Kaasaegsete autode regeneratiivpidurdus
Vaadake regeneratiivpidurisüsteemi tööpõhimõtet ja konstruktsiooni. Välja tuuakse tööpõhimõte, omadused, mehhanismi paigutus ja muud süsteemi detailid. Artikli lõpus on videoülevaade regeneratiivpidurduse tööpõhimõttest.
Artikli sisu:
Regeneratiivne pidurisüsteem või nagu regeneratiivpidurdust sagedamini nimetatakse, tähendab ladina keelest tagasi saamist või tagasipöördumist. Kui seda ei süvendata, siis on tegemist elektrilise pidurduse tüübiga, mis tekitab pidurdamise või sõiduki suvalise liikumise ajal mootorigeneraatorite toimel elektrit. Seda mehhanismi ei pea paigaldama autodele, seda võib leida elektrilistel tõukeratastel või jalgratastel.
Mis on regeneratiivne pidurisüsteem
Lühikesest eelnevast kirjeldusest selgub, et regeneratiivpidurisüsteem kuulub elektrilise osa kategooriasse ja on suuresti seotud kineetilise energiaga. Lihtsamalt öeldes läheb sõiduki pidurdamise või liikumise hetkel ilma mootorit koormamata energia raisku, mida pole varem kuskil kasutatud. Reeglina muundatakse selline kineetiline energia soojusenergiaks ja seejärel hajutatakse.
Regeneratiivpidurisüsteemi aluseks on elektrimootor, mis on ehitatud sõiduki käigukasti. Pidurdamise hetkel töötab elektrimootor generaatori režiimis, asudes seeläbi elektrit tootma. Lihtsamalt öeldes on regeneratiivpidurisüsteem spetsiaalne mehhanism, mis suudab sõiduki pidurdamise või vabajooksu ajal elektrit toota. Lisaks koguneb saadud energia akudesse või laeb akut ja salvestatakse vajaliku hetkeni.
Enamasti võib see hetk olla hetk, mil auto fooris käima läheb. Sellises olukorras lülitab süsteem automaatselt sisse elektrimootori, vähendades seeläbi peamise sisepõlemismootori koormust. Käivitamise hetkel juhivad auto telge elektrimootorid. See on ka auto varuallikas lühikeste vahemaade ja väikese kiirusega sõitmiseks. Erinevatel andmetel piisab sellise aku laadimisest 30-50 km läbimiseks.
Hübriidautodele või kaasaegsetele elektriautodele paigaldatakse reeglina regeneratiivpidurdus. Seega selgub, et elektriautodel regeneratiivpidurduse tulemusena saadud energiat kasutatakse aku laadimiseks, mitteelektrilisel (hübriidsel) on selline energia mõeldud selleks, et vähendada jõudu sõiduki käivitumise hetkel.
Regeneratiivne piduriseade
Regeneratiivse piduriseadme teatud naerust pole mõtet rääkida, kuna igal tootjal on oma. Veelgi enam, mitte vähem sõltub auto enda kaubamärgist ja seadmest. Seda mehhanismi rakendatakse kõige lihtsamalt hübriidautodel, seega võtame need näitena seadmest ja tulevikus ka tööpõhimõttest.
Hübriidsõiduki regeneratiivpidurisüsteemi osade põhiloend sisaldab:
- elektrimootori generaator;
- ülekandemehhanismid;
- sisepõlemismootor;
- inverter;
- akupatarei;
- sidur;
- elektrooniline juhtseade.
Olenevalt mudelist ja inseneride tehtud täiustustest võib nimekiri sisaldada ka lisamehhanisme, kiirusandureid jms, mis aitavad kaasa süsteemi stabiilsele ja kvaliteetsele tööle.
Elektrimootor, tuntud ka kui generaator, töötab kahesuunaliselt. Ühel juhul suudab mehhanism toota elektrienergiat kineetilist energiat töödeldes, teisel juhul kasutada akust kogunenud energiat kiirendusrežiimiks. Sellise elektrimootori struktuur võib oluliselt erineda, samuti võimsus. Olulist rolli mängib ka erinevatele sõlmedele paigaldatud ülekandemehhanism. Tänu sellele kandub jõud üle regeneratiivpidurisüsteemi erinevate komponentmehhanismide vahel.
Mis puudutab sisepõlemismootorit, siis sellel pole erilisi erinevusi. Eelkõige on see sünkroniseeritud töö elektrimootoriga, samuti iga tootja disainifunktsioonid. Samamoodi ei teki erilisi erinevusi akus, omadustest on olulised mahutavus, laadimiskiirus ja vool. Minimaalne erinevus on inverteris, selle peamine ülesanne on muundada ühte tüüpi elektrit teiseks (kõige sagedamini vahelduvvooluks alalisvooluks või 12 V kuni 45 V).
Sidurit peetakse regeneratiivpidurisüsteemi lahutamatuks osaks, tänu sellele saab juhtplokk ühendada või välja lülitada elektrimootori generaatori, samuti seadistada mehhanismi suunda (elektrit genereerida või akust tarbida).
