Как работает рекуперация в тесла
Блогеры проверили, реально ли зарядить аккумулятор электрокара Tesla Model S во время буксировки, используя рекуперативное торможение. В качестве тягача они задействовали Mercedes-Benz E55 AMG, а результат получился весьма впечатляющим.
Авторы канала Warped Perception на YouTube смогли подтвердить, что автомобиль Tesla Model S действительно неплохо заряжается во время буксировки. Как выяснилось, при движении со скоростью 112 км/ч аккумулятор получает 65 кВтч, что примерно вдвое меньше показателей при восполнении энергии от розетки при помощи устройства Tesla V2.
После преодоления расстояния в 40 км батарея зарядилась с 14 до 55%, а следующие 80 км обеспечили бы 100% заряд. Блогеры отмечают, что система рекуперативного торможения эффективна, вот только нигде не указано, сколько бензина при этом потребуется автомобилю, который будет буксировать электрокар Tesla. Как оказалось, Mercedes-Benz E55 AMG сжигает почти 4 литра на 8 км, что даже больше, чем требуется многим грузовикам. Это значит, что такой способ зарядки как минимум неэкологичен, не говоря уже о финансовой эффективности.
Рекуперативное торможение — технология кардинально изменившая подход к энергосбережению в электрокарах
Рекуперативное торможение как активная система транспортных средств с электрическим приводом известно довольно давно и сегодня не ограничивается исключительно электрокарами, а является неотъемлемой частью электрических велосипедов, скутеров, скейтбордов.
Но на деле многие ли понимают реальный принцип работы рекуперативного торможения и его эффективности использования в электрокарах?
Что такое рекуперативное торможение?
Любые движущиеся транспортные средства обладают большой кинетической энергией, которая должна куда-то уходить когда происходит процесс торможения. Во времена автомобилей с ДВС кинетической энергией попросту пренебрегали и не придавали ей особого значения, она уходила в тормозные колодки попросту стирая их. То есть она не только не приносила пользы, но еще и оказывало негативное воздействие.
Схема рекуперация энергии в электромобиле BMW i3 при торможении
В эру электромобилей, к ней стали относится куда более трепетно, осознав ее потенциал в вопросе сохранности заряда аккумуляторных батарей и увеличения запаса хода. Именно поэтому фактически во всех электрокарах, при торможении электрический мотор начинает работать в режиме генератора, возвращая преобразованную кинетическую энергию в аккумулятор. Затем большая часть этой энергии используется при очередном ускорении автомобиля и только после начинается использование основного заряда АКБ.
Насколько эффективно рекуперативное торможение?
Эффективность процесса рекуперативного торможения зависит от многих факторов: типа транспортного средства, электрического двигателя, аккумуляторных батарей, но в целом этот показатель составляет 60-70%. По словам отдельных производителей электрокаров, системы рекуперативного торможения теряют 10-20% от захваченной энергии, после теряют еще столько же в процессе ее преобразования в заряд для аккумуляторных батарей. Эти показатели стандартны для большинства транспортных средств включая электромобили, грузовики, мопеды и велосипеды.
Таким образом, использование системы рекуперативного торможения позволяют вернуть 70% кинетической энергии потерянной во время торможения, чтобы потом снова использовать ее для ускорения транспортного средства.
Как влияет рекуперация энергии на запас хода в электромобилях
Еще одним определяющим эффективность рекуперативного торможения критерием, является запас хода, а точнее насколько он увеличивается с использованием системы. Здесь тоже не все однозначно, как вы уже догадались, эффективность рекуперативного торможения в контексте величины диапазона езды зависит от условий передвижения, местности, стиля вождения и размеров транспортного средства.
Ландшафт местности также влияет, поскольку на постоянных прямых дорогах с отсутствием поворотов на рекуперацию можно и не рассчитывать, а вот на извилистых дорогах или долгих склонах система может работать практически непрерывно.
Ландшафт местности также влияет на запас хода в электромобилях
Размер транспортного средства играет вероятно определяющее значение, по той причине, что чем больше и тяжелее автомобиль, тем больше он высвобождает кинетической энергии при торможении.
