Як працює рекуперативне гальмування
Якщо розглядати рух автомобіля з фізичної точки зору, ми побачимо, що деякі стадії руху автомобіля вкрай неефективні з точки зору перетворення енергії. Найнеефективніший з енергетичної точки зору момент – гальмування. У цей момент двигун продовжує працювати, проте працює він абсолютно марно, адже швидкість автомобіля знижується. Водночас гальма автомобіля займаються справжнім "енергетичним вампіризмом" - вони перетворюють за допомогою фрикційних процесів кінетичну енергію коліс, що обертаються, в абсолютно безглузду з практичної точки зору теплову енергію - нагріваються гальмівні диски, колодки, супорти, сам колісний диск.
Кількість енергії, що втрачається даремно, легко порахувати - зі шкільного кусу з фізики всі пам'ятають, що кінетична енергія еквівалентна половині маси, помноженої на квадрат швидкості. Підставте сюди значення маси та швидкості характерні для вашої машини у міському циклі, а потім помножте цю енергію на кількість гальмувань, які ви робите щодня – отримана сумарна енергія вас сильно вразить. Фахівці зрозуміли, що зумівши “приборкати” цю енергію, можна помітно заощаджувати витрати пального та знизити токсичні викиди.
Першими цю технологію почали освоювати виробники гібридних автомобілів, які завжди стурбовані проблемою максимально ефективної зарядки акумуляторних батарей. Сьогодні багато виробників працюють над тим, щоб включити систему рекуперації енергії гальмування та до складу прогресивних систем стоп-старт, яка глушить двигун у момент зупинок. Деякі виробники використовують у них реверсивні генератори.
Є два найбільш популярні способи запасання цієї енергії.електричний та механічний. У першому випадку до колеса підключають електродвигун зворотної дії. Коли водій натискає гальмо педаль, комп'ютер сам аналізує такі параметри, як силу натискання, миттєву швидкість та інші і або підключає штатну гальмівну систему, або гальмувати колеса за допомогою цього електродвигуна. Провертаючи його вал, колеса стикаються з гальмівним моментом і уповільнюють своє обертання, одночасно генеруючи енергію. Коли швидкість руху погашена, решту роботи виконують звичайні гальма.
Другий, механічний спосіб рекуперації використовується, наприклад у Формулі-1 і зветься KERS. У складі системи KERS є спеціальний маховик, який під час гальмування розкручується до швидкості близько 60 000 об/хв, запасаючи кінетичну енергію. Її пізніше можна використовувати як короткочасну допомогу при розгоні. На цивільних автомобілях таку технологію розробляють у Швеції. Спеціальні запчастини Volvo дозволять у майбутньому економити до 20% витрати.
Планується, зокрема, що двигун автомобіля при гальмуванні зупинятиметься. Розгін після старту відбуватиметься повністю за рахунок запасеної енергії, а мотор запускатиметься вже коли автомобіль набере швидкість. Таким чином, вдасться уникнути найенерговитратнішого моменту роботи бензинового мотора - старту та розгону.