Hamowanie rekuperacyjne

Poprzez przekształcanie energii kinetycznej pojazdu w energię elektryczną i magazynowanie jej w akumulatorze, hamowanie rekuperacyjne może zwiększyć zasięg pojazdu i poprawić ogólną efektywność. W tym artykule omawiamy różne strategie hamowania rekuperacyjnego stosowane w samochodach elektrycznych, ich zalety oraz ograniczenia.

Jak to działa?

Hamowanie rekuperacyjne przechwytuje energię kinetyczną poruszającego się pojazdu i magazynuje ją jako energię elektryczną w akumulatorze podczas hamowania lub zwalniania.

Silnik elektryczny może pełnić funkcję generatora w samochodzie elektrycznym, wykorzystując zasadę indukcji elektromagnetycznej, która mówi, że zmiana pola magnetycznego wokół przewodnika generuje prąd elektryczny w obwodzie. Gdy silnik elektryczny się obraca, tworzy pole magnetyczne, które oddziałuje z uzwojeniami stojana i wytwarza prąd elektryczny napędzający pojazd. Podczas zwalniania lub hamowania koła napędzają silnik wstecz, powodując zmianę kierunku pola magnetycznego i indukowanie prądu w przeciwnym kierunku. Ten prąd można przekierować do akumulatora i zmagazynować jako energię, zmniejszając potrzebę użycia tradycyjnych hamulców tarczowych i zwiększając zasięg oraz efektywność samochodu elektrycznego.

Rodzaje strategii hamowania rekuperacyjnego

Producenci samochodów elektrycznych oferują hamowanie rekuperacyjne z różnymi strategiami. Wyróżniamy trzy główne typy strategii hamowania rekuperacyjnego. Niektórzy producenci udostępniają tylko jedną opcję, podczas gdy inni pozwalają kierowcy wybierać między dwiema lub wszystkimi trzema.

Jazda na jeden pedał / rekuperacja przy zwolnieniu pedału przyspieszenia

Jazda na jeden pedał to funkcja niektórych samochodów elektrycznych, która pozwala kierowcy kontrolować przyspieszenie i zwalnianie pojazdu, używając wyłącznie pedału przyspieszenia.

Po naciśnięciu pedału pojazd przyspiesza. Po zwolnieniu pedału samochód zwalnia przy użyciu hamowania rekuperacyjnego, które zamienia energię kinetyczną pojazdu w energię elektryczną, którą samochód elektryczny magazynuje w akumulatorze. Ten rodzaj hamowania rekuperacyjnego nazywany jest także rekuperacją przy zwolnieniu przepustnicy. W zależności od ustawień pojazdu i warunków drogowych, jazda na jeden pedał może całkowicie zatrzymać pojazd lub utrzymać niską prędkość, aż kierowca ponownie naciśnie pedał.

Zaletą jazdy na jeden pedał jest uproszczenie obsługi pojazdu, ponieważ wymaga użycia tylko jednego pedału.

Wadą jazdy na jeden pedał jest konieczność adaptacji dla kierowców przyzwyczajonych do tradycyjnej jazdy na dwóch pedałach. Pełna rekuperacja przy zwolnieniu może być niekorzystna na śliskiej nawierzchni, ponieważ gwałtowne zdjęcie stopy z pedału spowoduje silne hamowanie. Wielu zaleca zmniejszenie siły rekuperacji zimą.

Dodatkowo wydajność może się różnić w zależności od takich czynników jak stan naładowania akumulatora, temperatura, pochylenie drogi i ruch drogowy. Podczas gdy niektóre samochody elektryczne mają stały poziom rekuperacji dla jazdy na jeden pedał, inne wyposażone są w łopatki na kierownicy, umożliwiające aktywację rekuperacji na różnych poziomach.

Inne, takie jak Tesla, oferują ustawienia dostępne w systemie infotainment.

Na powyższym obrazku widać, jak Tesla pozwala kierowcy zdecydować, jak samochód ma się zachowywać przy niskich prędkościach. Na przykład może dodać tradycyjne hamowanie przy niskiej prędkości, aby całkowicie zatrzymać pojazd i utrzymać go w miejscu.

Ręczna rekuperacja za pomocą pedału hamulca

Poprzez naciśnięcie pedału hamulca można odzyskiwać energię w samochodach elektrycznych wyposażonych w hamulce mieszane.

Rekuperacja w systemie hamulców mieszanych w samochodach elektrycznych wykorzystuje czujniki i algorytmy do określenia optymalnej równowagi między hamowaniem rekuperacyjnym a hamulcami tarczowymi, uwzględniając takie czynniki jak sposób jazdy kierowcy, stan naładowania akumulatora, warunki drogowe, sytuację na drodze i prędkość pojazdu.

System może również współpracować z systemami wspomagania kierowcy, takimi jak adaptacyjny tempomat lub system unikania kolizji, w celu zwiększenia bezpieczeństwa i wygody.