В данном случае небольшие электрические транспортные средства находятся в менее выигрышном положении, поскольку попросту не могут противостоять законам физики. Таким образом, если сравнивать электрокары по габаритам можно быть уверенным, что чем больше электромобиль, тем выше показатели эффективности его рекуперативной системы.
Это не значит, что от системы нет пользы, просто надо понимать почему условный грузовик Tesla Semi будет более выгодным в вопросах рекуперации даже в сравнении с другими электрокарами Tesla.
Неуклонно повышается популярность легковых транспортных средств с электродвигателем в качестве силового агрегата. Пионер инновационного развития автотехники ‒ компания Tesla во главе с Илоном Маском ‒ бесспорный лидер рынка электромобилей.
Почему брендовая серия машин Тесла Model, выпуск которой начался всего 9 лет назад, уже стала культовой и сверх престижной? За счет чего электромобили вытесняют авто с ДВС, производителям которых удалось добиться впечатляющего прогресса в улучшении показателей экологичности, экономичности, безопасности? В чем конструктивные отличия электрокара от авто с топливными двигателями?
Давайте выясним, как Тесла Motors серийным производством своих высокотехнологичных изделий, указала приоритетное направление в развитии легкового автотранспорта.
Устройство автомобиля Тесла
Определяющими конструктивными компонентами Тесла являются:
- Электродвигатель: асинхронного типа, переменного тока; индуцирует 4-х полюсное магнитное поле, прокручивающее ротор.
- Инвертор: выполняет трансформацию постоянного тока, поступающего с батареи, в переменный 3-х фазный, поступающий на двигатель.
- Подвесная часть: независимая 2-х рычажная передняя и 5-ти рычажная задняя.
- Аккумуляторная батарея (тяговая ~ 400 V): осуществляет питание электродвигателя.
- Кузов: рамной конструкции из алюминия с ребрами жесткости, обеспечивающими безопасность при столкновении.
- Электронная система управления: анализирует, координирует и управляет работой устройств автомобиля.
- Трансмиссия: одноступенчатый редуктор, передающий вращение ротора на ведущие колеса.
- АКБ (12 V): снабжает энергией бортовую сеть.
В электрическом автомобиле полностью отсутствуют: ДВС, сцепление, стартер, системы зажигания, приготовления рабочей смеси, многоступенчатая коробка передач.
Принцип работы двигателя Тесла
Это установка асинхронного типа, создающая, за счет электродвижущей силы вращающегося в неподвижном статоре магнитного поля, условия для вращения ротора короткозамкнутого типа.
Движение задним ходом в Тесле обеспечивается переключением полярности стартерных катушек. При полном отпускании акселератора электромотор автомобиля выполняет функцию генератора, ‒ трансформирует механическую энергию от вращения колес в электрическую для зарядки АКБ.
Преимуществами использования асинхронных силовых устройств в автомобилях Тесла является:
В зависимости от модификаций, на Тесла устанавливаются 1 или 2 двигателя: 1 ‒ на заднеприводные, 2 ‒ на полноприводные ТС.
Преимущества асинхронного двигателя перед ДВС
В сравнении с топливными силовыми агрегатами, достоинства электрических моторов неоспоримы:
Познавательно
В разработках новых версий электромобиля инженеры Тесла добились уникальной динамики ‒ разгон до 100 км/ч за 1,1 секунды (Roadster 2)!
Аккумуляторные батареи электрокара
Конструкция
В каждом блоке, в зависимости от версии автомобиля, находится от 312 до 444 мини-аккумуляторов, что обеспечивает суммарную емкость 60 ÷ 84 кВт×часов (Model X P100D ‒ 100 кВт×ч/537 км) при номинальном напряжении 400 V. Общее число элементов в платформе ‒ 5040 ÷ 7104. Заявленный пробег без зарядки ‒ 330 ÷ 425 км.
Габаритные характеристики и расположение в автомобиле
Масса ‒ 383 ÷ 540 кг; длина × ширина × высота (см) ‒ 210 ×150 × 15. Платформа размещается в днище на высоте 45 см от земли, что оптимизирует управляемость Тесла.
Зарядка и время
Полностью зарядить аккумуляторную платформу на 60 кВт×ч можно от:
- Бытовой розетки евростандарта (V = 220 В; I = 16 A (Ампер)) ≈ 17 ч.
