با افزایش استفاده از خودروهای برقی، هیبریدی و پلاگین هیبریدی، خودروسازان علاوه بر توسعه باتری‌های قدرتمندتر و موتورهای الکتریکی بهینه‌تر، فناوری‌های جدیدی را برای افزایش بهره‌وری انرژی در این خودروها به کار گرفته‌اند.

یکی از مهم‌ترین این فناوری‌ها، سیستم بازیابی انرژی ترمز (Regenerative Braking) است؛ فناوری‌ای که با تبدیل انرژی جنبشی خودرو به انرژی الکتریکی، بخشی از انرژی‌ای که در خودروهای معمولی هنگام ترمزگیری به شکل گرما هدر می‌رود را دوباره به چرخه مصرف بازمی‌گرداند.

این سیستم در خودروهای انرژی نو (NEV) مانند خودروهای هیبرید (HEV)، پلاگین هیبرید (PHEV) و خودروهای تمام برقی (EV) نقش مهمی در کاهش مصرف انرژی، افزایش برد حرکتی و بهبود راندمان خودرو دارد.

سیستم بازیابی انرژی ترمز چگونه کار می‌کند؟

در خودروهای مجهز به موتور احتراق داخلی (ICE)، زمانی که راننده ترمز می‌گیرد یا پای خود را از روی پدال گاز برمی‌دارد، انرژی جنبشی خودرو به گرما تبدیل شده و از طریق سیستم ترمز معمولی شامل دیسک و لنت از بین می‌رود.

اما در خودروهای برقی و هیبریدی، این فرآیند متفاوت است. در این خودروها، موتور الکتریکی می‌تواند عملکردی دوگانه داشته باشد؛ یعنی علاوه بر تولید نیرو برای حرکت خودرو، در زمان کاهش سرعت مانند یک ژنراتور عمل کند.

در هنگام ترمزگیری:

1. چرخ‌های خودرو موتور الکتریکی را به حرکت درمی‌آورند.
2. موتور الکتریکی به حالت ژنراتور تغییر وضعیت می‌دهد.
3. انرژی مکانیکی حاصل از حرکت خودرو به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود.
4. این انرژی پس از مدیریت توسط سیستم کنترل خودرو، به باتری منتقل شده و ذخیره می‌شود.

به همین دلیل این فناوری با نام‌هایی مانند ترمز احیاکننده یا Regenerative Braking System شناخته می‌شود.

تفاوت بازیابی انرژی ترمز در خودروهای HEV، PHEV و EV

اگرچه تمامی خودروهای انرژی نو از سیستم بازیابی انرژی ترمز استفاده می‌کنند، اما نحوه استفاده از انرژی بازیابی‌شده در هر دسته متفاوت است.

سیستم بازیابی انرژی در خودروهای هیبرید (HEV)

خودروهای هیبرید معمولاً به باتری‌هایی با ظرفیت کمتر نسبت به خودروهای پلاگین هیبرید و برقی مجهز هستند. ظرفیت باتری این خودروها معمولاً حدود ۲ تا ۴ کیلووات ساعت است.

هدف اصلی سیستم بازیابی انرژی در خودروهای HEV، کاهش مصرف سوخت و کمک به موتور بنزینی است.

انرژی ذخیره‌شده معمولاً در شرایطی مانند:

• شروع حرکت
• رانندگی با سرعت پایین
• افزایش شتاب

برای کمک به موتور بنزینی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

سیستم بازیابی انرژی در خودروهای پلاگین هیبرید (PHEV)

خودروهای پلاگین هیبرید به دلیل استفاده از باتری‌های بزرگ‌تر، امکان ذخیره انرژی بیشتری دارند. ظرفیت باتری این خودروها معمولاً بین ۱۶ تا ۲۲ کیلووات ساعت است.

در این خودروها، انرژی بازیابی‌شده از ترمزگیری می‌تواند نقش بیشتری در افزایش برد حرکتی حالت تمام برقی داشته باشد.

به عبارت دیگر، هر مقدار انرژی که از طریق سیستم بازیابی ترمز ذخیره می‌شود، می‌تواند به کاهش مصرف سوخت و افزایش مسافت قابل پیمایش با موتور الکتریکی کمک کند.

سیستم بازیابی انرژی در خودروهای برقی (EV/BEV)

در خودروهای تمام برقی، اهمیت سیستم بازیابی انرژی ترمز بیشتر است؛ زیرا تمام نیروی محرکه خودرو از باتری تأمین می‌شود.

