مروری بر تاريخچه وسايل‌نقليه برقى/ دانستنى‌هاى مهم علمى و فنى در حوزه خودروهای برقی
به گزارش موتورسيكلت نيوز، از جمله مواردی که در این خبر به آن پرداخته شده است، عبارتند از:
- تاریخچه خودروی برقی (ایده خودروی برقی از کجا شکل گرفت)
- انواع سطوح شارژهای موجود
- سطح یک شارژینگ
- سطح دو شارژینگ
- سطح سه شارژینگ
- خودروی الکتریک هیبرید سری
- خودروی الکتریک هیبرید موازی
- راهنمای زمان شارژ
- موتورهای الکتریکی داخل چرخ
- شارژهای مکانیزه خیابانی
- استانداردهای شارژهای سریع DC
- ترمز احیاء کننده
- رانندگی با یک پدال
ایده خودرو برقی از اواسط قرن نوزدهم ظهور یافت، یعنی حتی قبل از خودروهای دارای نیرومحرکه گازوئیلی، در سال ۱۹۰۰ حدود ۴۲۰۰ خودرو فروخته شد که از این بین ۴۰ درصد با نیروی بخار، ۳۸ درصد با نیروی برق و ۲۲ درصد آن گازوئیلی بوده اند.
بااین‌حال اختراع استارتر برای خودروهای بنزینی و گازوئیلی، پیشرفت تکنولوژی در تولید کلی و حجم وسیع آن ها و بی‌اعتمادی و مشکلات شارژ باتری ها باعث کم رنگ شدن نقش خودرو های الکتریکی در اوایل دهه ۱۹۰۰ شد.
از اين رو، مسائل و ملاحظات زیست‌محیطی و وابستگی به نفت باعث برگشت نگرش ها به سمت خودرو الکتریکی در اوایل دهه ۱۹۶۰ شد و تمایل به خودرو های الکتریکی و بررسی در این زمینه، در دهه ۱۹۹۰ به اوج خود رسید.
مشخصات شارژ وسایل نقلیه برقی
شارژ سریع DC به شما این امکان را می دهد که باتری خودروی الکتریکی (BEV) خود را به سرعت، به راحتی و به صورت برقی شارژ کنید. چرا باید ظرفیت کامل را در کمتر از ۳۰ دقیقه شارژ کنم؟سوالات بیشتری دارید؟ کدام روش شارژ مناسب است؟ آیا شارژ برای خودروهای مختلف یکسان است؟ در ادامه این مطلب تمام اطلاعات مربوط به شارژر EV را که شامل شارژ سریع EV، شارژ کردن خودروها، شیوه‌های جدید شارژ را بخوانید.
تعريف انواع سطوح شارژهاى موجود
سطح توان شارژر منعکس‌کننده مقدار توان، محل، زمان شارژ، هزینه، تجهیزات و تأثیر آن بروی شبکه است. طبق اطلاعات مربوط به موسسه تحقیقاتی توان الکتریکی (EPRI)، اغلب دارندگان خودروی برقی انتظار دارند که در طول شب در خانه، خودروی خود را شارژ کنند. به همین دلیل شارژرهای سطح ۱ و سطح ۲ از گزینه های اولیه مورداستفاده هستند. مفاهیم اولیه ایستگاه های شارژر سطح ۱، ۲ و۳ در شکل زیر نشان داده شده است.
سطح يك شارژينگ
سطح ۱ شارژینگ، کندترین روش برای شارژ است. در کشور آمریکا، شارژرهای سطح ۱ از یک استاندارد با ولتاژ ۱۲۰ ولت و جریان ۱۵ آمپر زمین شده از قبیل NEMA 5-15 R استفاده می کنند. نوع استاندارد اتصال کننده مورداستفاده می تواند استاندارد J1772 به عنوان پورت جریان متناوب ورودی خودرو باشد. شارژرهای سطح ۱ به هیچ‌گونه تجهیزات اضافی در خانه و مکان های اداری نیاز ندارند. هزینه ی نصب برای شارژرهای سطح یک مسکونی در حدود ۵۰۰ الی ۸۸۰ دلار است. لازم به ذکر است این سطح از شارژر نمی تواند با خودرو یکپارچه شود.