- 3-х фазной розетки (с Mobile Connector) ≈ 6 ч.
- Зарядной станции Tesla Wall Connector ≈ 3,2 ч.
- Станций ABL, Schneider Electric, KEBA ≈ 2,4 ч.
- Скоростными зарядками ChaDeMo/Supercharger ≈ 72 мин.
Полезная информация
Автомобили, произведенные для американского рынка, не имеют опции заряда от 3-х фазной розетки.
Инвертор
Устройство с электронным управлением трансформирования постоянного тока в переменный. Функционирует посредством двухэтапного преобразования напряжения изменением параметров частоты тока.
Воздействуя на акселератор, водитель автомобиля увеличивает частоту поступающего на двигатель переменного тока, ‒ возрастает скорость вращения статорных электромагнитных полей и число оборотов ротора.
При рекуперации инвертор Тесла выпрямляет вырабатываемый двигателем знакопеременный ток и распределяет на подзарядку тяговой батареи/АКБ (12 V).
Познавательно
Как передается вращение от двигателя к колесам?
Способность электромотора Тесла равномерно передавать крутящий момент позволяет отказаться от ступенчатой коробки передач. Обороты от вала ротора на ведущую колесную пару передаются посредством одноступенчатой шестеренчатой передачи, состоящей из 4-х зубчатых колес спирального типа.
Спиральная конструкция шестерен обеспечивает плавность передачи вращения. Смазка подшипников и зубчатых колес производится принудительной циркуляцией трансмиссионного масла.
Преимущества и недостатки автомобиля Тесла
Стильные, инновационные электрокары Tesla ‒ законодатели мод в автомобилестроении. На Тесла равняются мировые производители легковой автотехники, переходящие на выпуск электромобилей.
Отметим основные преимущества автомобилей бренда:
Где можно купить запчасти на Тесла в Украине
Даже самому совершенному и надежному автомобилю может потребоваться ремонт с заменой отдельных узлов и деталей. Приобрести запасные части ко всем модификациям Тесла по лучшей в Украине стоимости всегда можно на странице.
В каталоге ‒ только оригинальные изделия бренда, с технической документацией и гарантийными обязательствами. При отсутствии нужной продукции, магазин организует экспресс-доставку деталей. Автозапчасти-UA ‒ надежный партнер, ценящий каждого клиента.
Система рекуперативного торможения: энергию торможения — в дело
При торможении любого транспортного средства происходит бесполезная трата энергии — в этом случае кинетическая энергия переходит в тепло, которое рассеивается в атмосфере. Однако в электрическом транспорте проблема потери энергии успешно решается с помощью системы рекуперативного торможения — об этой системе, принципах ее работы и применении в автотранспорте читайте в статье.
Что такое рекуперативное торможение
Обычно при рассмотрении характеристик автомобиля основное внимание уделяется мощности его двигателя, динамике и т.д. Однако не менее важное значение, чем количество лошадиных сил, имеет и тормозная система, ведь без нее безопасное движение на автомобиле было бы невозможно.
В автомобилях в ДВС используется классическая тормозная система, в основу которой заложен фрикционный механизм — колодки, трущиеся о диск или барабан. Работа таких тормозов сводится к простому преобразованию кинетической энергии автомобиля в тепловую за счет сил трения между колодками и диском, и дальнейшему рассеиванию тепла в атмосфере. При этом энергия тратится бесполезно и теряется безвозвратно.
Проблему бесполезной потери энергии конструкторы подметили давно, и на протяжении многих десятков лет они ищут пути ее решения. Наиболее успешное решение — рекуперативная система торможения, которая сначала была внедрена в железнодорожном транспорте, а затем стала использоваться и на автомобилях. Но на автомобилях не простых, а электрических или гибридных.
Рекуперация — это компенсация (или возврат) затрат энергии, а значит, рекуперативная система торможения — это такая система, которая возвращает часть затраченной на торможение транспортного средства энергии. При этом возможны два случая:
- На электрическом транспорте — при рекуперативном торможении вырабатывается электроэнергия, которая либо запасается в аккумуляторах, либо поступает в контактную сеть;
- На неэлектрическом транспорте — при рекуперативном торможении запасается кинетическая энергия (обычно с помощью массивного маховика), которая впоследствии затрачивается на разгон.
