что такое рециркуляция энергии в электросамокате
Что такое рекуперация энергии при торможении в электротранспорте?
Для любого транспорта – и в особенности для транспорта, работающего на электрической энергии – одним из ключевых параметров является запас хода. Чем больше ёмкость аккумулятора, тем дальше Вы сможете проехать без проблем с «топливом», а это критично. Как правило, пробег без подзарядки даже важнее, чем максимальная скорость, поэтому производители уделяют батарее самое пристальное внимание.
К сожалению, бесконечно увеличивать ёмкость батареи попросту невозможно: чем выше будет заряд, тем больше будет весить аккумулятор. Соответственно, рано или поздно производитель упирается в «потолок», ему остаётся только ждать новой ступени развития батареи… или можно использовать возможность подзаряжать аккумулятор в пути! Речь идёт о рекуперации энергии.
Рекуперация в электросамокатах: как это работает?
Рекуперация (или рекуперативное торможение) – это техника, которая позволяет на короткое время превратить электромотор в генератор энергии, заряжающий аккумулятор от вращения колёс. Тот же приём применяется в трамваях и электричках, в метрополитене, а также в современных электрокарах: Tesla Model S, Chevrolet Volt, Honda Insight и Toyota Prius. Существуют электросамокаты, электровелосипеды и прочий электротранспорт, в котором задействована рекупирация энергии. Этот электротранспорт немного дороже моделей без рекупирации, но запас хода существенно больше.
Общая суть идеи: мотор в транспорте используется для того, чтобы вращать колёса – именно для этого он работает, именно на это расходует энергию. Но если Вы тормозите, мотор не работает, ведь в данный момент нет никакой необходимости разгонять колёса. Соответственно, вполне можно запустить его на это время в режиме генератора, преобразовывающего механическую энергию колёс в электроэнергию и заряжающего аккумулятор?
Принцип рекуперативного торможения особенно эффективен на городских улицах, где постоянно приходится притормаживать: повороты, пробки, светофоры, плотная толпа.
Как понять, насколько будет эффективна рекуперация энергии в электросамокате?
Какую выгоду можно получить от использования мотора с рекуперацией в сравнении с обычным? Ответ на этот вопрос зависит от трёх моментов:
Как часто Вам приходится тормозить и останавливаться? Чем больше на пути пробок, светофоров и т. п. препятствий, тем выше эффективность рекуперации;
Какая часть Вашего пути проходит под уклоном? На таких участках дороги можно двигаться накатом, а значит, двигатель может работать в режиме генератора;
Заявленная эффективность рекуперации в выбранной Вами модели электросамоката (зависит от КПД мотора, аккумулятора и контроллера).
Как правило, выигрыш в пробеге от использования принципа рекуперации энергии составляет 5-10%. Вроде бы и не слишком много, но на практике эти проценты превращаются в дополнительные 2-4 километра, а это кварталов 6, а то и 8! Лишними они не будут точно. Так что, если Вы пользуетесь электротранспортом для повседневных поездок или дальних прогулок, мы однозначно рекомендуем выбирать из моделей с этой функцией.
Также советуем прочитать уникальную статью, о основных неисправностях электровелосипедов, в которой подробно и интересно рассказано о тех моментах, на которые нужно обратить внимание при покупке электровелосипеда.
Электросамокат для города: тестируем Ninebot KickScooter E22
Максимальная скорость
Двигатель Ninebot KickScooter E22 мощностью в 300Вт способен разгоняться до 20 км/ч (во время теста, кстати, самокат выдавал 21 км/ч), чего для езды по обочинам городских магистралей, тротуарам или специализированным дорожкам (которые, к сожалению, имеются далеко не везде) будет вполне достаточно. Стоит сразу уточнить, что для того, чтобы развить максимальную скорость, перед первым заездом тебе нужно будет активировать самокат в фирменном приложении Segway-Ninebot. Просто регистрируешься, подключаешь самокат к телефону через Bluetooth (возможно, еще нужно будет обновить прошивку, но на это хватит пары минут) и можешь кататься. После этого Ninebot KickScooter E22 сможет мчать тебя по городу без каких-либо ограничений.
Большой запас хода
Емкость батареи электрического скутера составляет 216 Ватт-час, что эквивалентно 22 километрам автономного хода. В принципе этих показателей хватит, чтобы доехать с утра на работу и вечером обратно домой на одном заряде аккумулятора.
Даже если твое место постоянной дислокации находится более чем в десятке километров от офиса и ты беспокоишься, что «найнбот» не выдержит обратной дороги, то можешь просто взять с собой зарядное устройство. Радует, что оно очень компактное и никак не потеснит вещи в твоем рюкзаке.
