Система рекуперации энергии торможения skoda

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.

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.

Рекуперация энергии в подвеске

Для кого-то может показаться необычным, но легковой автомобиль можно рассматривать с точки зрения устройства, которое напрасно расходует энергию топлива. Так, например, коэффициент полезного действия двигателей, работающих на бензине, по некоторым оценкам специалистов, составляет максимум 34%, при этом одна треть теряется при прохождении через систему охлаждения, одна треть при прохождении через систему выхлопа, оставшаяся часть – в пробках, торможении и разгоне автомобиля. Чтобы снизить показатель потерь, в практике используют рекуперацию энергии.

Что такое рекуперативное торможение

Рекуперация – это возврат или компенсация затраченной энергии. Из этого следует, что работа рекуперативной системы торможения заключается в возвращении части затраченной энергии при торможении автомобиля.

Как правило, изучая технические характеристики легкового автомобиля, особое внимание уделяется мощности мотора, динамике движения. Однако не стоит забывать о таком понятии как качественная тормозная система, а ведь именно она отвечает за безопасность движения автомобиля.

В легковом автомобиле, как правило, используется классическая тормозная схема, принцип действия которой основан на работе фрикционного механизма: колодки, которые трутся о диски или барабан. Принцип работы такой системы тормозов заключается в преобразовании кинетической энергии автомобиля. Такое возможно за счет силы, которая образуется при трении колодок и дисков, и в дальнейшем рассеивании тепла в окружающую среду. Такая энергия уходит в пустоту и теряется безвозвратно, не принося никакой пользы.

Проблема безвозвратно утерянной энергии была замечена довольно давно, и уже более десяти лет конструкторы пытаются найти правильный выход из такой ситуации. На сегодняшний день, рекуперативное торможение является наиболее оптимальным решением проблемы.

Система рекуперации энергии торможения разделяется на два вида:

  1. Для электрических автомобилей. При торможении рекуперативного типа вырабатывается электрическая энергия, которая либо генерируется в аккумуляторах, либо переходит в контактную сеть.
  2. Для транспорта, работающего на обычном двигателе внутреннего сгорания. В этом случае рекуперативное торможение позволит запасать энергию, которая в будущем расходуется на разгон автомобиля.

Принцип работы рекуперативной системы торможения

В целом, работу системы рекуперации энергии торможения можно представить следующим образом. Электродвигатель тягового типа в случае необходимости торможения транспорта отключается от питания электричества и переходит в режим генератора, то есть самостоятельно вырабатывать электрическую энергию. В таком режиме в электродвигателе возникает тормозной момент, который приводит к снижению скорости транспортного средства.

Почему возникает тормозной момент? Ответ на этот вопрос можно найти, изучив основы электродинамики. При вращении ротора в его обмотке и обмотке статора возникают разнонаправленные токи. Взаимодействуя друг с другом, эти токи тормозят движение ротора. При этом стоит отметить, что на выработку электричества расходуется энергия, аккумулируемая транспортным средством, и в процессе ее расхода происходит снижение скорости.

Изначально, наибольшее свое применение система рекуперации энергии торможения нашла на железнодорожном транспорте, особенно на грузовых поездах постоянного тока. Она используется не для полного торможения, а только для плавного снижения скорости, перед тем как произойдет полная остановка и для того, чтобы поддерживать оптимальный скоростной режим при спуске состава под уклон. Учитывая большую массу железнодорожных составов, рекуперация дает поразительные результаты, и помогает сэкономить большие суммы денежных средств.

Система старт стоп с рекуперацией

Конструкторы многих известных автомобильных концернов с успехом используют эту систему при производстве своих автомобилей. Основное назначение этой системы – максимальная экономия топлива, но при этом очень часто она взаимодействует с рекуперацией энергии. Практические исследования показали, что до 40% общего времени движения двигатель работает вхолостую из-за городских пробок, остановок на светофорах и других помех. Хорошим решением проблемы может стать использование режима старт-стоп.

В его основе заложен следующий принцип: в случае остановки двигатель перестает работать (стоп), а при необходимости начать вновь движение заводиться (старт). Все эти манипуляции проходят автоматически, руководствуясь показаниями специальных датчиков, которые контролируют работу двигателя и его действия. В особых случаях в работу включается рекуперация. Это поможет получить дополнительный заряд для работы аккумуляторов.

Для того чтобы система старт-стоп успешно эксплуатировалась, нужно чтобы в автомобиле был установлен усиленный стартер. Тогда даже при очень скромных подсчетах, можно сэкономить до 9% объема используемого топлива, соответственно снижается уровень выхлопных газов и вредных веществ в атмосферу.

Рекуперация энергии в подвеске

Лидер в производстве автомобильных трансмиссий, компания с мировым именем ZF, совместно с американским производителем Levant Power запустили новый проект по созданию инновационной подвески, которая должна стать новинкой в автомобильном мире. Эта модель подвески будет оснащена способностью рекуперации энергии. В будущем разработчики планируют сделать такую подвеску доступной для монтажа на всех выпускаемых автомобилях.

Система рекуперации энергии в подвеске будет состоять из маленького электрического двигателя, блока управления и четырех электрогидравлических насосов, которые будут устанавливаться около амортизаторов на каждом колесе автомобиля. Именно такой набор элементов будет отвечать за уровень давления масла в амортизаторе, подстраивая их под работу автомобиля в конкретных дорожных условиях.