О каждом типе рекуперативных систем торможения необходимо рассказать более подробно.
Принцип работы электрической системы рекуперативного торможения
Работа электрической системы рекуперации сводится к следующему. Тяговые электродвигатели (ТЭД) при необходимости торможения транспортного средства (железнодорожного состава или автомобиля) отключаются от электропитания и переходят в генераторный режим, то есть начинают сами вырабатывать ток. В этом режиме на валах электродвигателей возникает тормозной момент, который и приводит к снижению скорости транспортного средства.
В чем причина возникновения тормозного момента? Она кроется в основах электродинамики: при вращении ротора в его обмотке и обмотке статора возникают токи противоположного направления — взаимодействие этих токов и приводит к торможению ротора. При этом на выработку электроэнергии тратится запасенная транспортным средством кинетическая энергия, и по ее истощению (преобразованию в тепло и электроэнергию) происходит снижение скорости поезда или автомобиля.
Нужно отметить, что наибольшее распространение рекуперативное торможения получило на железнодорожном транспорте, особенно на грузовых локомотивах постоянного тока, что обусловлено сложностью рекуперации машин на переменном токе. При этом система рекуперации используется не для полного торможения состава, а для снижения скорости перед основным торможением и для поддержания оптимального скоростного режима при движении с уклоном. Так как масса поездов большая (тысячи тонн), эффект от рекуперации значителен и оборачивается экономией в миллионы рублей в год.
Рекуперативное торможение в гибридных и электромобилях
| Режим ускорения | Режим торможения |
|---|---|
 |  |
Поэтому на автомобилях система рекуперативного торможения является на основной, а дополнительной — основное торможение производится с помощью обычных фрикционных тормозов. Кроме того, современные тормоза гибридных и электрических автомобилей — это сложная компьютеризированная система, которая рассчитывает оптимальные режимы торможения, перераспределяет нагрузку между фрикционной и рекуперативной системами торможения, контролирует работу ABS и т.д.
На сегодняшний день рекуперация используется довольно редко, такой системой оснащены несколько серийных моделей автомобилей Toyota. Chevrolet, Nissan, а также знаменитого электромобиля Tesla. И, несмотря на то, что некоторые из этих машин выпускаются более десяти лет, необходимость в рекуперативной системе торможения все еще вызывает споры.
Неэлектрические способы рекуперативного торможения
Рекуперация возможна не только на электрическом транспорте, но и на обычных автомобилях с двигателями внутреннего сгорания. Как было сказано выше, один из самых простых принципов механической рекуперации сводится к запасанию кинетической энергии автомобиля во вращающемся (с частотой десятки тысяч оборотов в минуту) массивном маховом колесе, с дальнейшим использованием этой энергии для разгона транспортного средства. Такая система (она называется Kinetic Energy Recovery Systems — KERS) довольно сложна в реализации (хотя сама эта идея далеко не нова — маховики для движения используются более века), а ее применение на обычных машинах не дает практически никаких преимуществ.
Другие статьи
На прицепах и полуприцепах иностранного производство широко применяются компоненты ходовой части от немецкого концерна BPW. Для монтажа колес на ходовой используется специализированный крепеж — шпильки BPW. Все об этом крепеже, его существующих типах, параметрах и применяемости читайте в материале.
Для монтажа автомобильных стекол в кузовные элементы используются специальные детали, обеспечивающие уплотнение, фиксацию и демпфирование — уплотнители. Все об уплотнителях стекол, их типах, конструктивных особенностях и характеристиках, а также о подборе и замене этих элементов — читайте в статье.
В практике авторемонта и при выполнении слесарно-монтажных работ возникает необходимость работы с резьбовым крепежом, имеющим неудобное положение или наклон. В этих ситуациях на помощь приходят карданные переходники для ключей — об этих приспособлениях, их конструкции и применении читайте в статье.
Южнокорейские автомобили SSANGYONG оснащаются тормозной системой с гидравлическим приводом, в которой применяются тормозные шланги. Все о тормозных шлангах SSANGYONG, их типах, особенностях конструкции и применяемости, а также о вопросах выбора и замены этих деталей — читайте в представленной статье.
Читайте также: