كيف تعمل الفرامل التجديدية؟

تستخدم المركبات الكهربائية نظام الكبح لإعادة تدوير الطاقة, تحتاج كل مركبة على الطريق إلى شيئين أساسيين: شيء لجعلها تمضي قدما ، وشيء لجعلها تتوقف. لأكثر من قرن من الزمان ، ملأ محرك الاحتراق الداخلي (ICE) الذي تستخدمه السيارات التي تعمل بالبنزين الحاجة الأولى ، في حين أن فرامل الاحتكاك المهدرة قد لبت الأخيرة. إحدى الطرق التي تبرز بها السيارات الكهربائية (EVs) حقا هي أنها يمكن أن تصل إلى كلا الهدفين بطلقة واحدة: يمكن لنفس المحرك الكهربائي الذي يجعل سيارة كهربائية تذهب أيضا سحب واجب مزدوج كمولد ، مما يساعد على إبطاء السيارة مع توفير كهرباء إضافية في عملية تعرف باسم الكبح المتجدد.

ما هو الكبح التجديدي؟

الكبح التجديدي هو مصطلح وصفي يعني بالضبط ما يقول. عندما يتم تنشيط الفرامل المتجددة ، تتباطأ السيارة مع تجديد بعض الكهرباء التي كانت تستخدم في الأصل لتسريعها. يتم تغذية هذه الكهرباء مرة أخرى إلى البطاريات ، حيث تتوفر لتسريع السيارة مرة أخرى في المستقبل.

هذا يختلف عن الفرامل التقليدية التي لا تولد شيئا سوى الحرارة والضوضاء عند إبطاء السيارة. على عكس مركبات ICE التي تستخدم الفرامل التقليدية فقط ، تستخدم السيارات الكهربائية كلا من الكبح التقليدي والمتجدد.

كيف يعمل هذا النوع من الكبح؟

عند استخدام الفرامل المتجددة في سيارة كهربائية ، يتحول المحرك الكهربائي المسؤول عادة عن تسريع السيارة للعمل كمولد. بدلا من أخذ الكهرباء من البطاريات واستخدامها لتدوير العجلات وتسريع السيارة ، يستخدم المولد الزخم الأمامي للمركبة والدوران المستمر للعجلات لتوليد الكهرباء التي يمكن تخزينها بعد ذلك في البطاريات. بالإضافة إلى شحن البطاريات ، تعمل هذه العملية أيضا على إبطاء السيارة.

على عكس الفرامل التقليدية، التي لا تنشط إلا عند الضغط على دواسة الفرامل، غالبا ما تبدأ الفرامل المتجددة في اللحظة التي ترفع فيها قدمك عن دواسة الوقود. هذه العملية أكثر وضوحا في بعض المركبات من غيرها ، لذا فإن رفع قدمك عن دواسة تسارع سيارة كهربائية يمكن أن يؤدي إلى فرملة قوية في بعض المركبات.

تختلف كل سيارة كهربائية قليلا في كيفية استخدامها لأنظمة الكبح الخاصة بها. تم تصميم بعض السيارات الكهربائية ليتم قيادتها دون لمس دواسة الفرامل على الإطلاق، مع بدء تشغيل الفرامل المتجددة كلما خففت من دواسة الوقود، وتحدث فرامل أكثر عدوانية إذا رفعت قدمك عن دواسة الوقود تماما. تستخدم المركبات الأخرى شكلا أكثر اعتدالا من الكبح المتجدد حيث لا يحدث الكبح العدواني إلا عند الضغط على دواسة الفرامل ، ويسمح لك بعضها بالتبديل بين أوضاع مختلفة.

لماذا تستخدم المركبات الكهربائية الكبح المتجدد

الغرض الرئيسي من الكبح التجديدي هو زيادة الكفاءة والمدى. بدون الكبح المتجدد ، تكون سيارة كهربائية محدودة بكمية الشحن المخزنة في بطارية السيارة في اللحظة التي تقوم فيها بفصلها وبدء القيادة. مع الكبح المتجدد ، يمكن للسيارة الاستمرار في إنتاج طاقة إضافية تتجاوز ما تم تخزينه في البطارية.

ويرجع ذلك إلى أن بعض طاقة البطارية التي يتم إنفاقها لتسريع السيارة يتم استعادتها وتخزينها كلما أبطأت السيارة أو توقفت ، ويمكن استخدام هذه الطاقة لاحقا لتسريع السيارة مرة أخرى. كل هذه الإجراءات تعمل على إعطاء سيارة كهربائية نطاقا موسعا ، حتى لو كان قليلا هنا أو هناك.

بالإضافة إلى جعل سيارة كهربائية أكثر كفاءة وتوسيع نطاقها ، فإن الكبح التجديدي له أيضا منتج ثانوي مفيد آخر: تقليل التلوث. في حين أن السيارات الكهربائية تأتي مجهزة بفرامل تقليدية ، إلا أنها تستخدم أقل بكثير مما ستكون عليه في سيارة ICE مماثلة. وهذا يعني أنه لا يتعين صيانتها في كثير من الأحيان ، وأنها تولد غبارا أقل بكثير من الفرامل. نظرا لأن غبار الفرامل يساهم في تلوث الهواء ويمكن أن يؤدي إلى مضاعفات تنفسية عند استنشاقه ، وفقا ل Science Daily ، يبدو أنه كلما قل وجوده ، كان ذلك أفضل.