سطح دو شارژينگ
این نوع سطح شارژر برای مکان های عمومی و خصوصی مناسب است. ساختار شارژر سطح دو می‌تواند به‌منظور اجتناب از تجهیزات الکترونیک قدرت اضافه به‌صورت واقع بر روی خودرو طراحی شود. تجهیزات موجود در شارژرهای سطح دو، امکان شارژ از ولتاژ ۲۰۸ تا ۲۴۰ ولت با ماکزیمم جریان ۸۰ آمپر و ماکزیمم توان ۱۹٫۲ را می تواند برقرار کند. این شارژر ممکن است نیاز به تجهیزات اضافی برای مناطق مسکونی و عمومی داشته باشد، گرچه برخی از شرکت ها از قبیل Teslaدارای تجهیزات مورد نیاز شارژ بر روی خودرو هستند و فقط نیازمند یک ورودی (Outlet) هستند. اکثر خانه هایی که در کشور آمریکا وجود دارند دارای سطح ولتاژ ۲۴۰ ولت هستند و با استفاده از شارژر سطح ۲ خودروها می توانند در طول شب شارژ شوند. دارندگان خودرو برقی امکان شارژ با استفاده از سیستم شارژ سطح ۲ را به علت شارژ شدن سریعتر و نوع اتصال استانداردشده ترجیح می دهند. یک شارژر سطح دو در حدود ۱۰۰۰ تا ۳۰۰۰ دلار هزینه نصب دارد.
اتصال مدل SAE J1772 Combo که در خودروهای برقی استفاده می شود دارای اتصال AC در بالا برای شارژ شدن به صورت AC و اتصال DC در پایین برای امکان شارژ شدن به صورت DC است.
سطح سه شارژینگ
سیستم شارژینگ سطح ۳ امکان شارژ کمتر از یک ساعت را فراهم می کند. این سیستم شارژینگ به‌صورت خارج از خودرو بوده و می تواند در بزرگراه ها و ایستگاه های شارژ در شهرها مانند پمپ‌بنزین‌ها نصب شوند. این سیستم شارژینگ با ولتاژ سه فاز ۴۸۰ ولت یا بالاتر کار می کند. سیستم شارژینگ سطح ۳ به ندرت در مناطق مسکونی وجود دارد.
استاندارد SAE J1772 توصیف می کند که شارژرهای سطح ۱ و ۲ باید بر روی خودرو واقع‌شده باشند درحالی که شارژینگ سطح ۳ باید بیرون خودرو واقع باشد. ایستگاه های عمومی شارژینگ از سیستم های شارژینگ سطح ۲ و ۳ برای شارژ کردن خودروها در مکان های عمومی استفاده می کنند. سیستم های شارژینگ سطح ۲ و سطح ۳ می توانند باعث اضافه بار تجهیزات سیستم توزیع، افزایش تلفات ترانسفورماتورها، تغییرات ولتاژ، اختلالات هارمونیکی و غیره بر روی سیستم توزیع شود. این موضوع می‌تواند باعث تأثیرگذاری بر روی عمر ترانس، قابلیت اطمینان، امنیت، بازده و عوامل اقتصادی شبکه های هوشمند درحال‌توسعه شود. بطور خلاصه سطوح شارژ را می توان به‌صورت جدول ۱ خلاصه کرد.
جدول بالا را با کیفیت بالا می‌توانید در این لینک ببینید.
تعریف خودروی الکتریکی سری
در این مدل خودروی هیبریدی، قسمت موتور احتراقی به صورت سری با موتور الکتریکی قرار دارد. ایده اصلی در خودرو هیبرید سری بر این اصل استوار است که موتور احتراقی در نقطه بهینه خودکار کند و از طریق یک ژنراتور در باتری انرژی الکتریکی ذخیره کند. قدرت حرکتی در یک هیبرید سری از طریق موتور الکتریکی که توسط باتری ذخیره شده، فراهم می شود. هر زمان مقدار انرژی ذخیره‌شده در باتری به مقدار مینیمم از پیش تعیین‌شده برسد، موتور احتراقی روشن‌شده و شروع به شارژ باتری می‌کند. اگر شارژ باتری به مقدار مطلوب خود برسد، موتور احتراقی خاموش میشود. در هیبرید سری هیچ‌گونه اتصال مکانیکی بین شاسی خودرو و موتور احتراقی وجود ندارد. همان گونه که عنوان شد مزیت هیبریدی سری بهره برداری از موتور احتراقی در نقطه بهینه سرعت و گشتاور است. بنابراین در این حالت موتور احتراقی کم‌ترین میزان مصرف سوخت را خواهد داشت اما چون دو مرحله تبدیل انرژی در انتقال قدرت از موتور احتراقی به چرخ خودرو وجود داد، انرژی زیادی به دلیل مقاومت و اصطحکاک درونی خودرو تلف می گردد. در قیاس با سایر خودروهای هیبریدی، هیبرید سری بدترین خط توان را دارا می باشد. عیب دیگر خودروهای سری، عدم استفاده از انرژی برگشتی ترمزی است و مزیت این خودرو در مقایسه با خودرو موازی میزان انتشار کمتر آلاینده است. لازم به ذکر است، خودروهای دارای مکانیزم هیبریدی سری به‌عنوان خودروهای افزایش دهنده رنج مسافت (REEV) نیز شناخته می شوند. ساختار کلی در شکل زیر نشان داده شده است.
