Рекуперация в автомобиле что это
Система рекуперативного торможения
В современных гибридных автомобилях используется система рекуперативного торможения. В основу системы положен электрический способ рекуперации кинетической энергии.
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.
Тормозить и запасать: системы рекуперации в современных машинах
Любое торможение штатной тормозной системой – это растраченная на нагрев воздуха энергия. А объем этих «трат» прекрасно известен всем городским водителям. Разница в расходе топлива при движении по городу и по загородной трассе без остановок составляет в среднем раза полтора, а то и больше. Предотвратить напрасные потери пытались давно, но основная проблема – необратимость ДВС – всячески этому препятствует.
Доказывать необходимость рекуперативного торможения, то есть такого, при котором энергия машины снова аккумулируется, чтобы быть потом использованной для разгона, никому было не нужно. Эффективность схемы еще с 60-х годов проверена на железной дороге. Но там используются электровозы, и энергия сразу возвращается в сеть. Машинам такой способ не очень подходит ввиду отсутствия на большинстве из них электромоторов…
А поскольку машины ездят не по рельсам, то и места торможения и разгона тоже не очень-то поддаются прогнозированию. Поэтому способ, используемый на некоторых станциях метрополитена, – расположение точек остановки на возвышенностях, что позволяет разгоняться за счет запаса потенциальной энергии и замедляться за счет подъема, – тоже не востребован. Разве что места остановок автобусов традиционно стараются располагать на горках.
Маховик в вакууме
Исторически первой системой рекуперации для машин с ДВС стала система с механическим накоплением энергии во вращающемся маховике. Подобные системы применялись в основном на строительной технике, где крупные вращающиеся части использовались как накопитель энергии, а передача мощности шла через гидравлические или электросистемы.
Но область применения такого рода технологий оставалась узкой – в первую очередь это были большие экскаваторы и краны, часто портовые. Сделать систему более компактной и установить на легковой автомобиль просто никому не приходило в голову, любой способ реализации упирался в низкую стоимость энергии и высокую цену устройства.
При цене нефти менее 4 долларов за баррель внедрять нечто подобное на транспорте никому не приходило в голову, и даже после первых нефтяных кризисов запас по модернизации ДВС с лихвой перекрывал потребности в экономии топлива. Компания Volvo даже испытывала систему на модели 260 в 1980 году, но мощность порядка 10 киловатт со стальным маховиком не оправдали ожиданий, и программа была свернута.
Скачок технологий в 80-е годы позволил создать более эффективные системы накопления энергии на маховике, устранив основную проблему – вероятность взрывного разрушения маховика. Решили проблему просто: сделали маховик из нитей, которые при разрушении просто его тормозили. А помещение его в вакуумный контейнер и использование газовых подшипников позволило запасать энергию на весьма приличный срок, до нескольких дней, хотя большинство таких систем рассчитаны на короткий цикл работы, от поступления энергии на маховик до ее расходования проходит несколько минут или даже секунд.
Так работает, например, гоночная система KERS в Формуле-1. Есть и практические примеры ее реализации на условно серийных машинах, например на Porsche и Ferrari. Но на практике, скорее всего, распространения такая система не получит. Наряду с такими достоинствами, как очень высокая емкость и большая мощность накопления, в числе недостатков останутся и гироскопический эффект, и довольно высокие потери как в приводе, так и в самой подвеске маховика. Как итог – область применения этой технологии так и осталась узкоспецифичной, и пока перспектив к изменению ситуации не видно, развитие чисто электрических методов накопления энергии пока идет лучше, а выдающаяся удельная мощность маховиков-накопителей пока не пригодилась.
Потенциальное преимущество в надежности системы тоже вряд ли будет востребовано, надежность и простота сейчас не в почете. Единственным действительно перспективным и массовым направлением для данной технологии остаются автобусы. Например, Optare Solo с маховичным накопителем FlyBus или развозные грузовики и мусоровозы, делающие остановки через каждые несколько сотен метров. Система FlyBus или FlyBrid в версии «для всех» сделана инжиниринговой компанией Rikardo в сотрудничестве с компанией Torotrak, разработчиком тороидальных вариаторов большой мощности.
И тут снова на горизонте появляется шведская компания. В версии, которую использовали на Volvo S60 в 2011 году, мощность системы составила 80 киловатт, масса – 60 килограммов, а обороты маховика – порядка 60 тысяч оборотов в минуту. Судя по этим показателям, вполне возможен рост мощности системы до «спортивных» величин, ведь обороты роторов могут быть даже выше 100 тысяч в минуту, но опять же, судя по отсутствию гибрида в модельной гамме компании, эксперименты с легковыми машинами сочли неудачными.
Жидкость и газ под давлением
Несколько перспективнее выглядит система пневмогидравлической рекуперации, наиболее известной у нас как Peugeot Hybrid Air. Она является хорошо отработанной схемой, хотя реально существующие с ней машины не так уж широко известны. Это в первую очередь… мусоровозы.
Десятки машин с системой Bosch и Eaton уже более десяти лет эксплуатируются в США, и их гибридный привод проявил себя как надежный и недорогой. Суть работы такой установки заключается в возможностях гидромотора, который при торможении закачивает рабочую жидкость в большой гидроаккумулятор – трубу со сжатым газом. При разгоне машины газ вытесняет жидкость, жидкость крутит тот же гидромотор и помогает экономить топливо. В системе нет дорогих аккумуляторов, и ресурс ее очень велик. Мощность гидромоторов тоже велика, а стоимость, наоборот, крайне низкая.
Одна загвоздка: гидроаккумулятор имеет большие габариты и массу, и реально его энергии хватает на один-два цикла разгона и торможения, пробег без включения ДВС составляет всего пару километров для легковой машины и сотни метров для грузовика. При использовании на автобусах или мусоровозах подобная система позволяет полностью отказаться от использования традиционных тормозных механизмов, гидромотор может замедлить машину вплоть до полной остановки. В этом пневмогидравлический рекуператор даже превосходит электрические системы, те при малой скорости вращения колес уже не эффективны.
Дополнительным плюсом является возможность запасти энергию надолго, на часы и дни. В отличие от маховиков, которые уже через десятки минут теряют солидную часть запасенной мощности. К сожалению, масштабные планы компании Peugeot были прохладно восприняты новыми акционерами из китайской Dongfeng, а также партнерами по разработке системы из Ford. Но судя по новостям, именно китайские грузовики Dongfeng могут оказаться следующими массовыми носителями этой технологии.
Электроторможение с рекуперацией
Главным конкурентом этих безусловно интересных, но обладающих множеством ограничений схем выступает уже классическая электрическая схема с электромотором, аккумуляторами или суперконденсаторами.
Обычное электрическое торможение и рекуперация хороши уже тем, что используются на железной дороге около 60 лет и отработаны до мелочей. Все конструктивные схемы с синхронными, асинхронными и коллекторными двигателями давно известны и рассчитаны. Энергия передается обратно в питающую сеть, запасается в аккумуляторы или суперконденсаторы и может быть использована через длительное время.
Основная беда электрических тормозов в том, что они плохо сочетаются с ДВС, и для эффективного использования электроэнергии пришлось совместить обычный двигатель внутреннего сгорания и всю атрибутику электромобиля – аккумуляторы и тяговый электродвигатель – в одном механизме. Получившиеся гибриды обычно так и называют просто «гибридами». И несмотря на сложность и высокую массу такой схемы, в данный момент она является единственной серийно использующейся в легковом автомобилестроении и уже весьма популярной.
Гибриды на данный момент оказываются самым перспективным направлением развития автомобилей с точки зрения снижения расхода топлива, а прогресс в создании аккумуляторных батарей и развитие так называемых «подзаряжаемых гибридов», по сути являющихся промежуточным звеном между чистыми электромобилями и гибридами, делает их важным элементом в эволюции персонального автотранспорта.
В 1997 году вышла первая серийная Toyota Prius, которая остается на данный момент самой популярной гибридной машиной и законодателем мод в своем классе. В ее схеме приняли решение использовать электромоторы малой мощности и недорогую никель-металлгидридную аккумуляторную батарею также малой мощности, а для компенсации этих недостатков наделили машину очень сложной трансмиссией со множеством режимов работы ДВС, электродвигателя и генератора. Успех этой схемы сильно повлиял на развитие подобных технологий у других производителей. Сейчас число моделей машин с гибридным приводом перевалило за два десятка.
Что такое рекуперация торможения в электромобилях
Тормоза являются очень важной частью любого автомобиля. От их исправной работы во многом зависит безопасность движения. Однако, редко кто из водителей задумывался, насколько много энергии расходуется «впустую» при торможении. От трения тормозных колодок о диски выделяется значительное количество тепла, которое просто уходит на обогрев окружающего воздуха. А что если эту энергию аккумулировать и использовать повторно? Все возможно и процесс этот называется рекуперацией (то есть, частичный возврат энергии). Такие системы уже довольно давно устанавливают при производстве «гибридов» и электромобилей. В нашей обзорной статье мы постараемся кратко рассказать о разнообразных способах рекуперации.