Viimane ja üks olulisemaid elemente on elektrooniline juhtseade. Just tema täidab peamist rolli mehhanismi kõigi elementide juhtimisel ning otsustab ka, millal ja millises suunas rekuperatiivse süsteemi generaator sisse lülitada. Lisaks pidurite rekuperatsioonisüsteemi juhtimise põhifunktsioonidele juhib elektrooniline juhtseade:
- ratta kiirus;
- elektrimootori töö säilitamine;
- sisepõlemismootori pöördemomendi tugi;
- pidurdusjõu jaotus.
Nagu näete, pole sellise mehhanismi seade keeruline, iga element täidab ülesannet ja on süsteemiahelas oluline. Seega ei vähene mitte ainult peamootori koormus, vaid suureneb ka kütusekulu.
Kuidas regeneratiivpidurdus töötab
Arvestades regeneratiivpidurisüsteemi seadet ja seda, mille eest teatud osa vastutab, võime kaaluda kogu mehhanismi tööpõhimõtet. Nagu juba mainitud, on mehhanismi tööpõhimõte kahesuunaline, see tähendab, et see võib nii elektrit toota kui ka tarbida.
Kogu regeneratiivpidurdusmehhanismi töö algab sõiduki teljelt, tavaliselt tagasillalt. Elektrimootorit, mida tuntakse ka generaatorina, saab käigukasti sisse lülitada või ülekandemehhanismide kaudu ülekandega ühendada. Pidurdamise või vabajooksu hetkel lülitub elektrimootor generaatorirežiimile, genereerides seeläbi elektrit ja muundades auto kineetilise energia. Saadud elekter suunatakse inverterisse, mis omakorda muundab (antud juhul võib see alandada või suurendada) elektrienergiat ja varustab selle akuga kogunemiseks.
Võimalik, et sellesse ketti saab paigaldada mitmesuguseid kontrollereid, lisamuundureid ja muid abimehhanisme, mis aitavad kaasa regeneratiivpidurduse tööle. Tasub meeles pidada, et generaatori töötamise ajal (elektri tootmine) on sisepõlemismootor käigukasti küljest lahti ühendatud, mõnel automudelil võib süsteem selle automaatselt välja lülitada, säästes sellega kütust.
Kui arvestada töö pöördprotsessi, elektrimootori elektrivarustust, siis on väikesed erinevused. Sel juhul rakendub sidur, mis muudab generaatori elektrimootoriks ja ühendab seeläbi appi sisepõlemismootori. Akult antav võimsus läbib inverterit ja kantakse üle elektrimootorile, mis teeb auto kohast käivitamise lihtsamaks. Sama mehhanismi tööpõhimõte, kui auto liigub ülimadal kiirusel ja ainult elektrilisel veojõul.
Volvo autod. Tootja katsetab seda tehnoloogiat juba linnatsüklis prototüüpide peal. Tootja Volvo sõnul aitab nende mis tahes tüüpi regeneratiivpidurduse kasutamine säästa põhitarbimisest umbes 20% kütust.
Rekuperatiivse süsteemi positiivsed ja negatiivsed küljed
Sellise süsteemi positiivsetest külgedest saab eristada mitmeid detaile, eelkõige on see võimsusreservi suurenemine ja sisepõlemismootori koormuse vähenemine käivitamise ajal. Ka tänapäevastes autodes hakkasid insenerid juurutama lisa-Start / Stop-süsteeme ja adaptiivset püsikiiruse regulaatorit, millel on võimalus liiklusummikutes täielikult peatuda ja liikuda.
Mis puudutab regeneratiivpidurisüsteemi negatiivseid külgi, siis ilma nendeta ei saaks nad hakkama. Kui madalal kiirusel on mehhanism tõhus ja mõttekas, siis suurel kiirusel muutub regeneratiivpidurdus kasutuks, kuna pidurdusjõud on napp, aku laetus praktiliselt puudub. Samuti miinustest väike laenguvaru, mis tähendab, et hübriidauto ei jõua pikka maad sõita.
Teine regeneratiivpidurisüsteemi oluline puudus on hind. Keskmiselt võib auto hinna vahe selle mehhanismi olemasolu ja puudumise vahel olla umbes 5000 dollarit. Kogenud sarnase mehhanismiga autoomanikud ütlevad, et mootori sage käivitamine ja seiskamine toob kaasa ootamatuid rikkeid ning ka sellise süsteemi ülalpidamine maksab. Sellest tulenevalt jaguneb autoomanike arvamus sagedamini kaheks, keegi suhtub sellisesse süsteemi positiivselt, teised aga negatiivselt ja proovivad seda vaatamata kütusekulu suurenemisele mitte kasutada. Tänapäeval ei leia seda tehnoloogiat kõigil kaasaegsetel autodel, enamasti on süsteem paigaldatud Teslale, Toyota, Honda ja Porsche hüdriididele.
Videoülevaade regeneratiivpidurduse tööpõhimõttest:
