперативного торможения значительно снижается на низких скоростях движения автомобиля. Поэтому для доведения автомобиля до полной остановки используются традиционные фрикционные тормоза. Совместная работа двух систем находится под управлением электроники.

Отдельный электронный блок управления реализует следующие функции:

• контроль скорости вращения колес;
• поддержание тормозного момента электродвигателя, необходимого для замедления автомобиля;
• перераспределение тормозного усилия на фрикционную тормозную систему;
• поддержание крутящего момента, необходимого для зарядки аккумуляторной батареи.

В данной тормозной системе механическая связь между педалью тормоза и тормозными колодками отсутствует. Решение о торможении принимает электроника на основании анализа действий водителя и характера движения автомобиля.

В работе электронная система рекуперативного торможения взаимодействует с антиблокировочной системой тормозов, системой распределения тормозных усилий, системой курсовой устойчивости, усилителем экстренного торможения.

Система рекуперации кинетической энергии

Помимо электрического способа рекуперации кинетической энергии существуют и другие способы: механический, гидравлический, пневматический. Самый распространенный из них является механический способ и построенные на его основе система рекуперации кинетической энергии (Kinetic Energy Recovery Systems, KERS). В данной системе кинетическая энергия движущегося автомобиля возвращается при торможении и сохраняется для дальнейшего использования с помощью маховика. В отличие от рекуперативного торможения система KERS не создает тормозной момент.

Маховик включен в трансмиссию автомобиля, вращается в вакуумной камере и при торможении разгоняется до 60000 об/мин. Конструкция обеспечивает сохранение энергии до 600 кДж и передачу мощности до 60 кВт (80 л.с.). Запасенная энергия используется для кратковременного скоростного рывка в движении или при трогании с места.

Система KERS применяется в автоспорте на автомобилях Formula 1 с 2009 года. На автомобилях массового использования применение данной системы только планируется. Ближе всех к серийному применению системы рекуперации кинетической энергии находятся разработки компании Volvo.

Cистему KERS предлагается использовать при движении автомобиля в городском цикле. При торможении двигатель автомобиля выключается, маховик раскручивается и запасает энергию. При трогании с места используется энергия маховика, автомобиль трогается, а двигатель запускается уже в движении.

По заявлениям Volvo применение системы рекуперации кинетической энергии обеспечивает снижение расхода топлива на 20% и сокращение вредных выбросов.

 

 

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

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.

Что такое регенеративное торможение и действительно ли оно полезно?

Электродвигатели в гибридах и электромобилях сделали рекуперативное торможение обычными автомобилями. Так что же это такое?

Рекуперативное торможение. Эта неуклюжая фраза постепенно проникла в лексикон автомобилистов, поскольку электрические и гибридные автомобили стали чем-то вроде A Thing.

Итак, если вы годами читали обзоры и групповые тесты TopGear.com — и, конечно же, такое поведение мы полностью одобряем — вы уже хорошо знаете, что такое регенеративное торможение и как оно работает.

Но если вы впервые сталкиваетесь с рекуперативным торможением или вам никогда толком не объясняли технологию, эта статья для вас.

На самом деле, даже если вы думаете, что  знаете, как все это работает, все равно прочитайте. Есть много хитрых объяснений, и есть все шансы, что вам вручили не тот конец палки.

Итак, без лишних слов…

Что такое рекуперативное торможение?

Рекуперативное торможение — или рекуперативное торможение — это то, что происходит, когда вы начинаете замедляться в электрическом или гибридном автомобиле: если у него есть электродвигатель, он, вероятно, сможет рекуперативное торможение.

Видите ли, когда вы отпускаете педаль акселератора, электродвигатель создает электромагнитную силу, препятствующую движению колес вперед. Таким образом, вместо движения накатом вы начнете сбрасывать скорость, подобно торможению двигателем на бензиновом автомобиле.

Отлично, но… зачем мне это?

Эффективность, друг. В отличие от обычных тормозных дисков, которые просто преобразуют кинетическую энергию в тепло, которое теряется навсегда, рекуперативное торможение позволяет получать электроэнергию от двигателя, а затем возвращать ее обратно в аккумулятор, чтобы снова использовать во время движения.

В электромобиле или подключаемом гибридном автомобиле это означает, что вы будете немного увеличивать запас хода каждый раз, когда замедляетесь. То же самое относится и к менее способным гибридам, некоторые из которых могут проехать милю или две только на электроэнергии на городских скоростях, повторно используя энергию, которую вы накопили в результате регенерации.

Попался. Как именно работает регенеративное торможение?

Хорошо, не будем усложнять. Электрический двигатель пропускает ток через цепь, создавая электромагнитную силу, которая заставляет его вращаться. Это вращательное движение — это то, что приводит в движение колеса вашего электромобиля и толкает его вперед (или назад, когда ток меняется на противоположный).