تعریف خودروی الکتریکی موازی
در یک خودرو با آرایش موازی هر دو بخش تولیدکننده نیروی محرکه (موتور الکتریکی و احتراقی) به صورت مکانیکی به چرخ اتصال دارند. خودرو می تواند نیروی محرکه موردنظر خود را از طریق محرکه موتور احتراقی، الکتریکی و با ترکیبی تأمین کند. بنابراین امکان تولید گشتاور معینی در این خودرو در هرلحظه از زمان امکان پذیر است.
در خودروی هیبریدی موازی روش های گوناگونی برای ترکیب انرژی موتور احتراقی و موتور الکتریکی وجود دارد. استراتژی اول استفاده از موتور الکتریکی در سرعت هایی است که موتور احتراقی در آن سرعت راندمان مناسبی ندارد. بنابراین در این حالت از موتور احتراقی در سرعت های بالا استفاده می شود. زمانی که تنها از موتور احتراقی برای تأمین نیروی محرکه استفاده می شود می توان از موتور الکتریکی به عنوان ژنراتور استفاده کرد و باتری را شارژ کرد. عیب این استراتژی در خالی شدن شارژ باتری در رانندگی طولانی‌مدت در سرعت‌پایین است. در این صورت از موتور احتراقی در سرعت‌پایین باید استفاده کرد که راندمان پایینی دارد. یک استراتژی دیگر استفاده از موتور الکتریکی و موتور احتراقی به صورت ترکیبی است. در این صورت در قدرت های پایین نظیر ۶ کیلووات فقط از موتور الکتریکی استفاده می شود. در قدرت متوسط (۶ تا ۵۰ کیلووات) موتور احتراقی فقط وظیفه تولید نیروی محرکه را به عهده دارد. در قدرت های بالاتر (بیش از ۵۰ کیلووات) که سرعت و گشتاور ماشین زیاد است موتور الکتریکی به عنوان مکمل موتور احتراقی نیروی محرکه موردنیاز را تأمین می کند. ساختار یک خودروی هیبریدی موازی در شکل زیر نشان داده شده است.
راهنمای زمان شارژ
| MAKE | MODEL | ۱۲۰V Cordset Hours to Fully Charge | ۲۴۰V TurboCORD Hours to Fully Charge UP TO 3x FASTER | ۲۴۰V EVSE-RS Hours to Fully Charge UP TO 5x FASTER |
| Nissan | LEAF | ۱۸ HRS | ۶٫۳ HRS | ۳٫۶ HRS |
| Volvo | XC90 T8 | ۷ HRS | ۲٫۵ HRS | ۲٫۵ HRS |
| Ford | Focus Electric | ۱۸ HRS | ۷ HRS | ۳٫۶ HRS |
| Ford | Fusion Energi Plug-in | ۷ HRS | ۲٫۵ HRS | ۲٫۵ HRS |
| Ford | C-Max Energi Plug-in | ۷ HRS | ۲٫۵ HRS | ۲٫۵ HRS |
| FIAT | ۵۰۰e | ۲۳ HRS | ۶٫۳ HRS | ۳٫۶ HRS |
| KIA | Soul | ۱۹٫۳ HRS | ۷٫۱ HRS | ۴٫۱ HRS |
| Chevrolet | Volt | ۱۰-۱۶ HRS | ۳٫۳ HRS | ۳٫۳ HRS |
| Chevrolet | Bolt | ۴۲-۶۳ HRS | ۱۵٫۶ HRS | ۸٫۳ HRS |
| BMW | i3 | ۱۵٫۳ HRS | ۵٫۸ HRS | ۳٫۱ HRS |
| BMW | i8 | ۶ HRS | ۱٫۸ HRS | ۱٫۸ HRS |
| Mercedes | B Class | ۲۰ HRS | ۷٫۴ HRS | ۳٫۹ HRS |
| Mitsubishi | i-MiEV | ۱۴ HRS | ۴٫۸ HRS | ۴٫۸ HRS |
| Honda | Fit EV | ۱۳٫۹ HRS | ۵٫۲ HRS | ۳ HRS |
| Smart | EV | ۱۲٫۲ HRS | ۵٫۳ HRS | ۵٫۳ HRS |
| Toyota | RAV 4 | ۲۹ HRS | ۱۰٫۹ HRS | ۵٫۸ HRS |
| Toyota | Prius Plug-in | ۳٫۱ HRS | ۲٫۱ HRS | ۲٫۱ HRS |
| Tesla | Roadster (w/ J-1772 adapter) | ۳۸٫۹ HRS | ۱۴٫۷ HRS | ۷٫۸ HRS |
| Tesla | S (w/ J-1772 adapter) | ۵۹ HRS | ۲۲٫۴ HRS | ۱۱٫۸ HRS |
موتورهای الکتریکی داخل چرخ
فناوری “موتور الکتریکی داخل چرخ” در واقع نوعی متفاوت از پیشرانه در خودروهای الکتریکی است. مدل‌های برقی عادی، به گونه‌ای طراحی شده‌اند که انگار در ابتدا یک خودروی بنزینی هستند. اما به جای پیشرانه احتراقی، از موتور الکتریکی استفاده می‌کنند. معمولا، موتور بنزینی در وسط کاپوت قرار می‌گیرد و از طریق دو پلوس، قدرت به چرخ‌ها منتقل میشود. اما در خودروهای برقی مجهز به فناوری “موتور الکتریکی داخل چرخ”، دقیقا روی هر چرخ یک موتور الکتریکی قرار دارد که مستقیماً چرخ را می‌گرداند.
