Рекуперативное торможение

Рекуперативное торможение — вид торможения при помощи электродвигателя. Название происходит от латинского слова, которое можно перевести как "сбор". При рекуперативном торможении происходит частичный сбор энергии, затраченной на замедление движения автомобиля. Фактически это означает, что валы тяговых электродвигателей вращаются в обратную сторону.

Как известно, при определенной схеме подключения электродвигатель при обратном вращении работает в режиме генератора. Вращение вала создает противодействующее усилие, благодаря которому снижается скорость автомобиля, а энергия, которую в этот момент вырабатывает двигатель-генератор, возвращается в электрическую сеть и накапливается в аккумуляторе.

Откуда пришло в автомобиль рекуперативное торможение 

Рекуперативное торможение появилось в эпоху перехода железнодорожного транспорта на электрическую тягу. В электровозах, поездах метро, трамваях новых моделей и в троллейбусах электродвигатели, вращающиеся в другую сторону, работают как электрогенераторы. Поскольку нужды в накоплении электричества в работающем от сети электровозе нет, выработанная электроэнергия передаётся через контактную сеть на распределительную подстанцию, откуда она снова возвращается в ту же сеть. 

Наиболее продвинутые производители применяют рекуперативную систему торможения и в обычных автомобилях с бензиновым ДВС

С появлением электромобилей, а также гибридных автомобилей рекуперация нашла новое применение. Принцип выработки энергии остался прежними - ее создают при торможении электродвигатели. Однако в сеть она не передается, а используется для подзарядки аккумуляторов. Используется рекуперативное торможение и в двухколесных транспортных средствах на электрической тяге. В разное время компании, ставшие пионерами создания гибридных автомобилей, производили различные эксперименты с целью создания эффективной системы сбора электроэнергии при торможении: для выработки и хранения энергии инженеры пытались использовать маховики, пневматические аккумуляторы, гидроаккумуляторы и другие устройства.

Использование на легковых и грузовых автомобилях

С развитием рынка гибридов рекуперативное торможение стало стандартным средством для вспомогательного накопления электроэнергии. Системы рекуперативного сбора установлены, например, в таких известных гибридных автомобилях, как Toyota Prius или Chevrolet Volt.

Основной недостаток рекуперативного торможения - низкий уровень эффективности, который делает затраты на оснащение автомобиля системой практически невозвратными

Наиболее продвинутые производители применяют рекуперативную систему торможения и в обычных автомобилях с бензиновым ДВС. К примеру, в некоторых моделях Ferrari энергия, полученная за счет рекуперации, обеспечивает работу мультимедийной системы и климатической установки. Энергия накапливается в дополнительном аккумуляторе.

 Обстоятельства, мешающие развитию рекуперативного торможения

Ученые не раз указывали на недостатки систем рекуперативного торможения. Прежде всего, это низкий уровень эффективности, который делает затраты на оснащение автомобиля системой практически невозвратными. Действительно, автомобиль может проехать за день сотни километров и почти не тормозить при этом. В лучшем случае тормозной путь составит несколько сотен метров, за которые будет выработано ничтожное количество энергии.

Помимо затрат на создание системы рекуперативного торможения, автомобиль необходимо оснастить и обычной тормозной системой, так как только она гарантирует безопасность водителя. В силу ряда причин рекуперативное торможение не может быть эффективным во всех дорожных ситуациях и служит лишь дополнением к рабочим тормозам. Не может решить электромотор и задачу блокировки колес во время стоянки, так как стопором его вал не оснащен. Если на ровной поверхности электромотор не позволяет легко сдвинуть автомобиль с места, то при наличии уклона с весом машины ему уже не справиться.

Использование рекуперативного торможения в автоспорте

В 2009 годe в гонках Formula 1 болиды ряда команд были оснащены системой рекуперации кинетической энергии (KERS). Применение системы носило характер промо-акции - общество проявляет к гонкам пристальный интерес, так что производители рассчитывали популяризировать идею гибридных автомобилей и рекуперации. Результаты сезона показали, что применение рекуперативного торможения не создает оснащенным ей болидам преимущества.

На сезон 2010 года по соглашению команд решено было не использовать систему KERS с целью сокращения расходов на техническое оснащение. В следующем году инженеры вновь вернулись к идее рекуперации. В техрегламенте на 2014 год предусмотрен переход на более применение моторов с внутренней системой рекуперации. Рекуперативное торможение используется также в других классах гонок. К примеру, в классе LMP1 участвуют прототипы Audi R18 e-tron quattro и Toyota TS030 Hybrid, оснащенные системой рекуперативного торможения.