Adaptacyjna rekuperacja

Adaptacyjna rekuperacja to funkcja niektórych samochodów elektrycznych, która pozwala im dostosowywać poziom hamowania rekuperacyjnego w zależności od sytuacji na drodze.

Adaptacyjna rekuperacja działa, wykorzystując czujniki, kamery i dane nawigacyjne do wykrywania warunków drogowych, krzywizn trasy, ograniczeń prędkości oraz innych czynników wpływających na optymalny poziom zwalniania pojazdu. Na podstawie tych informacji system może automatycznie zwiększać lub zmniejszać poziom rekuperacji po zwolnieniu pedału przyspieszenia, bez konieczności ręcznego wybierania trybu.

Zaletą adaptacyjnej rekuperacji jest płynniejsze i bardziej naturalne doświadczenie z jazdy oraz skuteczniejsze odzyskiwanie energii. Dzięki dostosowywaniu poziomu rekuperacji do sytuacji drogowej adaptacyjna rekuperacja może uniknąć nadmiernego lub zbyt słabego hamowania, które mogłoby powodować dyskomfort lub marnotrawstwo energii, ponieważ samochód będzie toczyć się, gdy to możliwe. Adaptacyjna rekuperacja może także współpracować z systemami wspomagania kierowcy w celu zwiększenia bezpieczeństwa i wygody, na przykład utrzymując bezpieczną odległość od poprzedzającego pojazdu lub zwalniając przed ostrym zakrętem.

Przykładami samochodów elektrycznych oferujących adaptacyjną rekuperację są Porsche Taycan i BMW i4. Te samochody stosują różne technologie i algorytmy do implementacji adaptacyjnej rekuperacji, ale wszystkie mają na celu zapewnienie kierowcom lepszego doświadczenia jazdy na jeden pedał.

Maksymalna moc rekuperacji

Maksymalna moc rekuperacji w samochodzie elektrycznym zależy od wielu czynników, takich jak typ i rozmiar silnika, prędkość i stan naładowania akumulatora oraz ustawienia i tryby pojazdu. Różne samochody elektryczne oferują różne poziomy hamowania rekuperacyjnego, ale zazwyczaj mieści się ona w zakresie od ponad 50 kW w małych autach do 300 kW w najwydajniejszych modelach.

Światła stopu i hamowanie rekuperacyjne

Standardowe światła stopu zapalają się, gdy siła hamowania jest na tyle duża, by znacznie zmniejszyć prędkość. Jednak nie zawsze tak jest. Na przykład Hyundai Ioniq 5 nie aktywuje świateł stopu podczas jazdy na jeden pedał. Takie zachowanie może być niebezpieczne. Wyjaśnia to to wideo. Sprawdź, jak działa twój samochód elektryczny, aby nie zostać uderzonym od tyłu. W Europie przepis mówi, że jeżeli deceleracja przekracza 1,3 m/s², powinien zostać wygenerowany sygnał hamowania.

Zalety hamowania rekuperacyjnego

Do zalet hamowania rekuperacyjnego należą:

Lepsza efektywność: Dzięki odzyskiwaniu energii podczas hamowania i zwalniania, hamowanie rekuperacyjne może zwiększyć zasięg pojazdu i poprawić efektywność.

Mniejsze zużycie hamulców: Ponieważ hamowanie rekuperacyjne może przejąć znaczną część siły hamowania, zmniejsza zużycie mechanicznych hamulców, co przekłada się na niższe koszty eksploatacji.

Płynniejsze hamowanie: Hamowanie rekuperacyjne może zapewnić bardziej płynne i jednolite hamowanie w porównaniu z tradycyjnymi hamulcami tarczowymi, co skutkuje większym komfortem pasażerów.

Ograniczenia hamowania rekuperacyjnego

Chociaż hamowanie rekuperacyjne oferuje wiele zalet, technologia ta ma pewne ograniczenia. Należą do nich:

Zmniejszona skuteczność przy dużych prędkościach: Hamowanie rekuperacyjne jest mniej efektywne przy wysokich prędkościach, ponieważ ilość energii kinetycznej, którą można przechwycić i magazynować, maleje wraz ze wzrostem prędkości pojazdu.

Ograniczone zwiększenie zasięgu: Hamowanie rekuperacyjne może wydłużyć zasięg pojazdu, ale ilość odzyskiwanej energii jest ograniczona, a ogólny wpływ na zasięg może się różnić w zależności od warunków jazdy.

Zmiana odczucia pedału hamulca: Ponieważ hamowanie rekuperacyjne wykorzystuje silnik elektryczny do zwalniania pojazdu, może zmienić odczucia podczas naciskania pedału hamulca, co dla niektórych kierowców może być mniej intuicyjne.

Ile można zregenerować?

W drugiej części przedstawiamy szczegółowe obliczenia, ile energii można zregenerować i jak wpływa to na zasięg. Wyjaśniamy również fizykę stojącą za matematycznymi obliczeniami.