Энергия торможения: Как это работает?

В любой новости и статье, посвященной электромобилям и гибридам обязательно сеть упоминание о системе регенерации энергии торможения. Что это такое? Как она работает? Давайте разберемся. Тем более, что это – просто.

Принцип работы системы – превращение кинетической энергии поступательного движения автомобиля в электрическую. Когда ваша машина несется по шоссе, она обладает огромным запасом энергии – помните уроки физики – масса и скорость? Во время работы обычной механической тормозной системы кинетическая энергия превращается в тепловую – тормозные накладки нагреваются из-за большого трения – и рассеивается в атмосферу. При регенерации энергии вместо накладок и диска в работу вступает электродвигатель гибрида или электромобиля, который в этот момент переключается в режим генератора. То есть – вращение ротора происходит за счет вращения колес. При этом происходит выработка электроэнергии, поступающей в батарею. Сопротивление электродвигателя при этом создает замедление и машина тормозит. Конечно, в целях безопасности гибриды оснащаются и обычными дисковыми тормозами – на всякий случай. Заметим, что тормозное усилие системы на электромобилях очень велико за счет более мощного ведущего электромотора-генератора. Так например, на электрическом варианте Mini-E любое легкое нажатие на педаль тормоза приводит к моментальному и резкому торможению.

Накопленная энергия используется при последующем разгоне. Конечно, по законам физики полностью превратить кинетическую энергию в электрическую невозможно. Но даже её часть способствует снижению расхода топлива гибридных моделей.

Кроме электромеханических систем регенеративного торможения существуют еще несколько способов возврата энергии. Один из них – использование ультраконденсаторов – полупроводников, способных мгновенно накапливать и отдавать огромные порции электричества, которые обычные батареи просто не в состоянии переварить. Сейчас системы с ультраконденсаторами относятся к разряду экспериментальных, но вскоре они должны появиться на рынке на серийных автомобилях.

Еще есть гидравлические системы регенерации. Во время торможения колеса начинают вращать гидравлическую помпу, соединенную с баком. Вращение мгновенно закачивает рабочую жидкость в бак, что создает высокое сопротивление качению и машина замедляется. В данном случае энергия накапливается в виде сжатой гидравлической жидкости. При разгоне она толкает колеса вперед. Пока гидравлика применяется только на грузовом транспорте, но имеет хорошие перспективы и в сегменте легковых авто.

Гоночные команды Формулы 1 в настоящее время работают над системой типа KERS, использующие маховики или батареи для превращения кинетической энергии в другой её вид. Какой бы ни была конструкция системы – она серьезно снижает расход топлива любого транспортного средства.