هر آنچه باید درباره ترمز احیا کننده بدانید

ترمز احیا کننده

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.

ترمز احیا کننده

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.

ترمز احیا کننده

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.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *