Regenerative braking یا ترمز احیا کننده چیست؟
احیا انرژی توسط ترمز یکی از مسائلی است که بر خلاف آنچه به نظر می‌رسد پیچیده نیست. این سیستم که تحت عنوان brake recuperation نیز شناخته میشود برای هم خودرو برقی و هم هیبریدی مناسب است و به گونه‌ای طراحی شده انرژی اضافی که حین ترمز کردن تولید میشود را ذخیره کند.
خودروهای در حال حرکت انرژی جنبشی زیادی دارند و هنگامی که برای کاهش سرعت ترمز گرفته میشود تمام این انرژی باید جایی برود. اگر به زمان خودروهای موتور احتراق دالی برگردیم ترمزها فقط بر اساس اصطکاک و تبدیل انرژی جنبشی به حرارت تلف شده کار می‌کردند تا از سرعت خودرو بکاهند. در واقع تمام این انرژی به سادگی تلف و وارد محیط زیست میشود.
خوشبختانه فناوری تکامل پیدا کرده و روش‌های بهتری را به ما معرفی کرده است. سیستم ترمز احیا کننده از موتور الکتریکی به عنوان مبدلی استفاده می‌کند که بیشتر انرژی جنبشی تلف شده هنگام ترمز کردن را به انرژی ذخیره شده در باتری خودرو تبدیل می‌کند. سپس در مرحله بعدی که خودرو شتاب می‌گیرد از این انرژی ذخیره شده توسط سیستم ترمز احیاکننده به جای انرژی قبلی موجود در سیستم استفاده می‌کند. درک این امر مهم است که این سیستم یک افزایش دهنده مسافتی جادویی برای خودروی برقی نیست. این سیستم بازدهی خودروی الکتریکی را بیشتر نمی‌کند، صرفا سبب میشود ناکارمدی آن کمتر شود. اساس پربازده‌ترین روش برای رانندگی با هر خودرویی شتاب گرفتن تا یک سرعت ثابت و سپس لمس نکردن پدال ترمز است. چراکه هدف از ترمز کردن حذف کردن انرژی است و برای رسیدن به سرعت قبلی باید مجددا انرژی مصرف شود. پس شما بهترین مسافتی که می‌توانید طی کنید را به سادگی با عدم کاهش سرعت به دست می‌آورید. این امر عملا ممکن نیست. از آنجایی که ما مجبوریم ترمز کنیم سیستم ترمز احیاکننده بهترین انتخاب است.
این انرژی می‌تواند برای شارژ باتری خودرو و افزایش محدوده مسافتی که می‌تواند طی کند به کار گرفته شود. این یک فناوری ساده است. وقتی که موتور الکتریکی خودرو را به جلو هدایت می‌کند، انرژی‌اش را برای به حرکت درآوردن چرخ‌های ماشین صرف می‌کند. حال وقتی با یک خودرو که سیستم ترمز احیا کننده دارد ترمز می‌کنید یا از شتاب خود می‌کاهید این فرآیند برعکس میشود و این بار چرخ‌های خودرو، موتور الکتریکی را به حرکت در می‌آورند. به طور موثری موتور الکتریکی به مولدی تبدیل میشود که می‌تواند انرژی خود را از حرکت خودرو تامین کند.
با این حال برای اینکه یک موتور الکتریکی این انرژی را ذخیره کند باید نیرویی را اعمال کند که این امر با حرکت در جهت عکس تامین میشود. به همین دلیل است که وقتی در یک خودروی برقی با این سیستم پای خود را از روی پدال گاز برمی‌دارید حس می‌کنید به صورت خودکار ترمز می‌گیرد، بدون اینکه پای شما روی پدال ترمز باشد.
به همین دلیل است که این فناوری حالت‌های مختلفی دارد، چراکه برای تولیدکنندگان بسیار ساده است تا موتور الکتریکی را طوری طراحی و برنامه‌ریزی کنند که با فشارهای مختلف عملکرد متفاوتی هم ارائه دهد. این یعنی شما می‌توانید انتخاب کنید که از حداکثر ترمز برای ذخیره کردن حداکثر انرژی استفاده کنید یا اگر میخواهید ترمز را به نحوی که عادت دارید استفاده کنید این سیستم را به طور کلی خاموش کنید.