Разновидности систем рекуперации энергии
По способу возврата энергии торможения различают три основных разновидности таких систем:
Первые в настоящее время достаточно широко применяют на обычных легковых автомобилях (в основном, гибридных и электрических). Вторые используют только для спортивных болидов. Третьи в последнее время находят применение на большегрузных коммерческих грузовиках и городских автобусах.
Система рекуперации на «гибридах» и электромобилях
На данных автомобилях устанавливают электрические системы возврата энергии. Как это работает? Сначала немного теории. Любой электродвигатель постоянного тока при подаче на него напряжения начинает вращаться и работать как мотор. Если же раскрутить его вал механическим способом, то на клеммах вырабатывается напряжение. То есть, электромотор может выполнять одновременно две функции: в первом случае двигателя, а во втором генератора. Этот принцип и лег в основу электрических систем рекуперации энергии, который с успехом реализуют на электро- и гибридных автомобилях. Ведь и те и другие изначально оборудованы электродвигателями, которые довольно просто перевести в режим генератора. Принцип работы таких систем достаточно прост:
Важно! Естественно, при экстренном торможении рекуперативная система не может резко остановить автомобиль. Вследствие этого полностью отказываться от привычных конвекционных тормозов нельзя. Поэтому в зависимости от степени нажатия на педаль тормоза встроенный компьютер «принимает решение» и подключает в помощь к рекуперативному торможению стандартную тормозную систему автомобиля.
Достоинствами применения электрических систем рекуперации энергии являются:
Система рекуперации на автомобилях со «Старт-Стопом»
Любому автомобилисту известно, что при запуске двигателя происходит наибольший расход энергии аккумулятора. Транспортные средства, оборудованные системой «Старт-Стоп», отличаются тем, что после каждой остановки мотор автоматически глушится и потом при возобновлении движения заводится. То есть, батарея быстро теряет свою емкость и «требует» подзарядки. А времени, чтобы это сделать (с помощью штатного генератора) в условиях коротких пробегов и частых остановок на светофорах и в пробках, может просто не хватить. И вот тут электрическая система рекуперации смогла бы обеспечить дополнительный заряд аккумулятора. Существенным минусом ее применения на автомобилях «Старт-Стоп» является удорожание самого транспортного средства за счет установки специального генератора (подключаемого непосредственно к трансмиссии в момент торможения) и усложнение всей электронной «начинки».
SMART системы рекуперации
Как работает эта так называемая «умная» система? При разгоне транспортного средства, когда двигатель испытывает повышенные нагрузки, происходит отключение штатного генератора. Это позволяет мотору быстрее набрать обороты и израсходовать меньше топлива. При торможении генератор включается в работу и происходит рекуперация энергии. В процессе движения электроника «отслеживает» величину емкости батареи. При ее уменьшении (до 75% от номинальной) автоматически включает генератор, чтобы произвести подзарядку аккумулятора.
Система рекуперации с накопительным конденсатором
Период торможения автомобиля длится достаточно короткое время. Поэтому из-за технологических особенностей устройства современных аккумуляторных батарей (а вернее химических процессов, происходящих при их подзарядке) сохранить большое количество энергии в них довольно трудно. Компания Mazda разработала систему рекуперации с использованием накопительного конденсатора. В процессе торможения специальный генератор с напряжением 12÷25 В за короткий отрезок времени заряжает емкость. Далее накопленная энергия через конвертор (DC/DC) преобразуется в привычные 12 В и поступает либо на различные потребители (кондиционер, CD-плейер и так далее), либо подзаряжает штатную аккумуляторную батарею. По утверждению производителя экономия топлива составляет не менее 10%.
Механическая рекуперация
Механический способ рекуперации кинетической энергии:
Для информации! Экспериментальный прототип Volvo S60 с карбоновым маховиком Ø=20 см и весом всего 6 кг) разгонялся до скорости в 100 км/час всего за 5,5 сек. При испытаниях в так называемом городском цикле (с большим количеством остановок) экономия топлива составила 25% (по сравнению с базовой комплектацией).
В настоящее время такой вид рекуперации энергии нашел свое практическое применение только в болидах Формулы-1, а также в эксклюзивных моделях от Porsche и Ferrari. Но инженеры-автомобилестроители считают, что в будущем такие системы могут быть установлены и на обычных городских легковых автомобилях.
