Какой вклад даёт рекуперативное торможение в запас хода?

В городском трафике с частыми остановками рекуперативное торможение увеличивает запас хода до 20%, тогда как на трассе этот показатель падает до 3%.
В городском трафике с частыми остановками рекуперативное торможение увеличивает запас хода до 20%, тогда как на трассе этот показатель падает до 3%.

Поделиться этой страницей

Рекуперативное торможение в городском трафике типа «старт-стоп» может дать примерно 10-20% дополнительной прибавки к запасу хода; на трассе же эта прибавка снижается до уровня около 3%. Разница объясняется частотой торможений: чем чаще вы замедляетесь, тем больше энергии возвращаете, а автомобиль, движущийся с постоянной высокой скоростью, практически ничего не рекуперирует. Ниже я с конкретными цифрами объясняю, как рассчитывается эта прибавка, в каких сценариях она становится значимой и как получить максимум от вашего автомобиля в этом плане.

Основные моменты

  • Эффективность рекуперации энергии при городской езде достигает 20%, а на трассе снижается до уровня 3% уровня
  • Городской трафик по сравнению с трассой обеспечивает примерно в три раза больше рекуперации энергии
  • Езда одной педалью в городе позволяет сэкономить около 22%, а в сельской местности - 13% энергии
  • Спуски - самый эффективный сценарий рекуперации, поскольку вступает в действие потенциальная энергия
  • Износ тормозных колодок благодаря рекуперативному торможению заметно снижается

Как работает рекуперативное торможение?

Her frende kaybolan enerji, elektrikli araçta bataryaya geri dönerek bir sonraki hızlanmaya yakıt olur.

Базовый механизм прост: при замедлении электромобиля тяговый двигатель на мгновение работает как генератор. Кинетическая энергия, поступающая от колёс, преобразуется в электрическую энергию в обмотках двигателя и запасается в батарее. В классическом автомобиле с двигателем внутреннего сгорания вся эта энергия при торможении теряется в виде тепла на тормозных дисках; в электромобиле же часть энергии возвращается в систему и повторно используется при следующем разгоне.

Величину возвращаемой доли определяет несколько переменных: скорость автомобиля, его масса, уклон дороги, уровень заряда батареи и привычки водителя к разгону и замедлению. В этой цепочке есть и два отдельных вида потерь эффективности. КПД трансмиссии обычно составляет 0,90; с добавлением эффективности преобразования при торможении доли энергии, теряемой до попадания в батарею, взаимно усиливаются. Поэтому между разовыми показателями вроде «при торможении можно рекуперировать до 78% энергии» и реальными цифрами по кругу возникает естественная разница. Общая (туда-обратно) эффективность энергии, поступающей в батарею, выходящей из неё и достигающей колёс, у современного электромобиля составляет 60-70% этого диапазона.

Сколько рекуперативное торможение реально добавляет к запасу хода?

Ответ - не одна цифра, а диапазон, потому что прибавка является функцией профиля езды. Наиболее наглядное сравнение даёт свежий академический анализ, в котором четыре разных сегмента электромобилей и четыре сценария езды исследовались в MATLAB на часовых профилях. Результат однозначен: эффективность рекуперации энергии при городской езде достигает примерно 20%(наивысшее значение в сегменте седанов - 20,36%), а в сценарии на трассе снижается до уровня 3%. Городской трафик по сравнению с трассой обеспечивает возврат в систему примерно в три раза больше энергии.

С точки зрения распространённости картина такая же. В анализе городских тормозных накладок кластер вождения с наибольшим количеством торможений (84-158 торможений) и умеренно интенсивными остановками-стартами показал самую высокую эффективность рекуперации среди всех кластеров (%23,16). В среднем около %22 энергии при торможении возвращается в батарею; разумно ожидать увеличения запаса хода на %15-20 при городской езде с интенсивным трафиком остановок-стартов.

На трассе же математика меняется на противоположную. При постоянной скорости 100-120 км/ч торможений практически нет - рекуперировать нечего. Более того, поскольку аэродинамическое сопротивление растёт пропорционально квадрату скорости, общее потребление автомобиля возрастает, и вклад рекуперации на фоне этого роста становится незаметным. Поэтому решение проблемы запаса хода на трассе лежит не в тормозной системе, а в управлении скоростью и аэродинамике.

Город и трасса в цифрах

Тот же академический анализ также представляет сравнительное потребление по сегментам. Я объединил два крайних сегмента в таблице:

ПоказательSmall EV - городSmall EV - трассаLarge SUV - городLarge SUV - трасса
Чистое потребление энергии (1 час)2,34 кВт·ч14,88 кВт·ч3,75 кВт·ч22,13 кВт·ч
Удельное потребление9,35 кВт·ч/100 км17,74 кВт·ч/100 км15,01 кВт·ч/100 км26,38 кВт·ч/100 км
Эффективность рекуперацииблизко к 20%около 3%близко к 20%около 3%
Наибольшая абсолютная рекуперация~0,97 кВт·ч (холмистая дорога)~1,69 кВт·ч (холмистая дорога)

Из таблицы следуют два инженерных урока. Первый: большой и тяжёлый SUV благодаря своей массе возвращает больше абсолютной энергии - на холмистой дороге 1,69 кВт·ч, против 0,97 кВт·ч у небольшого EV. Но второй: этот абсолютный выигрыш не компенсирует общее потребление тяжёлого автомобиля. Трассовое потребление Large SUV примерно в шесть раз выше городского. Масса увеличивает и выигрыш, и счёт.

Что меняют вождение одной педалью и уровни рекуперации?

Вождение одной педалью (one-pedal driving) - это система, применяющая настолько мощную рекуперацию, что при отпускании педали газа автомобиль почти полностью останавливается. Алгоритмический анализ Технологического университета Эйндховена показывает, что этот подход может обеспечить экономию энергии в городе %22, а при загородной езде - %13 по сравнению с ездой без рекуперации. Столь высокая разница для города не случайна: в трафике остановок-стартов каждое замедление - это возможность рекуперации, и система одной педали систематически использует эти возможности без единого касания педали тормоза водителем.

С другой стороны, ответ на вопрос "что эффективнее: одна педаль или классическая рекуперация на две педали?" не столь драматичен, как ожидает большинство водителей. В реальном мире Polestar 2 проведённый измерительный тест не обнаружил измеримой разницы в расходе между двумя стилями вождения. Механизм одинаков: в обоих случаях энергия замедления проходит через ту же цепь преобразования. Главное достоинство одной педали в том, что она заставляет правильно работать с педалью и поощряет раннее и прогнозируемое замедление - то есть выгода исходит из стиля вождения, а не из кнопки.

Поэтому производители предлагают разные подходы. Руководство пользователя Renault 5 E-Tech описывает несколько уровней рекуперации, включая мягкий и экономичный «Свободное вождение»; у Nissan Leaf есть нормальный, эко, B-режим и ступень e-Pedal; а во многих современных электромобилях предусмотрены регулируемые уровни рекуперации от 1 до 4. Также полезно знать, что при полностью заряженной или очень холодной батарее мощность рекуперации временно ограничивается: если некуда направлять рекуперируемую энергию, система передаёт торможение механическим дискам.

Почему картина в турецком трафике в плюс?

Ценность рекуперативного торможения напрямую связана с географией использования. Плотный трафик «старт-стоп» в таких городах, как Стамбул, Анкара и Измир, - это практически идеальная лаборатория рекуперации для электромобиля. Реальные тесты расхода, проведённые на Tesla Model Y в плотном стамбульском трафике, показывают, что в таких условиях запас хода может превышать ожидания. Это принципиальное отличие от автомобиля с двигателем внутреннего сгорания: у бензинового или дизельного автомобиля расход в режиме «старт-стоп» растёт; а у электромобиля благодаря сочетанию низкой скорости и рекуперации городской расход может оставаться ниже расхода на трассе.

В стоящем в пробке трафике расчёт тоже складывается в пользу электромобиля. Когда автомобиль стоит, отсутствует расход на холостом ходу; от батареи энергию потребляют лишь вспомогательные нагрузки, такие как кондиционер. В часовом городском сценарии суммарный расход 2,34 kWh небольшого электромобиля - это в шесть раз меньше энергии, чем потребовалось бы для того же профиля на трассе (14,88 kWh).

Эта картина объясняет и соотношение между WLTP и реальным запасом хода. Реальный расход в среднем на 16% выше лабораторных значений, а в крайних случаях - на 20% ; потеря запаса хода на трассе может достигать 30%. Но при городской езде ситуация обратная: благодаря вкладу рекуперации получить запас хода немного выше значения WLTP - обычный опыт в турецких городах.

Практические советы по правильному использованию рекуперации

Чтобы получить максимум от рекуперации как часть эффективного вождения, нужно подбирать правильный режим под правильный сценарий:

  • В городе используйте высокий уровень рекуперации или режим одной педали. Значительная выгода в трафике «старт-стоп» достигается именно здесь; за городом разница ограничена.
  • Осознанно используйте спуски. Спуск с горы возвращает в батарею не только кинетическую энергию, но и потенциальную энергию перепада высот; это самый эффективный сценарий рекуперации.
  • Предпочитайте раннее и длительное замедление короткому и резкому торможению. Плавное замедление с 50 км/ч до 15 км/ч возвращает больше энергии, чем десяток коротких торможений до полной остановки; инерция ценна.
  • Перед дальней поездкой снизьте скорость. На трассе постоянная скорость и предвидение дорожной ситуации сохраняют запас хода лучше, чем резкая рекуперация.
  • Считайте педаль тормоза запасным вариантом. За исключением полной остановки и экстренных ситуаций, оставляйте замедление рекуперации настолько, насколько это возможно.

В качестве дополнительного практического преимущества рекуперативное торможение заметно снижает износ тормозных колодок. Именно поэтому в городских условиях у электромобилей увеличиваются интервалы обслуживания тормозов.

Итог: вклад зависит от сценария

Рекуперативное торможение - тихий герой эффективности электромобиля, но его героизм условен. В городском движении с частыми остановками он возвращает в батарею около %20 энергии, обеспечивая ощутимый прирост запаса хода на уровне десятых долей; на трассе же торможений почти нет, поэтому вклад практически равен нулю. Для водителя, живущего в плотном городском трафике Турции, это заметное преимущество в повседневной эксплуатации. Для дальних поездок правильная стратегия остаётся прежней: запас хода выигрывается не за счёт рекуперации, а за счёт скорости и маршрута.

Источники