در حال حاضر بسیاری از خودروهای برقی اکنون از فناوری رادار برای تعریف حالت اتوماتیک به سیستم‌های ترمز خود استفاده می‌کنند و خودرو به صورت خودکار برای حفظ فاصله ایمن از خودروی جلویی نیروی احیا شده را تغییر می‌دهد.
سیستم‌های تک پدالی مثل حالت رانندگی e-Pedal در Nissan leaf فناوری‌های پیشرفته‌تری از این سیستم هستند. آن‌ها به سادگی نیروی ترمز را تا جایی تنظیم می‌کنند که نیازی به استفاده از پدال ترمز معمولی هنگام رانندگی با سرعت کم نیست.
باید اشاره کرد که تمام خودروهای برقی دارای ترمز اصطکاکی مکانیکی استاندارد هستند ولی اگر میخواهید بیشترین مسافت ممکن را با خودروی برقی خود طی کنید و از سایش پدهای ترمز خودرو خود بکاهید بهتر است از این سیستم استفاده کنید. در واقع بسیاری از خودروهای برقی تا زمانی که شما با شدت روی پال گاز فشار نیاورید از آن ترمزهای اصطکاکی استاندارد استفاده نخواهند کرد و در عوض از سیستم ترمز احیاکننده استفاده می‌کنند تا بیشترین مسافت ممکن را با خودروی خود طی کنید. اکثر رانندگان خودروهای الکتریکی بعد از مدتی با این سیستم هماهنگ می‌شوند.
با موتورهای الکتریکی بیشتر آشنا شوید| برای شروع یادگیری کلیک کنید
سیستم ترمز احیا کننده چقدر خوب کار می‌کند؟
برای ارزیابی این سیستم باید ۲ عامل متفاوت بازدهی و اثربخشی را مورد بررسی قرار دهیم. به نظر می‌رسد که این ۲ عامل تفاوت زیادی با هم نداشته باشند ولی اینگونه نیست. بازدهی به این برمی‌گردد که این سیستم چه میزان از انرژی از دست رفته حین ترمز کردن را می‌گیرد. آیا این سیستم انرژی را به شکل حرارت تلف می‌کند یا تمام انرژی جنبشی را به انرژی ذخیره شده در باتری تبدیل می‌کند؟ از طرف دیگر اثربخشی به این برمی‌گردد که این سیستم چقدر روی انرژی خودرو تاثیر می‌گذارد. آیا محدوده مسافتی که با خودروی خود می‌توانید طی کنید را شدیدا افزایش می‌دهد یا اصلا متوجه حضور این سیستم نخواهید شد؟
بازدهی
بازده هیچ ماشینی ۱۰۰ نیست چراکه در اثر انتقال انرژی به هر شکلی مقداری از انرژی به شکل حرارت یا نور یا صدا تلف میشود. بازدهی سیستم ترمز احیاکننده در وسایل نقلیه مختلف متفاوت است ولی اغلب چیزی حدود ۶۰ تا ۷۰ درصد بازدهی دارد. این سیستم معمولا ۱۰ تا ۲۰ درصد انرژی دریافتی‌اش را تلف می‌کند. همچنین خودرو هم برای شتاب گرفتن مجدد ۱۰ تا ۲۰ درصد دیگر این انرژی جذب شده را تلف می‌کند. این امر برای اکثر وسایل نقلیه برقی صادق است. به این نکته توجه داشته باشید که بازدهی ۷۰ درصد به این معنی نیست که این سیستم ۷۰ درصد محدوده مسافتی خودرو شما را افزایش می‌دهد. بلکه بدین معنی است که ۷۰ درصد انرژی جنبشی که حین ترمز کردن تلف میشود می‌تواند بعدا برای شتاب گرفتن مورد استفاده قرار گیرد. به همین دلیل است که صرف گزارش کردن بازدهی این سیستم برای ارزیابی آن کافی نیست. یک نفر می‌تواند بازدهی بسیار بالایی در کارش داشته باشد ولی اگر روزی یک ساعت کار کند دستاورد چندانی نخواهد داشت. چیزی که جذابیت بیشتری دارد اثربخشی این سیستم است.