Но и этого может не понадобиться, так как у Ninebot KickScooter E22 есть 3 режима езды:
В общей сложности при комбинировании этих режимов можно получить до 45 километров автономного хода. А еще этот скутер оснащен обновленной системой управления зарядом аккумулятора Smart-BMS, которая поддерживает оптимальный режим заряда, защищает батарею от перезаряда/перераздряда/перегрузки и позволяет продлить срок ее службы.
Хорошая проходимость
Благодаря высокому дорожному просвету и массивным 9-дюймовым колесам «найнбот» достаточно уверенно чувствует себя на разбитом асфальте и других покрытиях, когда-то бывших дорогой. Ямы, выбоины и прочие неровности не заставляют тебя подскакивать и терять управление, так как у самоката вполне неплохая амортизация.
Ninebot KickScooter E22 также хорошо справляется с мелкой плиткой, практически не вибрируя при проезде на швах. Мощности двигателя хватает, чтобы с успехом преодолевать подъемы с уклоном до 15 градусов. Не говоря уже о пандусах и прочих спусках, которые самокат попросту пролетает. И это с 90 килограммовым человеком на борту (максимальная допустимая нагрузка, кстати, составляет 100 килограмм). Стоит также отметить мягкость, с которой скутер входит в повороты, почти не теряя при этом скорости.
Безопасность
С этим показателем у электросамоката тоже все в порядке. Он оснащен двумя тормозами: одним механическим над задним колесом и другим электрическим на руле, который активируется нажатием на рычаг. Передний предназначен, скорее, для экстренного торможения, так как достаточно резковат. Зато практически гарантирует, что ты не задавишь кого-нибудь ненароком.
Еще у Ninebot KickScooter E22 есть полезная функция настройки минимальной скорости, с которой активируется электропривод. Ты можешь выставить показатель от 0 до 5 км/ч и либо стартовать, что называется, с места или сначала отталкиваться ногой, а после жать на газ — как удобно.
Но на одних ходовых характеристиках надежность самоката не заканчивается. Рама выполнена из легкого и прочного алюминиевого сплава авиационного класса, а руль фиксируется на колонке при помощи 6 болтов, которые легко прикрутить имеющимся в комплекте шестигранником.
Насчет заметности самоката в ночное время тоже переживать не стоит: по бокам в задней части расположены два стоп-сигнала, а спереди — мощный, но не ослепляющий отражатель с зоной видимости в 13,5 метров. А еще в комплекте идет механический звонок, достаточно громкий, чтобы возвестить о своем появлении зевающих прохожих.
Функциональность
Казалось бы, какие функции могут быть у электрического самоката, помимо основной? Ninebot KickScooter E22 — вещь достаточно технологичная. На рулевой колонке у него есть цифровой дисплей, показывающий текущую скорость и запас емкости батареи, а также наличие сопряжения с телефоном в приложении. Здесь же можно настраивать световые эффекты (непрерывное свечение передней фары или периодическое мерцание).
В самой же программе можно блокировать колеса «найнбота», если оставляешь его на улице без присмотра, а также выбирать режимы езды. К примеру, есть вполне привлекательный режим круиз-контроля, который включается на экране смартфона и активируется при 5-секундном непрерывном нажатии на рычаг газа. Отличная функция для прямых маршрутов без резких поворотов.
Еще внимания заслуживает рециркуляция энергии при торможении с использованием переднего тормоза. За счет блокирования электрического импульса в переднем колесе тормозной путь составляет всего 5 метров (при максимальной скорости), и при этом энергия этого импульса не исчезает бесследно, а возвращается в аккумулятор. В физике это называется рекуперацией.
Удобство использования
Помимо продуманной технологической начинки, Ninebot KickScooter E22 может похвалиться неплохими эргономическими показателями. Алюминиевая складная конструкция позволяет переносить самокат вручную без особых хлопот. Ведь масса изделия составляет всего 13,2 килограмма, что легче многих собратьев из семейства электроскутеров.
Также габариты самоката легко помещаются в багажник далеко не самого вместительного автомобиля и не занимают много места в пассажирских лифтах, где обычно пространство резко ограничено. Все это делает Ninebot KickScooter E22 прекрасно адаптированным решением для жизни в большом городе.
На Токе заряженный портал
Что такое рекуперация торможения в электромобиле? — На токе
Что такое рекуперация торможения в электромобиле?