موتورهای الکتریکی داخل چرخ علاوه بر اینکه فوق‌العاده کارآمد هستند، توزیع گشتاور پیشرفته‌ای را نیز برای خودروی الکتریکی فراهم می‌کنند. کنترل‌کننده‌های الکترونیکی به موتور الکتریکی کمک می‌کنند تا خودروی برقی را به طور کامل تحت کنترل نگه دارد و لغزش تایر را به حداقل برساند. در عین حال واحد کنترل نیروی محرکه خودروی الکتریکی می‌تواند با توجه به نحوه راه‌اندازی وسیله نقلیه، با فناوری خودران یا راننده ارتباط برقرار کند. یک ماژول توزیع و مدیریت قدرت، به موتور الکتریکی دستور می‌دهد که به چه میزان قدرت در اختیار هر چرخ خودروی برقی قرار دهد.
موتورهای الکتریکی داخل چرخ در مپنا
این نوع از موتورها به همت مهندسان مرکز توسعه خودروبرقی و زیرساخت‌های گروه مپنا درسال ۱۳۹۶ به طور آزمایشی روی یکی از خودروهای بنزینی نصب و به بهره‌برداری رسید و امروز با بیشترین بازده با توان ۲۸کیلووات می‌تواند مسافت حدود ۲۱۰ کیلومتر را با یک بار شارژ بپیماید و به سرعت ۱۷۰ کیلومتر بر ساعت نیز برسد.
گام بلند گروه مپنا در حوزه وسایط نقلیه برقی و زیرساخت‌ها
با ورود گروه مپنا به عرصه برقی سازی با هدف کاهش آلودگی هوا و کاهش مصرف سوخت و حرکت به سمت تکنولوژی های نوین، شرکت برق و کنترل مپنا (مکو) به‌عنوان مأمور به ثمر رسیدن این پروژه، طرح های مطالعاتی برقی سازی خودروهای بنزینی را تعریف و طی تلاش شبانه روزی ۶ ماهه متخصصان و مهندسان این شرکت، موفق به پیاده‌سازی اولین نمونه این سامانه گردید.
برقی سازی وسایط نقلیه بر اساس یک سامانه پیشرانه الکتریکی است. اولین نمونه این سامانه بر روی محصول ایران خودرو نصب و مورد آزمایش های پیمایش، سرعت، شتاب و شیب قرار گرفت. این نمونه به یک سامانه محرک داخل چرخ (In-wheel drive) مجهز شده است که امکان حرکت خودرو در هر دو حالت بنزینی/برقی را فراهم می کند. این خودرو از شارژر AC با توان ۶/۶ کیلووات بهره می برد، برد مسافتی خودرو در داخل شهر ۱۵۷ کیلومتر و به صورت ترکیبی حدود ۲۱۰ کیلومتر است. سرعت بیشنه آن نیز به ۱۷۰ کیلومتر بر ساعت می رسد. ظرفیت باتری خودرو ۲۸ کیلووات بوده و توانایی بازگشت انرژی به باتری در هر دو حالت برقی و بنزینی (regenerative) در هنگام ترمزگیری و… را دارد.
در ادامه پروژه های خودروبرقی و طی ماه های اخیر، سامانه کنترل خودرو، سامانه پایش یکپارچه خودرو، سامانه ترمز ضد قفل خودرو، سامانه کنترل فرمان و …. نیز به صورت کاملا بومی سازی شده درآمده است.
در همین راستا پروژه های جدید مبتنی بر موتور داخل چرخ و همچنین پروژه های مشترک خودرو برقی با شرکت های خودرو ساز مبتنی بر موتور مرکزی در حال پیاده سازی است و در سال ۱۳۹۸ از آن بهره برداری خواهد شد.
شارژهای مکانیزه خیابانی
این نوع از شارژها درکنارخیابان‌های شهر و بدون جایگاه شارژ و به تنهایی نصب می‌شوند ولی شاید برای شما سوال پیش بیاید که آیا وجود این شارژرهای کوچک با وجود جایگاه‌های شارژ و شارژرهای سریع ضروری است؟
اجازه دهید با یک مثال به ضرورت وجود این نوع از شارژرها بپردازیم.شما برای رفتن به سینما، مرکز خرید یا مراکز تفریحی حداقل دوساعت ماشین خود را پارک می‌کنید و در این دو ساعت اگر در کنار یکی از این شارژرها پارک کرده باشید نه تنها می‌توانید از دیدن فیلم، خرید یا تفریح خود لذت ببرید بلکه باتری‌های خودروی شما نیز شارژ شده است و از زمان خود به بهترین شکل ممکن استفاده کرده‌اید.
این شارژرتوسط مرکز توسعه خودروبرقی و زیرساخت های گروه مپنا برای اولین بار در کشور طراحی و تولید گردیده است و به زودی در مکان های عمومی قابل بهره برداری می‌باشد.
استانداردهای شارژهای سریع DC
استاندارد شارژر سریع چادمو CHAdeMO
نوعی استاندارد شارژرهای سریع می باشد که در کشورهای شرق آسیا از جمله ژاپن بهره برداری می شود. البته این جمله به این منظور نیست که در دیگر کشورها و قاره ها استفاده نشود. زیرا که خودروهای تولیدی در شرق آسیا همچون ژاپن به سراسردنیا صادر می شود و این نوع استاندارد از شارژرها هم در بقیه کشورها مورد استفاده قرار می گیرد. از جمله در کشور خودمان که به همت مهندسان پرتلاش مرکز توسعه خودروی برقی و زیرساخت های گروه مپنا (مکو) طراحی و به تولید رسیده است. همانطور که گفته شد این استاندارد برای خودروهای تولیدی شرق آسیا از جمله ژاپن مورد استفاده قرار می گیرد. برای مثال:
Mitsubishi Outlander PHEV
Honda Clarity Electric
Nissan LEAF 2018
KIA Soul E
استاندارد شارژ سریع CCS
نوع دیگری از استاندارد شارژرهای سریع می باشد که در اروپا بیشترمورد استفاده قرار می گیرد. این نوع استاندارد از شارژرها هم در بقیه کشورها مورد استفاده قرار می گیرد. در کشور خودمان نیز توسط مرکز توسعه خودروی برقی و زیرساخت های گروه مپنا (مکو) طراحی و به تولید رسیده است. همانطورکه از ظاهر این شارژرها مشخص است به گونه ای طراحی شده اند که برخلاف انواع دیگر شارژرهای سریع توانایی همخوانی با شارژرهای AC را داشته باشند که ورودی ولتاژ مثبت و منفی در زیر ورودی AC تعبیه شده است و رابط های کنترلی کاملا تطابق داشته به ورودی جداگانه احتیاج ندارد.
استانذارد شارژ سریع GB
نوع دیگری از استاندارد شارژرهای سریع می باشد که مختص خودروهای برقی ساخت چین می باشدکه در تمام دنیا با گسترش خودروهای چینی مورد استفاده قرار می گیرد. در کشور خودمان نیز توسط مرکز توسعه خودروی برقی و زیرساخت های گروه مپنا (مکو) طراحی و به تولید رسیده است و به زودی در جایگاه های شارژ قابل استفاده می باشد. شارژرهای سریع با صرفه جویی در زمان راه توسعه خود را هموار کرده اند.
استاندارد شارژ تسلا
شبکه ایستگاه‌های شارژ سریع تسلا، در آغاز سال ۲۰۱۲ معرفی شدند.هر غرفه سوپر شارژر، خودرو را با توان ۱۲۰ کیلووات توسط جریان مستقیم شارژ می‌کند. ایستگاه‌های سوپرشارژ تسلا تا ۱۳۵ کیلو وات از توان توزیع شده بین دو خودرو (با ماکزیمم توان ۱۲۰ کیلو وات در هر خودرو)، ظرفیت دارند. آن‌ها در حدود ۲۰ دقیقه تا ۵۰% شارژ و ۴۰ دقیقه تا ۸۰% شارژ و ۷۵ دقیقه به ۱۰۰% شارژ اصلی می رسانند.
ترمز احیاء کننده
هر بار که پایتان را روی پدال ترمز می‌فشارید، انرژی هدر می‌دهید. قوانین فیزیک به ما می‌گویند که انرژی از بین نمی‌رود، به این ترتیب وقتی سرعت خودرویتان کم میشود، انرژی جنبشی که آن را به پیش میبرد مجبور است به جایی برود. بیشتر این انرژی به صورت گرما آزاد میشود و هدر می‌رود، یعنی آن انرژی که برای انجام کار تولید شده بود، از بین رفته است. آیا راننده می‌تواند کاری کند که جلو هدر رفتن این انرژی را بگیرد؟ راستش نه.
در بیشتر خودروها، تولید گرما محصول جانبی و اجتناب ناپذیر ترمز گرفتن است ولی مهندسان خودروساز روی این موضوع زیاد فکر کرده اند، حاصل کارشان هم ابداع نوعی ترمز است که می‌تواند بیشتر انرژی جنبشی خودرو را بگیرد و به جریان برق تبدیل کند؛ از این برق نیز می‌توان برای شارژ کردن باتری خودرو استفاده کرد.
این سیستم، ترمز احیاء کننده (Regenerative Braking) نامیده میشود. در حال حاضر، این قبیل ترمزها در خودروهای هیبریدی نظیر تویوتا پریوس و خودروهای تمام برقی مانند نیسان لیف به چشم می‌خورد؛ در این قبیل خودروها، شارژ باتری از اهمیت زیادی برخوردار است. بهتر است بدانید این فناوری ابتدا در اتوبوس های برقی مورد استفاده قرار گرفت، سپس راهش را به سوی دوچرخه های الکتریکی و خودروهای مسابقات فرمول۱ پیدا کرد.
در سیستم ترمز سنتی، لنت در تماس با دیسک قرار می‌گیرد و از طریق ایجاد اصطکاک، سرعت خودرو را کم می‌کند یا آن را از حرکت باز می‌دارد، از طرفی، بین تایرها و سطح جاده نیز اصطکاک ایجاد میشود و همین اصطکاک است که انرژی جنبشی خودرو را به گرما تبدیل می‌کند. از سوی دیگر، در سیستم ترمز احیاء کننده، همان سیستمی که خودرو را به پیش میبرد آن را متوقف می‌کند. وقتی راننده پدال ترمز یک خودرو هیبریدی یا برقی را می‌فشارد، باعث میشود موتور برقی بر عکس بچرخد و سرعت چرخ های خودرو را پایین بیاورد. موتور برقی وقتی برعکس کار می‌کند، همزمان در نقش یک ژنراتور نیز ایفای نقش می‌نماید. نیروی برقی که تولید میشود نیز، برای شارژر کردن باتری ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
این قبیل ترمزها هنگامی که مکرر توقف و حرکت می‌کنید (مانند ترافیک شهری) بهتر کار می‌کنند. خودروهای هیبریدی و تمام برقی علاوه بر این سیستم ترمز، از نوعی سیستم ترمز پشتیبان نیز بهره می‌برند که هر زمان ترمز احیاء کننده نتوانست نیروی لازم برای توقف خودرو را تولید کند، وارد عمل میشود. در این موارد، راننده باید بداند که پدال ترمز در حالت های مختلف، واکنش های مختلفی از خودش نشان می‌دهد. گاهی اوقات باید پدال را بیشتر از حد معمول فشار دهد که ممکن است راننده را دستپاچه کند. در ادامه جزییات بیشتری در مورد نحوه کارکرد ترمز احیاء کننده ذکر خواهد شد و خواهیم گفت چرا این ترمزها از ترمزهای اصطکاکی معمولی کارآمدتر هستند.
مدار ترمز احیا کننده
ترمز احیاء کننده در خودروهای هیبریدی یا تمام برقی به کار گرفته میشود. یکی از خصوصیات جالب موتورهای الکتریکی این است که وقتی در یک جهت می‌چرخد، انرژی برق را به یک انرژی مکانیکی تبدیل می‌کند که می‌تواند کار انجام بدهد (کاری نظیر چرخاندن چرخ های یک خودرو) ولی وقتی موتور در جهت عکس بچرخد (البته به شرطی که برای این کار طراحی شده باشد) به یک ژنراتور الکتریکی تبدیل میشود که انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. این انرژی الکتریکی می‌تواند به عنوان یک منبع تغذیه برای شارژ باتری ها مورد استفاده قرار بگیرد. در سیستم ترمز احیاء کننده، انرژی جنبشی خودرو به عنوان نیرویی به کار گرفته میشود که باعث چرخش برعکس موتور میشود.
