Активная популяризация экологичных видов транспорта способствовала тому, что темпы продаж электрических автомобилей с каждым годом стремительно увеличиваются на всех континентах. Ярким подтверждением этому является увеличение доли электромобилей и гибридов на мировом рынке. Примечательно, что одним из лидеров по их выпуску является Поднебесная, где в прошлом году электрокары занимали 29% общего объема производимых моделей, по данным аналитического агентства Canalys. В то же время в первом полугодии 2023 их количество увеличилось еще на 2%.

Примечание. Как сообщают представители компании NEO CARS, китайские электромобили реализуются в России с адаптацией под отечественные условия эксплуатации.

Рекуперация электромобиля: технологические тонкости

Одной из ключевых характеристик современных электромобилей является запас хода без подзарядки, который напрямую зависит от объема энергии, доступной на борту. Она хранится внутри аккумулятора и в процессе движения постоянно расходуется, требуя периодической и своевременной подзарядки. Очевидно, что для увеличения пробега нужно устанавливать батарею большей емкости, что связано с увеличением массы и габаритов, либо использовать другой, дополнительный механизм, обеспечивающий постоянную подзарядку в движении.

Суть процесса

Рекуперация электромобиля — особая технология возврата части расходуемой электроэнергии с целью повторного использования. Принцип ее действия основан на обратном преобразовании кинетической энергии автомобиля, движущегося на электротяге, в электричество. Это происходит в процессе торможения или замедления хода.

Примечание. Слово «рекуперация» получено от латинского recuperatio, которое переводится как «восстановление или обратное получение».

В обычных авто при торможении кинетическая энергия превращается в тепловую, нагревая тормозные механизмы в результате интенсивного трения. Впоследствии тепло просто уходит в окружающее пространство. В электромобилях, оснащенных технологией рекуперации, при торможении электродвигатель, который ранее обеспечивал привод колес, переходит в режим генератора. В результате, вырабатывается электрическая энергия, которая используется для подзарядки аккумулятора.

Алгоритм работы

Технология рекуперации электромобиля реализуется по такому алгоритму:

• После прекращения разгона или при легком нажатии на педаль торможения, отключается питание электродвигателя от аккумулятора.
• Электроника переводит электромотор в режим генератора.
• В обмотках статора и ротора генерируются токи противоположного направления — вырабатывается электричество.
• Моменты, образующиеся на валу электродвигателя, обеспечивают торможение автомобиля.
• Определенная доля кинетической энергии, превращенная в электричество, поступает через контроллер на пополнение емкости батареи. Остальная ее часть уходит в тепло.

Примечание. Технология рекуперации не обеспечивает экстренную остановку и используется только в процессе плавного замедления движения. При необходимости срочной остановки требуется применение стандартной гидравлической системы торможения. Электроника в этом случае реагирует на усилия и интенсивность нажатия на педаль.

В электромобилях, оснащенных технологией рекуперации, обе системы работают в симбиозе под управлением бортового компьютера. Электроника обеспечивает решение таких задач:

• Мониторинг скорости вращения колес.
• Контроль интенсивности и усилий нажатия на педаль.
• Переключение режима работы электродвигателя.
• Поддержание тормозных моментов на валу электромотора, необходимых для обеспечения заданного темпа замедления автомобиля.
• Обеспечение оптимальных крутящих моментов частичной подзарядки аккумулятора.
• Активация традиционных тормозных механизмов при необходимости остановки или экстренного торможения.

Примечание. В отличие от обычных авто в «моделях с рекуперацией» тормозная педаль не связана напрямую с тормозными механизмами или колодками. Решение об их активации «принимает» электроника с учетом текущих условий движения и действий водителя.

Эффективность и другие моменты

Процесс рекуперации частично обратим. Изначально электроэнергия расходуется на обеспечение движения, а при торможении происходит восстановление определенной ее доли. Часть кинетической энергии расходуется на преодоление трения подвижных деталей, а также сопротивления качению колес и встречного потока воздуха. В любом случае, использование такой технологии обеспечивает заметное увеличение запаса хода без подзарядки.

Наибольшая экономия энергии или, другими словами, максимальная эффективность рекуперации достигается на больших скоростях, когда автомобиль имеет большой запас кинетической энергии. Для достижения высокой результативности электродвигатели, которые задействованы в описанной технологии, целесообразно подключать к колесам передней оси. Это обусловлено тем, что здесь реализуется около 70% кинетической энергии, которая образуется при замедлении автомобиля.

Эффективность рекуперации во много определяется условиями движения. Например, в городском цикле, где требуются частые замедления, или на крутом спуске, когда авто тормозит двигателем, она может достичь максимума. В то же время, при длительной поездке по скоростному шоссе, когда нет необходимости в замедлении, результативность использования такой технологии ничтожно мала.

Немаловажную роль в обеспечении эффективности рекуперации также играет масса автомобиля. Чем она выше, тем больший запас кинетической энергии формируется при торможении. Учитывая такую особенность, малогабаритные модели значительно уступают в этом плане более массивным собратьям. С другой стороны, небольшие модели имеют низкий расход энергии.

Когда может пригодиться рекуперация электромобиля: условия

Учитывая описанные моменты, можно сделать вывод, что максимальный эффект рекуперации электромобиля достигается при соблюдении таких условий:

• Ежедневные поездки по городу с частыми остановками на светофорах, перекрестках.
• Относительно короткие путешествия по автомагистралям на больших скоростях.
• Движение по холмистой местности с многочисленными спусками.
• Переднеприводный электромобиль с крупными габаритами и весом.

В свою очередь, минимальная результативность использования технологии рекуперации достигается в процессе продолжительного движения по шоссе без изменения скоростного режима. Из-за особенностей современных аккумуляторов при низких температурах эффективность восстановления электроэнергии ничтожно мала. А после подзарядки емкости батареи до 100% рекуперативная энергия расходуется впустую.

Большинство современных электромобилей с технологией рекуперации выпускаются с возможностью для водителя самостоятельно выбирать определенные режимы, а иногда, выполнять их настройки вручную. Как правило, после разгона электродвигатель автоматически переключается в режим генератора даже без нажатия педали торможения.

Заключение

В любом случае, рекуперация электромобиля — хороший бонус для владельца. Как показывает практика, технология позволяет восстанавливать емкость батареи до 18–20% в зависимости от модели авто, интенсивности и условий поездок. Этого достаточно, чтобы увеличить запас хода на 10–15%. Плюс к этому, владельцы таких автомобилей приучаются к умеренному стилю вождения с плавными разгонами и замедлениями. В итоге, не только экономится энергия, но и снижается интенсивность износа деталей и узлов. В первую очередь, это касается тормозных механизмов, которые подвергаются минимальным нагрузкам. Как следствие, продлевается общий ресурс эксплуатации автомобиля.

Единственный недостаток рекуперация электромобиля — более высокая стоимость таких моделей по сравнению с обычными сборками. Однако она с лихвой компенсируется экономией энергии и продлением ресурса.

Источник: https://trauto.ru/cars/

^{Источник изображения: yarllo.ru}