بسیاری از خودروهای برقی به قابلیت رانندگی تک‌پدالی (One-Pedal Driving) مجهز هستند.

در این حالت، هنگامی که راننده پای خود را از روی پدال گاز برمی‌دارد، خودرو به جای حرکت آزادانه، شروع به کاهش سرعت کرده و انرژی حاصل از این کاهش سرعت را به برق تبدیل می‌کند.

این ویژگی علاوه بر افزایش بهره‌وری، باعث کاهش استفاده از سیستم ترمز مکانیکی و کاهش استهلاک قطعاتی مانند لنت ترمز می‌شود.

آیا سیستم بازیابی انرژی ترمز می‌تواند باتری خودرو را کاملاً شارژ کند؟

خیر.

سیستم بازیابی انرژی ترمز یک فناوری کمکی برای افزایش بهره‌وری خودرو است و نمی‌تواند جایگزین شارژ کامل باتری شود.

میزان انرژی بازیابی‌شده به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله:

• سرعت خودرو هنگام ترمزگیری
• میزان فشار روی پدال ترمز
• شیب مسیر
• شرایط رانندگی
• ظرفیت باتری خودرو

در خودروهای پلاگین هیبرید، شارژ اصلی باتری معمولاً از طریق موتور بنزینی یا اتصال به شارژر انجام می‌شود.

در خودروهای تمام برقی نیز شارژ کامل باتری تنها از طریق اتصال به تجهیزات شارژ امکان‌پذیر است.

ترمز ترکیبی (Brake Blending) چیست؟

یکی از فناوری‌های پیشرفته در خودروهای هیبریدی و برقی، سیستم Brake Blending یا ترمز ترکیبی است.

در این سیستم، کامپیوتر خودرو به صورت لحظه‌ای تصمیم می‌گیرد چه مقدار از نیروی ترمز توسط موتور الکتریکی و چه مقدار توسط سیستم ترمز مکانیکی تأمین شود.

هدف اصلی این فناوری ایجاد تعادل بین سه عامل مهم است:

• بیشترین میزان بازیابی انرژی
• حفظ ایمنی و پایداری خودرو
• ایجاد حس طبیعی هنگام ترمزگیری

در شرایط ترمزگیری آرام، بخش زیادی از کاهش سرعت توسط موتور الکتریکی و سیستم بازیابی انرژی انجام می‌شود.

اما زمانی که راننده فشار بیشتری روی پدال ترمز وارد کند، سیستم ترمز مکانیکی نیز وارد مدار شده تا توقف خودرو با قدرت و ایمنی بیشتری انجام شود.

مزایای سیستم بازیابی انرژی ترمز در خودروهای برقی و هیبرید

استفاده از این فناوری مزایای مختلفی دارد:

کاهش مصرف انرژی

بخشی از انرژی‌ای که در خودروهای معمولی از بین می‌رود، دوباره مورد استفاده قرار می‌گیرد.

افزایش برد حرکتی خودرو

انرژی بازیابی‌شده می‌تواند میزان مسافت قابل پیمایش خودرو را افزایش دهد.

کاهش استهلاک سیستم ترمز

با کاهش استفاده از لنت و دیسک ترمز، عمر قطعات مکانیکی افزایش پیدا می‌کند.

افزایش بهره‌وری خودرو

این سیستم باعث می‌شود انرژی مصرف‌شده در خودرو به شکل هوشمندانه‌تری مدیریت شود.

جمع‌بندی؛ بازیابی انرژی ترمز چه اهمیتی در خودروهای جدید دارد؟

سیستم بازیابی انرژی ترمز یکی از فناوری‌های کلیدی در خودروهای برقی و هیبریدی است که با تبدیل انرژی جنبشی خودرو به انرژی الکتریکی، بخشی از انرژی تلف‌شده هنگام کاهش سرعت را دوباره قابل استفاده می‌کند.

اگرچه این فناوری نمی‌تواند جایگزین شارژ کامل باتری شود، اما نقش مهمی در کاهش مصرف انرژی، افزایش برد حرکتی، کاهش استهلاک قطعات و بهبود تجربه رانندگی در خودروهای انرژی نو دارد.

با توسعه خودروهای برقی و هیبریدی، سیستم‌هایی مانند Regenerative Braking  و Brake Blending به یکی از بخش‌های اصلی مهندسی خودروهای آینده تبدیل خواهند شد.