Я думаю, что никакой человек в здравом уме не будет спорить с тем фактом, что тормоза на любом средстве передвижения играют одну из ключевых ролей. В принципе, без них просто-напросто нельзя обойтись! Однако мало кто из таких мыслителей задумывался над тем, что от торможения можно ещё и энергетическую прибавку получать. При соприкосновении (трении) рабочих деталей тормозного механизма выделяется много тепла, вылетающего «в трубу». А ведь эту энергию можно направить в более рациональное русло: аккумулировать её для повторного применения.
К счастью — это реально, а называется данный процесс — рекуперация (частичный возврат энергии). Система не является новинкой и уже довольно длительное время устанавливается на электрокары и гибридные автомобили, но многие обладатели подобной техники слабо разбираются в технических деталях своего приобретения. В этой теме, я хочу подробно обсудить процесс рекуперации, дабы доказать, что она является гениальной разработкой конструкторов, приносящей несомненную пользу автовладельцам.
Содержание:
Что такое рекуперация?
Виды систем рекуперации.
Рекуперация на электрокарах и гибридных модификациях (принцип работы).
Преимущества электрической рекуперации.
Недостатки электрической рекуперации.
Насколько реально эффективна рекуперация?
Нужна ли рекуперация лёгкому индивидуальному электротранспорту?
Использование системы рекуперации в механизме подвески.
Что такое рекуперация?
«Recuperatio» — именно от этого латинского слова произошла «рекуперация». Его значение — «обратное получение». Говоря более конкретно, это означает возвращение некоторого количества энергии или вещества, для дальнейшего применения в том же процессе. В случае со средствами передвижения, речь идёт о трансформации в процессе торможения кинетической энергии в электрическую.
Движущийся автомобиль — это кинетическая энергия, а при задействовании тормозной системы, ей нужно куда-то деваться. В машинах работа тормозных механизмов основана на трении, от которого при замедлении транспортного средства будет вырабатываться тепло. Что из этого следует? А то, что оно просто уходит в никуда — бесследно растворяется в окружающей среде.
Смекалистые инженеры пошли на хитрость: они решили пускать даровую энергию в рациональное русло и добились того, что некоторая её часть таки будет возвращена. При следующем ускорении машины, аккумулятор будет использовать энергию, сохранённую ранее от рекуперации.
Здесь важно понимать, что регенерация не является каким-то волшебством, увеличивающим пробег средства передвижения на одном заряде. Данная система не сделает ваш автомобиль более эффективным как таковым, она просто делает его менее неэффективным. Если говорить по сути, то идеальной будет такая езда, при которой вы разгонитесь до определённого постоянного скоростного режима и будете удерживать его, не прибегая по ходу движения к торможению.
Дело в том, что для замедления и последующего возвращения к прежнему темпу езды, понадобятся дополнительные энергозатраты поэтому, чтобы рассчитывать на большой запас хода, нужно полностью избегать замедлений. Очевидно, что воплотить подобную затею в жизнь — не реально. На практике, прибегать к замедлению приходится довольно часто, а рекуперация всего лишь делает процесс торможения менее бесполезным.
Виды систем рекуперации
Основных разновидностей рекуперации всего три:
Что и говорить, такая выгодная система получила весьма широкое распространение. Так, электрическая рекуперация сегодня довольно обширно применяется на легковушках: главным образом на электрических авто и авто оборудованных гибридными установками. Механические же вариации, нашли своё место исключительно на спортивных болидах. А вот «гидравлику» инженеры приспособили на крупнотоннажных коммерческих грузовиках и автобусах эксплуатируемых в городе.
Впрочем, дело не ограничивается только автомобилями, изобретение можно обнаружить и на лёгком индивидуальном электротранспорте. Это всем нам знакомые скутера, велосипеды, самокаты и даже скейтборды оборудованные электротягой. Далее в теме, мы будем более подробно разбирать именно электрическую регенерацию.
Рекуперация на электрокарах и гибридных модификациях
Для лучшего понимания сути дела, нам придётся немного углубиться в теорию. Любой электрический силовой агрегат постоянного тока, при подаче на него электроэнергии начинает функционировать как собственно двигатель. Однако, если начать механически вращать его вал, то на клеммах будет вырабатываться ток. Из этого проистекает логический вывод: электромотор способен работать как в роли двигателя, потребителя энергии, так и в роли генератора. Этим и воспользовались инженеры, которые массово начали внедрять в электрический и гибридный транспорт системы рекуперации.
Работают такие схемы по достаточно простому принципу:
При воздействии на акселератор машина набирает ход, а электромотор при этом получает энергию от накопителя и передаёт тягу на колёса машины посредством трансмиссии.
А вот когда транспортное средство начинает замедляться, электроника переводит силовой агрегат в режим генератора.