Однако, когда вы прекращаете подавать электричество от аккумулятора к двигателю, т. е. когда вы отпускаете педаль акселератора, инерция автомобиля через колеса становится доминирующей силой в системе. Это посылает этот ток в противоположном направлении, и вуаля! ваш электродвигатель стал генератором, а электричество возвращается в аккумулятор.

Большинство автомобилей, способных к рекуперативному торможению, покажут вам это в режиме реального времени на спидометре, а циферблат покажет, сколько энергии вы используете на дроссельной заслонке и сколько вы генерирует , когда вы замедляетесь.

Нужно ли водить по-другому?

Вам не нужно. Но небольшое изменение стиля вождения может помочь вам в полной мере воспользоваться преимуществами. Большинство электромобилей и PHEV позволяют вам выбирать, насколько сильной должна быть сила рекуперативного торможения, часто с помощью подрулевых лепестков за рулем. Это означает, что вы можете выбрать силу торможения, соответствующую вашему вождению.

Например, если вы едете по автомагистрали, вам, вероятно, понадобится слабая регенерация, чтобы вы могли двигаться как можно плавнее. Но в пробках по городу высокая регенерация лучше подходит для характера вашего путешествия с частыми остановками.

И, во избежание сомнений, у вас по-прежнему будет педаль тормоза, которая управляет физическими тормозными дисками и суппортами. Электрические и гибридные автомобили будут смешивать их и рекуперацию автоматически, причем лучшие из них делают это плавно, а худшие затрудняют вам оценку того, насколько сильно нажимать на педаль каждый раз. Остерегаться.

Есть советы?

В этих комбинированных системах потренируйтесь использовать циферблат рядом со спидометром, чтобы нажимать педаль «тормоза» (фактически тормоз плюс рекуперация) ровно настолько, чтобы стрелка приближалась к 100-процентной регенерации, но не нажимайте затем педаль сильнее. Таким образом, вы не будете использовать диски. Ну, знаешь, нажми сильнее, если альтернативой будет лобовой удар. Но мы говорим о том, что старайтесь вести машину с предвкушением и плавно снижайте скорость.

Суть в том, что регенеративное торможение не делает педаль тормоза ненужной. Если, возможно, ваш электромобиль не имеет однопедального режима вождения.

Однопедальное вождение?

Да, это общий термин для таких вещей, как электронная педаль Nissan. При вождении с одной педалью рекуперативное тормозное усилие установлено на максимум, а также оно включает тормоза на низкой скорости, когда рекуперация не работает так сильно. Практически в каждом обычном сценарии, кроме экстренной остановки, вы сможете полностью остановиться, вообще не используя педаль тормоза.

К этому нужно привыкнуть, но когда вы освоитесь, это может быть очень интуитивным способом вождения. Это также может снять напряжение при вождении по городу, когда только ваша правая лодыжка выполняет какую-либо работу на педали акселератора. Ну и конечно руки на руле.

Есть ли другие преимущества рекуперативного торможения?

Мы рассмотрели улучшенную эффективность (и, следовательно, более низкие выбросы CO2 на гибридах) и увеличенный запас хода, но есть еще одно преимущество рекуперативного торможения: износ тормозов будет значительно снижен, поскольку вы будете гораздо меньше полагаться на диски и суппорты. .
Это, в свою очередь, означает меньше тормозной пыли в воздухе; обычно является большим источником вредных твердых частиц, особенно в городах. И дышать.

Есть недостатки?

Не совсем так, хотя следует добавить, что регенеративное торможение делает вашу машину более эффективной только в определенных ситуациях. Помните, что торможение в автомобиле с двигателем внутреннего сгорания, когда вам это не нужно, приведет к трате топлива, поскольку вам придется снова ускоряться, и этот принцип по-прежнему действует для электромобилей и гибридов.

Это связано с тем, что преобразование кинетической энергии обратно в электричество само по себе не является эффективным на 100%, поэтому 50 метров торможения не вернут вам все 50 метров запаса хода. Это так не работает.

Итак, какой диапазон рекуперативного торможения даст мне на самом деле?

Трудно сказать, потому что это зависит от того, насколько эффективно (это слово сегодня отработано, а?) система может восстановить электроэнергию и сколько энергии эта система может выдержать за один удар. Представьте, что вы пытаетесь пить из шланга: капелька из носика не будет проблемой, но полностью откройте кран, и вы очень быстро переполнитесь (и очень промокнете). Есть смысл?

Некоторые электромобили имеют информационные экраны, на которых потребление энергии отображается в виде графика зависимости от времени. Если график становится отрицательным, это регенерация. При давальческом вождении отрицательная область может составлять 10-20 процентов от положительной области, что означает увеличение запаса хода примерно на 10-20 процентов по сравнению с тем, что вы получили бы, если бы автомобиль просто использовал свои диски для замедления.

Имеет ли значение передний или задний привод?

У электромобилей с задним приводом иногда меньше регенерации, чем у переднеприводных.