لماذا لا تزال السيارات الكهربائية تستخدم الفرامل التقليدية

في حين تم تصميم السيارات الكهربائية لاستخدام الفرامل المتجددة في مجموعة متنوعة من المواقف ، حتى حركة المرور عند التوقف والذهاب ، تأتي كل سيارة كهربائية مجهزة بنظام فرامل تقليدي أيضا. يوفر نظام الكبح الثاني هذا قوة توقف إضافية في حالات الطوارئ ، كما أنه يتولى المسؤولية في مواقف معينة ، مثل عندما تكون سيارة كهربائية ثابتة وتحتاج إلى البقاء ثابتة.

مثال آخر ينطوي على توقف كامل. تستخدم بعض السيارات الكهربائية الفرامل المتجددة لإيقاف السيارة ، ثم تقوم تلقائيا بتشغيل الفرامل التقليدية للحفاظ على السيارة في مكانها حتى يحين وقت التحرك مرة أخرى. لا يوجد أي تآكل تقريبا على نظام الفرامل التقليدي عند استخدامه بهذه الطريقة ، ولا يتم توليد أي غبار للفرامل.

يمكن أيضا إضافة قوة التوقف للفرامل التقليدية إلى قوة التوقف للفرامل المتجددة عند الحاجة إلى التباطؤ السريع. هذا النوع من الاستخدام يسبب بعض التآكل ، ولكن ليس بقدر ما تراه في سيارة ICE مدفوعة في ظروف مماثلة.

هل الكبح التجديدي مفيد حقا؟

الكبح التجديدي مفيد دائما ، من حيث أنه يؤدي مهمة ضرورية ، لكنه أكثر كفاءة في بعض المواقف من غيرها. في حين أن الكبح المتجدد يمكن أن يزيد من نطاق السيارة ، ويزيد من المدى في العديد من المواقف ، فإن الزيادة الإجمالية في الكفاءة تعتمد دائما على عوامل مثل ظروف القيادة ، ومدى عدوانية السائق عند التسارع والتباطؤ ، وحتى حجم ووزن السيارة.

عادة ما يقال إن الكبح المتجدد يكون فعالا بنسبة 60 إلى 70 في المائة عند إبطاء السيارة وتوليد الكهرباء وتخزينها في البطاريات. هذا المستوى من الكفاءة لا يترجم إلى زيادة بنسبة 60 إلى 70 في المائة في المدى ، لأن الفرامل المتجددة تشحن البطاريات فقط عندما يكون النظام قيد الاستخدام الفعلي. هذا هو السبب في أن ظروف القيادة تلعب دورا كبيرا في فعالية الفرامل المتجددة.

حركة المرور عند التوقف والذهاب

بشكل عام ، تعد الفرامل المتجددة أكثر فائدة في حركة المرور عند التوقف والذهاب مما هي عليه في القيادة على الطرق السريعة لمسافات طويلة. وذلك لأن الفرامل تستخدم أكثر بكثير في حركة المرور عند التوقف والانطلاق ، وبالتالي فإن الفرامل المتجددة تشحن البطاريات بشكل طبيعي أكثر بكثير مما لو كانت السيارة تقود لفترات طويلة من الزمن دون إبطاء أو توقف على طريق سريع أو طريق سريع غير مزدحم.

التضاريس

يمكن أن تلعب التضاريس أيضا دورا في فعالية الفرامل التجديدية. توفر القيادة على المنحدرات بشكل طبيعي فرصة أكبر للفرامل المتجددة لشحن البطاريات أكثر من القيادة الشاقة. كما أن القيادة باستمرار أعلى تلة وأسفل أخرى ستؤدي أيضا إلى استعادة المزيد من الطاقة مقارنة بالقيادة على أرض مستوية، حيث يمكن استعادة بعض الطاقة المستخدمة لنقل السيارة إلى أعلى كل تل في طريق العودة إلى الأسفل.

وزن السيارة

يؤثر حجم ووزن السيارة الكهربائية أيضا على فعالية الفرامل المتجددة. تتطلب المركبات الأثقل حجما المزيد من الطاقة للتسارع في المقام الأول ، لذلك هناك المزيد من الطاقة المتاحة للفرامل المتجددة لإعادة التقاطها عند التباطؤ. في حين يتم استخدام الفرامل المتجددة في المركبات الصغيرة والخفيفة مثل الدراجات البخارية الكهربائية ، إلا أن لها في الواقع تأثيرا أكبر كلما كانت السيارة أثقل.

أوضاع مختلفة

تسمح لك بعض المركبات بالتبديل بين أوضاع الكبح المتجددة المختلفة ، ويمكن أن يؤثر ذلك أيضا على الفعالية. سيؤدي التبديل بين هذه الأوضاع إلى قيام النظام بتجديد طاقة أكثر أو أقل ، وسيغير أيضا الطريقة التي تتعامل بها السيارة. على سبيل المثال، سيسمح ضبط وضع الكبح التجديدي الأقل عدوانية للسيارة بالسير لفترة أطول عندما ترفع قدمك عن الدواسة ولكنها لا تستطيع استعادة الكثير من الطاقة في هذا الوضع الأدنى.

معدلات الاستعادة

في ظروف العالم الحقيقي ، يبلغ سائقو السيارات الكهربائية عادة عن معدلات استعادة في أي مكان بين 5 إلى 30 في المائة. ترتبط المعدلات المنخفضة بالمركبات الأخف وزنا والكثير من القيادة على الطرق السريعة ، في حين ترتبط المعدلات الأعلى بالمركبات الأثقل والقيادة في المدينة. لذلك في حين أن الفرامل المتجددة أكثر فائدة في بعض المواقف من غيرها ، إلا أنها لا تزال تلعب دورا مهما في زيادة الكفاءة الإجمالية للمركبات الكهربائية.