وقتی موتور برعکس بچرخد، جریان برق تولید شده توسط موتور به طرف باتری ها می‌رود و وقتی بنزین خودرو به اتمام برسد، می‌تواند نیروی پیشران آن را تأمین کند. یک مدار الکترونیکی بسیار پیچیده باید وجود داشته باشد تا بتواند تعیین کند موتور چه وقت باید برعکس بچرخد و چه وقت باید جریان برق تولید شده را به طرف باتری ها بفرستد. در بعضی موارد، انرژی تولید شده توسط این باتری ها در یک سری انباره ذخیره میشود تا بعداً مورد استفاده قرار بگیرد. علاوه بر این، از آن جایی که خودروهای مجهز به این سیستم ترمز، به سیستم های اصطکاکی معمولی نیز مجهز هستند، مدار الکترونیکی باید بتواند زمان مناسب استفاده از هر یک از سیستم ها را به دقت تعیین کند. از طرفی، سیستم ترمز احیاء کننده به اندازه ای تحت کنترل است که راننده می‌تواند تنظیماتی بنا به میل خودش انجام بدهد و تعیین کند خودرو در وضعیت های مختلف چه عکس العملی باید نشان دهد.
برای مثال، در بعضی خودروها راننده می‌تواند تعیین کند وقتی پایش را از روی پدال گاز برمی‌دارد (e-pedal) ترمز احیاء کننده باید فعال شود یا سیستم اصطکاکی باید خودرو را از حرکت بازدارد. این روزها در صنعت خودروسازی جریانی به راه افتاده که معتقد است عملکرد ترمزهای سنتی که به صورت مکانیکی انجام می‌شد، باید بر عهده سیستم ترمزهای برقی (Brake By Wire) گذاشته شود. در این ترمزها که با جریان برق کار می‌کنند و خودروهای برقی و هیبریدی اولین پذیرندگان آن خواهند بود، در هر چرخ یک موتور الکتریکی وظیفه درگیرسازی و رها سازی لنت های ترمز را بر عهده دارد. در حال حاضر، مهندسان به راه حل ها و طرح های مختلفی برای یک مدار دست پیدا کرده اند که بتواند وظایف پیچیده یک ترمز احیاء کننده را مدیریت کند. مهمترین بخش از این سیستم ترمز، کنترولگر ترمز می باشد
کنترولگر ترمز احیا کننده
کنترولگر ترمز یک ابزار الکترونیکی است که می‌تواند از راه دور، ترمزها را کنترل و تعیین کند ترمزگیری چه وقت شروع و چه وقت خاتمه پیدا کند و درگیر شدن ترمزها با چه سرعتی باید انجام بگیرد. برای مثال، اگر خودرو در حال یدک کشیدن یک خودرو دیگر باشد، کنترولگر ترمز می‌تواند به عنوان ابزاری برای مدیریت و هماهنگ کردن ترمزهای هر دو خودرو عمل کند. ترمز احیا کننده هماهنگ با ترمز ضدقفل (ABS) کار می‌کند، به این ترتیب، کنترولگر ترمز احیا کننده شباهت زیادی به کنترولگر ترمز ضد قفل دارد.
این کنترولگر سرعت چرخش چرخ ها را که از یک چرخ به چرخ دیگر متفاوت است،کنترل می‌کند. در خودروهایی که از این قبیل ترمزها استفاده می‌کنند، کنترولگر ترمز نه تنها بر سرعت چرخش چرخ ها نظارت می‌کند، بلکه می‌تواند محاسبه کند چه میزان گشتاور در دسترس قرار دارد تا از آن جریان برق تولید و در باتری ها ذخیره شود. هنگام ترمزگیری، کنترلگر ترمز، جریان برق تولید شده توسط موتور را به باتری ها یا انباره ها منتقل می‌کند.
این کار تضمین می‌کند که باتری ها میزان مناسبی از برق دریافت می‌کنند و جریان برق ورودی به اندازه ای است که باتری بتواند از عهده مدیریت کردن آن بر بیاید. یکی دیگر از وظایف مهم کنترولگر ترمز این است که تعیین کند آیا موتور می‌تواند در یک لحظه معین نیروی لازم برای متوقف کردن خودرو را تأمین کند یا خیر. چنانچه این نیرو به اندازه لازم نباشد، کنترولگر وظیفه متوقف کردن خودرو را به ترمزهای اصطکاکی واگذار می‌کند تا از بروز حادثه جلوگیری شود. در خودروهای برقی یا هیبریدی که از این نوع ترمزها استفاده می‌کنند، کنترلگر بیشترین نیرویی که قابلیت احیا شدن دارد را تولید می‌کند.
انرژی مفید یک خودروی معمولی چیزی در حدود ۲۰ درصد است و ۸۰ درصد از انرژی آن از طریق اصطکاک به گرما تبدیل میشود. موضوع جالبی که در مورد ترمزهای احیا کننده وجود دارد این است که می‌تواند نیمی از انرژی هدر رفته را بگیرد و دوباره به کار بیندازد. این امر می‌تواند مصرف سوخت را بین ۱۰ تا ۲۵ درصد کاهش بدهد. در دوره زمانه ای که منابع سوخت های فسیلی رو به پایان است و میزان گازهای آلاینده نیز به اوج رسیده است، این مقدار از انرژی احیا شده می‌تواند بسیار با اهمیت باشد.