Гидравлическая система рекуперации
Автомобиль с гидравлической системой рекуперации энергии оборудован специальным мотором-помпой и двумя гидро аккумуляторами (низкого и высокого давления). Принцип работы:
Разработчики утверждают, что использование таких систем рекуперации позволяет «вернуть» в автомобиль до 80% энергии, обычно затрачиваемой «впустую» при торможении. Однако значительные размеры и вес дополнительного оборудования, которое необходимо установить на автомобиль для реализации такой системы рекуперативного торможения, ограничивают ее применение. Поэтому в настоящее время ее используют только на большегрузных транспортных средствах и общественном городском транспорте, работающим в режиме частых остановок и возобновления движения.
Система рекуперативного торможения — что это?
Это вид электрического торможения, при котором электрическая энергия, вырабатываемая тяговыми электродвигателями, работающими в генераторном режиме, возвращается в электрическую сеть.
Устройство системы рекуперативного торможения в электромобиле
Суть в том, что электродвигатель использует динамику автомобиля для восстановления энергии, которая в противном случае терялась бы на тормозных дисках при нагревании. Этот метод торможения отличается от обычного торможения, где избыточная кинетическая энергия преобразуется в нежелательную и приводит к потере тепла за счет трения в тормозах. Помимо улучшения общих характеристик автомобиля,
рекуперативный тормоз может значительно продлить срок службы всей тормозной системы, поскольку ее части не потребляют энергию слишком быстро. При этом режим рекуперативного торможения имеет в работе и свои недостатки.
Volvo про систему рекуперативного торможения:
Применение системы рекуперации кинетической энергии обеспечивает снижение расхода топлива на 20% и сокращение вредных выбросов.
Принцип электрической системы рекуперативного торможения
ТЭД (тяговые электродвигатели) транспортного средства (жд-состава или машины) выключаются и напрямую отсоединяются от электропитания, после чего переходят в генераторный режим. Другими словами они самостоятельно вырабатывают электрическую энергию. Далее создается тормозной момент, который приводит к уменьшению скорости — рекуперация электродвигателя.
В чем причина появления тормозного момента в автомобиле? Она заключается с базовых понятиях электродинамики: во время вращения ротора в его механизме обмотки и в обмотке статора зарождаются токи противоположной направленности — при этом взаимное влияние данных токов приводит к работе остановке ротора, а именно к его торможению. При этом на создание электрической энергии уходит оставленная автомобилем кинетическая энергия, а после того как эта энергия закончилась начинается снижение скорости автомобиля.
Система рекуперативного торможения
Еще один пример — лифт. Это устройство работает путем преобразования электричества в потенциальную энергию, накопленную в поднимаемой нагрузке.
Энергия потребляется двигателем, когда сила тяги лифта преодолевает силу тяжести, действующую на поднимающуюся кабину, которая тяжелее, чем опущенный противовес. Также энергия потребляется, если привод подъема преодолевает силу гравитации, действующую на поднимаемый противовес, который весит больше, чем кабина, опускаемая вниз.
Чтобы сделать реализацию системы рекуперации энергии выгодной, ее стоимость должна быть ниже стоимости энергии, которая может быть возвращена в сеть. Этот метод внедряется в приводах лифтов, кранов, подъемников, шпинделей и станков, которые представляют высокую инерционную нагрузку.
Неэлектрические способы рекуперативного торможения
Режим рекуперации возможен и на простых машинах с мотором внутреннего сгорания. Как говорилось выше по тексту, один из самых простых принципов сводится к запасанию энергии автомобиля во вращающемся маховом колесе, с применением данной энергии для разгона. Такая система довольно трудна в ее реализации на практике, а ее применение не дает почти никаких плюсов.
Рекуперативное торможение: недостатки
В основном недостатки имеет применение рекуперативного торможения на освоенных электровозах (электропоезда, поезда метро). Рекуперация применяется в основном для подтормаживания на спусках, что для таких типов транспорта на сегодняшний день неприемлемо.
Наиболее «рекуперативные» электромобили:
Hyundai IONIQ Electric
Электротранспорт
443 поста 1.7K подписчика
Правила сообщества
Уважайте своего собеседника и себя.
1. Во всех (ВСЕХ!) легковых электромобилях между электромотором и батареей стоит инвертор, который и управляет потоками энергии и двигателем.
2. Рекуперативное торможение совсем-совсем не обязательно связано с отключением от источника питания.
3. А что значит «самый рекуперативный» автомобиль?
Чего-то вот это как-то сомнительно написано:
Она заключается с базовых понятиях электродинамики: во время вращения ротора в его механизме обмотки и в обмотке статора зарождаются токи противоположной направленности — при этом взаимное влияние данных токов приводит к работе остановке ротора, а именно к его торможению.
К остановке ротора приводит нагрузка же.
Подробный отзыв
Почти всё перепробовали
The Russian Шерлок Холмс и Доктор Ватсон
Когда мне однажды сказали, что я зря не смотрел фильм “Шерлок Холмс и Доктор Ватсон”, так как сама Королева Елизавета II считала сериал из самых лучших, я не сразу поверил.
А вот зря… Её Величеству так понравился он, что она сделала главного актера почётным членом ордена Британской империи.
Зря ты не верил, Крэйг, very зря.
Ну вот. Меня многажды просили написать пост про ваш сериал. Вот пишу!
После первого эпизода, я решил сравнивать несколько британских версии с вашей и посмотрел несколько. И мне и моему патриотизму стало грустно. Я хорошего сериала (кроме современного, который попкорнуемый, но и у него есть некие недостатки) не нашел.
Знаете, когда смотришь на какую-то работу и прямо чувствуешь отсутствие души в ней? Все старые английские холмсы выглядит как будто их создали так:
— Нам нужен снимать какой-то фильм, любой, в принципе.
— Оригинальной идеи нет, посмотрим уже существующие рассказы.
— Сделаем из Ватсона толстого идиота, чтобы Холмс казался умным.
В этих сериалах нет души, нет харизмы, нет оригинальности. Я думаю можно спросить любого англичанина какие он помнит фильмы про Холмса и он сможет сказать только Sherlock или «эти там с Дауни Джуня».
Cheap, forgettable, lifeless.
А советский сериал наполнен до краев уважением и любовью. Намерение было не «заполнить пустое окошко в расписании», а «создать шедевр». И это видно. Тем более когда сравниваешь его с тв-окошкозаполнявками.
Мне кажется, что сценаристы не знали как показать гениальный разум Холмса и решили сделать Ватсона (который в книге вполне умный и интеллигентный человек) тупым в сравнении. А на самом деле, единственный способ показать какой Холмс гениальный, это когда умный и способный Ватсон удивляется при его способностями! Так и сделали в советской версии.
Он интересный и активный участник в истории, не просто какой-то человек-фон. И директор кастинга (ФИО не мог найти) сделал отличный выбор когда взял Соломина. У него такая английская физиономия, он прямо выглядит как офицер в Британской Армии. Смотрите фото тут.
Так, про самого Холмса… Наши актеры играют его… как сказать… без особого энтузиазма или таланта. И сценаристы плохо пишут его реплики.
В одном из сериалов, получив подарок на Рождество, он говорит «о, Ватсон, ты же знаешь, я обычно не люблю такие стандартные человеческие забавы как подарки, но сегодня, я, пожалуй, поучаствую.»
Про правило «show, don’t tell», они не знали видимо. Ну и как писать реплики, которые похожи на человеческую речь тоже еще не знали.
Все, дальше не буду говорить про британские версии. Никто же давно про них не говорит.
Про саундтрек только могу хлопать ладонями как морской котик. Клавикорд дает нужную атмосферу)) ну и остальные инструменты тоже😊 В. Дашкевич тоже хотел создать что-то настоящее, а не просто «музыку для забываемого сериала».
Дополнительный хлопы ладонями за сцены где герои пьют Sherry у камина
Или хуже)
Несложный в приготовлении салат «Стоунхендж»
Довыё.
В Югре мигрантам запретили работать в качестве водителей такси и других видов общественного транспорта, постановление подписано губернатором ХМАО Натальей Комаровой.
Мигрантам запретили также вести деятельность по предоставлению продуктов питания и напитков и в сфере образования.
Напомним, правительство внесло в Госдуму законопроект, который запретит водителям с судимостью за тяжкие и особо тяжкие преступления работать таксистами, а также водителями общественного транспорта.
О важности правильных сравнений
Ответ на пост «Свечи зажигания»
Рота подъем!
Проснулись все, включая молодого дежурного врача! //доктор не в палате спал ))) Но прибежал сразу ///
P.S. Олечка прости! Я вроде тогда больше всех тебя напугал!
А с совещанием прокатит?