کتاب درباره خودرو برقی می‌خوای؟ برای وارد شدن به بزرگ‌ترین مرجع کتاب درباره خودرو برقی کلیک کن
اثربخشی
اینجا نقطه‌ی جذاب بحث ما است. اثربخشی سیستم ترمز احیا کننده معیاری است از مقداری که این سیستم محدوده مسافتی خودروی شما را افزایش می‌دهد. آیا از نظر تئوری آن را ۵ درصد افزایش می‌دهد؟ ۵۰ درصد آن را بیشتر می‌کند؟ یا حتی بیشتر؟
احتمالا همانطور که حدس می‌زنید اثربخشی این سیستم به طور قابل توجهی بسته به عواملی مثل شرایط رانندگی و اندازه خودرو می‌تواند متفاوت باشد.
شرایط رانندگی بسیار مهم است. شما در ترافیک‌های شهری تا رانندگی در یک بزرگره اثر بخشی خیلی بهتری از این سیستم خواهید دید. این کاملا منطقی است چراکه در ترافیک شما مدام پا روی ترمز می‌گذارید و این سیستم انرژی بیشتری دریافت می‌کند و در مقابل آن رانندگی در بزرگراه است که ممکن است چندین ساعت پا روی پدال ترمز نگذارید. رانندگی در شیب‌های مختلف هم بسیار روی این قضیه تاثیر گذار است. شما در جایی که سر بالایی است زیاد نیاز به ترمز کردن ندارید ولی وقتی که بخواهید یک سرازیری را طی کنید نیاز مبرمی به ترمز گرفتن خواهید داشت و این سیستم انرژی بیشتری را از ترمز کردن ذخیره خواهد کرد.
اندازه خودرو مهمترین تاثیر را روی اثر بخشی این سیستم دارد. دلیل آن هم ساده است. هرچه خودروی شما بزرگتر باشد انرژی جنبشی و مومنتم بیشتری خواهد داشت. قاعدتا یک خودروی برقی چهار چرخ انرژی جنبشی بیشتری نسبت به یک دوچرخه برقی دارد.
جمع آوری اطلاعات برای مقایسه دقیق اثربخشی این سیستم کمی دشوار است. خوشبختانه تعدادی از رانندگان خودروهای تسلا با استفاده از نرم‌افزارهای مختلف اطلاعات جذب انرژی را ثبت و گزارش کرده‌اند. رانندگان خودروی Tesla S گزارش کرده‌اند که ۳۲ درصد انرژی مصرفی هنگام بالا رفتن از یک سربالایی را حین پایین آمدن دریافت کرده‌اند. این مقدار به طور موثری محدوده مسافتی خودرو را از ۱۰۰ مایل به ۱۳۲ مایل افزایش خواهد داد. این اعداد برای مدل Tesla model S P85D چیزی حدود ۲۸ درصد و برای سایر خودروها چیزی بین ۱۵ تا ۲۰ درصد گزارش شده است.
برای خودروهای برقی کوچکتر مثل وسایل نقلیه شخصی اعداد خوشبینانه نیستند. در یک دوچرخه برقی چیزی حدود ۴ تا ۵ درصد میتوان از این سیستم انرژی دریافت کرد. سایر وسایل نقلیه برقی مثل اسکوترها نتایجی کمی پایینتر از دوچرخه را نشان میدهند. باز هم در ذهن داشته باشید که این اعداد بازدهی خالص سیستم نیستند و تنها اثربخشی سیستم هستند. همانطور که در بالا هم ذکر شد این به دلیل وزن پایینتر وسایل نقلیه برق شخصی است.
این متن توسط احمد حاتمیان تهیه شده است.