Естественно, чтобы раскрутить электродвигатель, нужно прилагать определённое усилие и именно за счёт этого противодействия автомобиль станет замедляться. Конечно, без помощи обычных тормозов не обходится.
В этот самый момент, вырабатываемая мотором, как генератором, электроэнергия, посредством специального контроллера будет подзаряжать накопитель. Таким образом, некоторую долю энергии удаётся вернуть для её последующего применения.
Нюанс
Конечно, при экстренном торможении система регенерации энергии не в состоянии мгновенно остановить транспортное средство. Поэтому здесь никак не обойтись без традиционных тормозов. Вычислительная аппаратура принимает соответствующее решение в зависимости от того, с каким усилием водитель воздействует на орган управления тормозной системой, и задействует помимо рекуперации тормоза.
Преимущества электрической рекуперации
Разработка внедрённая в полностью электрический автомобиль, позволяет увеличить дальность хода на одном заряде, а вот гибридным модификациям регенерация сулит довольно приятное сокращение расхода топлива. Да и тормозные механизмы проходят дольше, ведь часть нагрузки с них будет сниматься.
Недостатки электрической рекуперации
Самый главный недостаток системы регенерации — это её высокая себестоимость! Приобретая электромашину оснащённую такой чудодейственной системой, рассчитывайте на прибавку к ценнику в 30-50%, по сравнению с традиционными автомобилями в распоряжении которых старый добрый ДВС. Так что, если вы ездите в основном по идеальным прямым трассам, на которых торможение является скорее исключением чем правилом, вы вряд ли окупите своё высокотехнологичное и дорогостоящее приобретение в ближайшее время.
Плюс к этому, такое оснащение усложняет конструкцию транспортного средства, поэтому в случае поломки, могут возникнуть определённые сложности с ремонтом. Проблема в том, что за подобные ремонтные манёвры возьмутся не в каждом сервисе, да и мастер который будет осуществлять обслуживание, должен иметь высокую квалификацию. Поэтому перед приобретением такой совершенной конструкции, первым делом нужно решить вопрос по её дальнейшему обслуживанию и ремонту, найдя поблизости достойную мастерскую с высококвалифицированным персоналом.
Насколько реально эффективна рекуперация?
Здесь имеет место зависимость от целого ряда факторов: вида и габаритов средства передвижения, электрического силового агрегата, аккумуляторов, условий передвижения, местности, а также стиля вождения. Ландшафт весьма влияет на полученное количество «халявной» энергии: если вы постоянно будете ехать по прямым дорогам без поворотов, то на возврат энергии можно и не надеяться, а вот что касается извилистых дорог или продолжительных склонов, то система получает возможность показать себя во всей красе.
Эффективность работы рекуперации в условиях города
Отдельно стоит обсудить и эффективность рекуперации при эксплуатации электротранспорта в условиях города. В этом случае кстати, ситуация весьма интересная вырисовывается. Сами разработчики позиционируют свою систему, как нацеленную в первую очередь на эксплуатацию электрокара в городе, когда водитель часто ускоряется и также часто тормозит. А как обстоят дела на самом деле? К сожалению, всё не так радужно!
Возьмём за пример электрокар Tesla Model S, который предлагает своим обладателям превосходные динамические характеристики. Так вот, даже он, особенно при движении в плотном транспортном потоке, не имеет возможности разогнаться надлежащим образом. Что из этого следует? А то, что система при таких условиях практически не даёт положительной прибавки, так как скорость до начала замедления не успевает перевалить за отметку 60 км/ч, поэтому и запас пробега увеличится в незначительной степени.
Зависимость эффективности рекуперации от массы средства передвижения
Огромнейшее влияние на возврат энергии оказывает масса транспортного средства: чем оно увесистей, тем больше будет высвобождаться кинетической энергии при торможении, поэтому становится понятно, что негабаритные средства передвижения на электротяге проигрывают «тяжёловесам». Вывод из всего этого прост: чем тяжелее электрокар, тем больше себя будет оправдывать рекуперация. Это можно наблюдать в вышеприведённом примере с Теслой, масса которой колеблется в пределах 1886-2175 кг, естественно, это не так много, чтобы рассчитывать на выдающийся результат при движении в тех же городских условиях.
Однако в целом, показатель доходит до 60-70%. Если верить словам отдельных разработчиков электромобилей, системы рекуперации утрачивают 10-20% от полученной энергии, а после, теряют ещё столько же в процессе преобразования этой энергии в заряд для АКБ. Такие цифры являются типичными для большинства электромашин.
