Энергетика, природные ресурсы, инженерные системы

Информационный портал ТЕПЛОКАРТА
  • Главная
    • Главная

      • Твердотопливные котлы и печи, камины
      • Системы отопления и охлаждения
      • Альтернативная энергия
      • Водоснабжение и водоотведение
      • Вентиляция и кондиционирование
      • Оборудование и материалы
      • Энергоэффективность и энергосбережение
      • Природные ресурсы, экология и строительство
      • Ядерная энергетика
      • Новости, обзоры, события
      • Исследования
  • Указатель терминов
  • Облако тегов
  • О портале
    • О портале

      • Контакты
      • Разместить статью
Электрический грузовик с функцией рекуперативного торможения, производства Smith Electric Vehicles. Источник: Wikimedia Commons. Toll Group / CC BY
Электрический грузовик с функцией рекуперативного торможения, производства Smith Electric Vehicles. Источник: Wikimedia Commons. Toll Group / CC BY

Рекуперативное торможение транспортных средств с электродвигателем

Исследования

Опубликовано: 17.08.2020

Обновлено: 17.08.2020

 543

Идея рекуперативного торможения состоит в том, чтобы улавливать часть кинетической энергии транспортного средства и хранить ее, а не сбрасывать в виде тепла

Для передвижения пассажиров и грузов с помощью транспорта, в частности автомобильного, тратится огромное количество энергии. Помимо возможности свободного перемещения из одной местности в другую, из-за которого может возникнуть чувство беспрецедентной свободы, способной изменить большую часть привычного образа жизни, этот процесс характеризуется большими тратами энергии «впустую».

Если водитель израсходует бак с бензином, путешествуя из одного города в другой, 100% запасенной энергии топлива будет преобразовано в тепло, значительная часть которого не произведет никакой работы. Часть энергии будет потрачена на трение в трансмиссии, и некоторое ее количество будет использовано по назначению на приведение автомобиля в движение.

Когда водитель осуществляет торможение транспортным средством до полной остановки, то вся его кинетическая энергия преобразуется в тепло, выделяемое тормозной системой. Идея рекуперативного торможения состоит в том, чтобы улавливать часть этой кинетической энергии и хранить ее, а не сбрасывать в виде тепла.

Рекуперативное торможение в электротранспорте

Идея сохранения кинетической энергии не нова, реализация электрического рекуперативного торможения существует по крайней мере с 1906 года. Электрическое рекуперативное торможение встречается в транспортных средствах, которые приводятся в движение электродвигателем от батареи. Также в этих системах, называемых гибридными, может присутствовать двигатель внутреннего сгорания.

Если колеса и оси автомобиля приводятся в движение от электродвигателя, а не наоборот, то он действует как генератор, а часть исходящей от него энергии используется для обратной зарядки аккумулятора.

Существуют и другие методы регенерации кинетической энергии. В течение нескольких лет, начиная с 2009 года, команды «Формулы-1» для сохранения кинетической энергии использовала маховики. Эта идея не так популярна, как электрическое рекуперативное торможение, исходя из соображений безопасности и сложности ее реализации.

КПД автомобильных двигателей

Обычный автомобильный двигатель внутреннего сгорания имеет КПД около 0,12-0,20. То есть только около 20% запасенной энергии бензина преобразуется в кинетическую энергию транспортного средства.

Напротив, электродвигатели имеют более высокую эффективность. Асинхронные электродвигатели имеют КПД от 0,65 до 0,94 (в городском режиме вождения и на шоссе), двигатели переменного тока с постоянными магнитами еще более эффективны и достигают КПД 0,83–0,95 при тех же условиях.

Таким образом, если говорить строго об эффективности, соотношении работы двигателя к потребляемой им энергии, электродвигатели, где естественным образом реализовано электрическое рекуперативное торможение, обладают очевидным преимуществом.

Хотя эффективность электродвигателей обычно высока, она изменяется в зависимости от скорости и крутящего момента. Эффективность электродвигателей падает, когда они работают с максимальным крутящим моментом на низких скоростях вращения ротора.

Ограничения и возможности

Чтобы оценить эффективность транспортного средства, включая рекуперативное торможение, необходимо учесть его ограничения в использовании. Во-первых, если двигатель используется в качестве генератора, он ограничен теми же пределами мощности, которые присутствуют при его работе в обычном режиме.

Это проблема, потому что автомобили тормозят гораздо сильнее (с гораздо большей мощностью), используя обычные тормоза на основе трения, чем они ускоряются. При использовании одного лишь только рекуперативного торможения создаваемое транспортным средством тормозное усилие будет меньшим, чем если бы оно использовало традиционные тормоза на основе трения.

Кажется маловероятным, что электромобили в ближайшее время откажутся от обычных тормозов. Мощность торможения ограничивается не только номинальной мощностью двигателя, но и пределом мощности зарядки аккумуляторной батареи. Этот предел зависит от типа батареи (химического состава) и изменяется в зависимости от температуры окружающей среды.

Это затрудняет анализ мощности торможения, поскольку автомобиль может создавать тормозное усилие на полной мощности в течение короткого периода времени (несколько секунд), но при повышении температуры аккумуляторной батареи и инвертора мощность торможения резко упадет.

Хотя реальная выгода от рекуперативного торможения может варьироваться в зависимости от сценария, некоторые симуляции показывают, что его использование снижает внешнее потребление энергии примерно на 20% при движении автомобиля в городских условиях.

0.00%
0 0
 Теги:

Публикации на похожую тему:

Органические фотодиоды могут быть намного больше, чем их кремниевые аналоги. Слева кремниевый фотодиод в сравнении с двумя органическими фотодиодами большей площади. Предоставлено: Canek Fuentes-Hernandez, Georgia Tech

Преимущества гибких органических фотодиодов над кремниевыми аналогами

Обновлено: 14.11.2020
 679
Фото: Генератор приливного потока. Michael Roper/Alamy Stock Photo

Использование возобновляемой океанической приливной энергии

Обновлено: 03.06.2020
 875
На этом сильно увеличенном изображении показаны четыре слоя атомарно тонких материалов, которые образуют теплозащитный экран толщиной всего два-три нанометра, что примерно в 50 000 раз тоньше, чем лист обычной бумаги. Предоставлено: National Institute of Standards and Technology

Тепло как звук: теплозащитный экран толщиной 10 атомов

Обновлено: 30.06.2020
 1006

Комментарии ()

    Написать комментарий

    Недавние публикации

    Звуковые эффекты в зданиях напрямую зависят от материалов, из которых сделаны потолки, стены, двери и другие ограждающие конструкции. Фото: Rockfon

    Звукопоглощение, звукоизоляция и фоновый шум в зданиях

    Обновлено: 26.07.2022  636
    Тепло выделяется из оксида марганца, когда молекулы воды поглощаются слоистой структурой. Ⓒ Norihiko L. Okamoto

    Вода усиливает способность материала поглощать и отдавать тепло

    Обновлено: 21.04.2022  640
    Струи пламени нагревают теплообменник в печи с принудительной подачей разогретого воздуха в систему отопления. Service Champions

    Отопительные печи с принудительной подачей воздуха в помещение

    Обновлено: 07.05.2022  606

    Популярные категории

    • Ядерная энергетика6
    • Исследования40
    • Энергоэффективность и энергосбережение44
    • Системы отопления и охлаждения55
    • Водоснабжение и водоотведение23

    Разместить статью

    Портал TEPLOKARTA.RU доступен в Google Play

    Ссылки:

    • Контакты
    • Разместить статью
    • Конфиденциальность
    VK Telegram

    © 2023 Россия. Копировать без ссылки запрещено.  TEPLOKARTA.RU

    Отправить сообщение об ошибке?

    Ошибка:
    Выделите опечатку и нажмите Ctrl + Enter, чтобы отправить сообщение об ошибке.