Рекуперация энергии будет происходить от движений штока. Его принцип работы будет заключаться в преобразовании кинетической энергия в электрическую, которая в свою очередь будет поступать в общую электрическую сеть транспортного средства.

К сожалению, когда именно подобное устройство появиться в свободном доступе пока не известно. По расчетам конструкторов работа займет несколько лет, после чего начнется подготовка автопроизводителей по внедрению этого элемента в конструкцию автомобиля.

Рекуперация на сегодняшний день активно используется в гоночных авто. Но при этом растет количество обычных автомобилей, которые также оснащены этой системой. Это позволит более экономично расходовать топливо, используя энергию торможения и особые режимы движения.

Более детально разобраться в принципе работы рекуперативной системы поможет следующее видео:

Skoda Snowman клуб

ГлавДилер — уникальный сервис по продаже новых автомобилей со скидками от официальных дилеров. Мы работаем со всеми дилерами России. Покупайте автомобили дешевле!

Чтобы отправить ответ, вы должны войти или зарегистрироваться

Сообщений 6

1 Тема от BubbleGum 2013-11-28 10:35:15

  • BubbleGum
  • Новый участник
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2013-11-28
  • Сообщений: 3
  • Спасибо: 0

Тема: Cистема рекуперации

Люди знающие, поясните про систему рекуперации, которой будет оборудован наш "снеговичок". Рекуперативное торможение есть благо или зло, никогда с ним не сталкивался, привык к обычной тормозной системе. Как оно вообще работает?

2 Ответ от Exsus 2013-11-28 10:37:59

  • Exsus
  • Участник
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2013-11-28
  • Сообщений: 24
  • Спасибо: 0

Re: Cистема рекуперации

В современных гибридных автомобилях (полных гибридах, умеренных гибридах, подключаемых гибридах, легких гибридах с системой стоп-старт) 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.

Система рекуперации энергии при торможении — что это и как это работает

Опубликовано: 23.01.2015 | 2887

Однако с увеличением количества автомобилей и возникновением топливного дефицита, все больше ведущих автопроизводителей стали задумываться о решении этой проблемы. Вариантов решения было несколько, кто-то пытался снизить расход топлива до минимума, кто-то искал альтернативные источники энергии (ГБО, электротяга и т. д.), другие же решили, что экономить можно если заставить автомобиль самостоятельно «кормить себя», извлекая максимум пользы из каждой его части.

Именно для этой цели и были созданы системы рекуперации энергии, которые умеют получать энергию с различных источников, например, с такого казалось бы совершенно бесполезного, с точки зрения получения энергии действия, как торможение. Вдумайтесь, а ведь это логично, особенно во время движения по городу. Всем вам известно, насколько интенсивно приходится работать педалью тормоза в городских условиях Во время разгона мощность двигателя расходуется на ускорение, а во время торможения кинетическая энергия автомобиля, который разогнался, попросту теряется, уходит в никуда. Для того чтобы извлечь пользу из торможения была придумана система рекуперации энергии при торможении, за счет нее выполняется подпитка электросети автомобиля, а также зарядка аккумулятора.

Чаще всего, пожалуй, система рекуперации энергии при торможении встречается на гибридных авто, во время обычного режим дополнительный ДВС вращает генератор, от которого тяговые двигателя получают питание и выполняют вращение колес. Во время торможения генератор выключается, а тяговые двигателя вращают колеса, в таком режиме они работают как генератор, вырабатывая электроэнергию, которую в последующем аккумулирует АКБ.

Когда система получила признание мировой автомобильной общественности, систему рекуперации стали постепенно внедрять и в обычные классические авто. Некоторые компании решили вопрос рекуперации несколько другим путем, они решили, что зарядка аккумулятора путем вращения генератора во время разгона — дополнительно никому не нужное сопротивление, поэтому решено было сделать так, чтобы генератор включался тогда, когда автомобиль замедляется, то есть когда вы давите на педаль тормоза. В это время в работу включается генератор и дает зарядку на АКБ. Позже такое использование рекуперации энергии в автомобиле стало традиционным, кроме зарядки такая система позволяет экономить топливо, и улучшить динамику автомобиля.

Применение системы «Старт Стоп» вместе с рекуперацией

Исследования доказали, что около 30% времени двигатель работает на холостых оборотах, это происходит из-за частых остановок возле светофоров, знаков, пробок и прочих мест, требующих остановки ТС. Именно в этих случаях система «Старт Стоп» оказывается очень эффективной, она автоматически глушит мотор, когда автомобиль останавливается и также автоматически заводит его в случае нажатия на газ. Об этой системе мы уже рассказывали в предыдущих статьях, поэтому желающие узнать больше о системе «Старт Стоп» могут сделать это пройдя по этой ссылке.

Плюсы и минусы такой экономии

Проблема в том, что на длинных дистанциях такие системы рекуперации становятся практически бесполезными, поскольку автомобиль в основном движется в режиме ускорения, а торможение составляет лишь малую, незначительную часть от общего времени. Это делает рекуперацию энергии при торможении недостаточно эффективной, из-за чего зарядка АКБ бывает неэффективной, при этом конструктивно электросеть выглядит намного сложнее. Возможно поэтому система рекуперативного торможения используется преимущественно на гибридных автомобилях, где за счет использования этой системы удается достичь порядка 30% экономии энергии. Не лишним будет отметить тот факт, что рекуперация широко используется на гоночных авто, ярким доказательством этого является, например — Формула 1.