Тут стоит отметить, что семидесяти процентный выигрыш ни в коем случае не даёт увеличение пробега на одном заряде, к примеру с 200 км до 340 км. На самом деле, это означает только то, что 70% кинетической энергии растраченной при замедлении, может быть возвращено обратно.
Нужна ли рекуперация лёгкому индивидуальному электротранспорту?
Считать данную систему бесполезным приспособлением конечно не стоит, однако и ожидать от неё чего-либо сверх естественного — будет весьма не разумно. Если у вас расчёт на ситуацию, что контроллер в паре с мотор-колесом функционирующем в режиме регенерации сможет сотворить чудо, увеличив в разы пробег на одном заряде, то готовьтесь к горькому разочарованию. Значимой прибавки к километражу рекуперация вам не обеспечит, но на парочку бонусных километров вы можете вполне рассчитывать. Иногда, даже такая скромная прибавка может прийтись весьма кстати. У рекуперативного торможения есть ещё одно достоинство: тормозные колодки прослужат вам дольше.
Система рекуперации на электробайке является полезным дополнением, вот только юзер должен оценивать её возможности адекватно и не обманывать самого себя. Увеличить показатель пробега на одном заряде можно и другими методами: применением более ёмкого накопителя, ездой в эконом-режиме, а также сочетанием работы электропривода с педалированием.
Естественно, как и говорилось выше, самая большая отдача по рекуперации у тяжёлых транспортных средств: чем тяжелее машина, тем больше отдача — всё просто! Логично, что легковесный индивидуальный электрический транспорт, такими впечатляющими показателями не обладает. На многих моделях электробайков оборудованных функцией рекуперативного торможения, средним показателем считается пяти процентная отдача, а при езде по холмистой местности, можно выжать максимум 8%.
Вместо прямоприводных электромоторов, поддерживающих возврат энергии, в большинстве случаев будет рациональней применить редукторные движки с обгонной муфтой. Эти вариации более экономно потребляют электроэнергию накопителя, обладают меньшей массой и не притормаживают, когда отсутствует питание.
Производители электровелосипедов, иногда используют рекуперативное торможение больше как маркетинговый ход, чем как действительно нужное приспособление. Но всё же вещь эта реально может сослужить добрую службу обладателям электрических байков: особенно радует тот момент, что рекуперация является ещё одной останавливающей силой для лёгкого электротранспорта.
Возьмём за пример электросамокат Xiaomi M365. Фронтальное мотор-колесо замедляется только посредством рекуперации, а вот заднее колесо для этих целей оборудовано дисковым тормозным механизмом. Из этого следует, что аппарат имеет в своём распоряжении две независимые системы торможения и всего один рычаг управления ими. Это даёт такие преимущества: меньшая масса, меньшая себестоимость, облегчение сборки.
Неплохим дополнением рекуперация стала и для электрических скейтбордов. Особенно важную роль она играет на модификациях, максимальная скорость которых достигает отметки 30 км/ч.
Использование системы рекуперации в механизме подвески
Естественно, любой разработчик всегда хочет извлечь максимальную выгоду из всего, поэтому рациональные инженеры пошли ещё дальше: они решили использовать кинетическую энергию подвески, работающей во время обычного движения. Разработкой такой системы занимаются фирмы Levant Power и ZF, так что в будущем, такими приспособлениями могут быть оснащены все серийно производимые автомобили.
Как работает рекуперативная подвеска
В состав системы входит небольшой электрический движок, четыре электрогидравлических насоса и блок управления. Аппаратура монтируется около каждого амортизатора, а при перемещении в них штока, кинетическая энергия будет преобразовываться в электрическую и подаваться на АКБ. Сочетание данной системы с традиционной рекуперацией, должно обеспечить эффективность приблизительно в 2 раза большую.
Заключение
Рекуперативное торможение — одно из самых полезных изобретений! Действительно, зачем пропадать энергии даром, если её можно использовать с пользой. Самую большую выгоду от рекуперации имеют электропоезда — вот там реально глобальные масштабы (с них кстати всё и началось), а самую маленькую — лёгкий индивидуальный электротранспорт: мотоциклы, скутера, велосипеды, самокаты и т. п. Также, большую роль играет местность, по которой будет двигаться транспортное средство. К примеру в городе, глупо ожидать от рекуперации больших успехов, ведь там, автомобили, итак, ползут черепашьим темпом и к интенсивному замедлению водители прибегают не часто. Зато вот на холмистой местности, действительно можно «разгуляться». В любом случае, некоторое количество затраченный энергии, вы таки будете получать обратно — иногда больше, иногда меньше. Поэтому, данная система имеет полное право на существование!