شاید قرن بیست و یکم، پایان دوره ای باشد که موتورهای درون سوز فسیلی در خودروها مورد استفاده قرار می‌گیرند. خودروسازان مدت ها است به دنبال منابعی جایگزین نظیر باتری های الکتریکی، سوخت هیدروژنی و حتی هوای فشرده هستند. ترمز احیا کننده یک گام کوچک ولی بسیار مهم به سوی رهایی از سوخت های فسیلی به شمار می‌رود. این سیستم به باتری ها اجازه می‌دهد مدت زمان بیشتری بدون نیاز به شارژ (از یک منبع خارجی) مورد استفاده قرار بگیرند، از طرفی مقدار مسافتی که خودروهای الکتریکی می‌توانند طی کنند را افزایش می‌دهد.
رانندگی با یک پدال
یکی از جنبه‌های جذاب خودروهای الکتریکی این است که آن‌ها به گیربکس‌های چند دنده نیازی ندارند، به جای آن برای اعمال گشتاور آنی یک موتور الکتریکی شتابگیری کامل و آنی نیز دارند فقط به یک دنده جلو نیاز می‌باشد.در این روش آن‌ها از عملکرد تک پدال برای خودروی خود استفاده می‌نمایند که نیاز به کار با ترمز را برای کاهش سرعت یا توقف کامل خودرو از بین میبرد و به جای آن از ترمز احیا کننده استفاده می کنند.
بدون شک، این سیستم بسیار پیچیده‌تر از راندن خودروهای باتری‌دار تک پدال بچه‌ها می‌باشد البته با جدیت تمام به راننده‌ها توصیه می شود که استفاده از حالت یک پدال به هیچ وجه لزوم استفاده از پدال ترمز پشت فرمان را مخصوصاً در مواقع اضطراری ازبین نمی‌برد
در اینجا به بررسی نمونه ای از این سیستم که در نیسان لیف مدل ۲۰۱۸ مورد استفاده قرار گرفته شده است خواهیم پرداخت. این سیستم با حساس بودن به فشار وارده بر پدال گاز اقدام به شتابگیری، کاهش سرعت و یا حتی توقف کامل می‌کند. در این سیستم اگر راننده فشار پای خود را بر روی پدال گاز بیشتر کند، شتابگیری خودرو بیشتر شده و با برداشتن کامل پا از روی پدال، خودرو به حالت توقف کامل حتی در سطوح شیب دار نموده و تا اعمال فشار دوباره بر روی پدال، به صورت بی حرکت باقی می‌ماند. با استفاده از تنها یک پدال ، وظایفی مانند: قضاوت در مورد فاصله ماشین در جلو؛ کاهش سرعت و متوقف کردن هنگام حرکت به سمت سرازیری. و متوقف کردن چراغ راهنمایی ، به طرز چشمگیری ساده شده و راحت تر شده است.
در ترافیک شهری متوقف، پدال الکترونیکی نیاز به تغییر از یک پدال به دیگری را کاهش می دهد و باعث می شود رانندگی ساده تر و جذاب تر شود. حتی امکان رانندگی اسپرت در جاده های پر پیچ و خم را فراهم می کند و روند رانندگی را مهیج تر می کند.
■ شتاب
شتاب قدرتمند و واکنش دریچه گاز یک EV را تجربه کنید.
■ کاهش
سهولت خاموش کردن پدال شتاب دهنده نیروی کاهش (حداکثر ۰٫۲G) قابل مقایسه با پله بر روی پدال ترمز را ایجاد می کند. به لطف مدیریت دقیق الکترونیکی موتور ، سیستم e-Pedal حتی می تواند در هنگام حرکت در سرازیری سرعت خود را کاهش دهد.
■ متوقف کردن
پس از توقف کامل خودرو ، سیستم ترمز هیدرولیک به طور خودکار فعال می شود تا خودرو ثابت باشد. این سیستم می تواند خودرو را در یک شیب (حداکثر تا حدود ۳۰ درصد درجه شیب دار) متوقف کند و در جهت های فراز و نشیب حرکت کند.
■لامپ های ترمز
مانند وسایل نقلیه معمولی لامپ های ترمز هنگام کاهش یا توقف روشن می شوند.
مرور کلی فناوری
سهولت خاموش کردن پدال شتاب دهنده موتور را برای شروع روند کاهش سرعت خودرو شروع می کند. ترمزها هنگامی که اتومبیل متوقف می شود به طور خودکار اعمال می شوند. همچنین ترمزها به طور همزمان بر روی سطوح کم فشار اعمال می شوند و با استفاده از هر چهار چرخ ، با خیال راحت سرعت خودرو را کاهش می دهند.
