W jaki sposób Taycan gromadzi energię podczas jazdy?

Autostrada w jest pusta, jedziesz z prędkością 140 km/h. Dopóki jakiś dostawczak nie zmieni pasa, aby wyprzedzić cysternę. Żaden problem: zachowujesz odpowiedni dystans, redukujesz do 80 km/h. I w okamgnieniu zużywasz ogromną ilość energii! Bowiem w przypadku pojazdów z silnikiem spalinowym energia generowana w ruchu przekształca się na hamulcach w ciepło – marnotrawione. Natomiast w przypadku pojazdów elektrycznych możliwe jest odzyskanie dużej części tej energii, wykorzystanie silników podczas hamowania jako generator i zasilenie baterii wytworzonym prądem. Tak dzieje się w Porsche Taycan, w którym znaczna część energii hamowania jest oddawana do układu napędowego. Określa się to mianem rekuperacji. Łacińskie recuperare oznacza „odzyskać”. W technice termin ten przyjął się w znaczeniu odzyskiwania energii. Kinetyczna energia hamowania rośnie w postępie kwadratowym względem prędkości – dwukrotne zwiększenie tempa oznacza czterokrotną rekuperację. Taycan podczas hamowania przy prędkości 100 km/h odzyskuje cztery razy więcej energii niż przy 50 km/h. Ta rekuperacja oraz sam napęd – to są obydwa decydujące czynniki wpływające na wydajność pojazdów elektrycznych.

W jaki sposób Taycan tego dokonuje?

„Aby umożliwić odzysk, integrujemy z układem hamowania silniki elektryczne produkowane w Zuffenhausen”, wyjaśnia Ingo Albers podstawę działania. Kierownik działu podwozi z Centrum Rozwojowego Porsche w Weissach wyjaśnia: „Silniki elektryczne mogą być generalnie sterowane w tzw. trybie czterokwadrantowym”. Oznacza to, że silnik elektryczny może pracować w tym samym kierunku. Wówczas prędkość obrotowa i moment obrotowy mają przebieg w takim samym – dodatnim – kierunku. Każdy silnik elektryczny może jednak pełnić także funkcję generatora. Wówczas silnik nadal obraca się w tym samym kierunku, ale jest napędzany kołami, zamiast stanowić napęd dla nich. W takiej sytuacji nie zużywa energii elektrycznej, lecz wytwarza ją. A ponieważ wtedy do napędzania silnika trzeba użyć sporo siły, aby obrócić wirnik przeciwnie do oporu magnetycznego, można spożytkować ten tzw. ujemny moment obrotowy do wyhamowania pojazdu.

W modelu Taycan urządzenia sterujące i układy energoelektroniczne e-silników są inteligentnie powiązane ze sterownikami i obwodami logicznymi układu hamowania. Dzięki temu konwencjonalne hydrauliczne hamulce kół oraz e-silniki mogą wspólnie redukować prędkość. Specjaliści z Weissach opracowali kompleksową strategię rekuperacji. Elektronika decyduje w przedziałach milisekundowych, w jakich proporcjach dokonywane jest hamowanie elektryczne i hydrauliczne. Kierowca nie odczuwa żadnej różnicy, może ją co najwyżej sprawdzić na mierniku mocy w zestawie wskaźników.

„Będziemy nadal zwiększać wydajność rekuperacji”.

Ingo Albers

Mniej więcej 90 procent wszystkich hamowań podczas codziennej jazdy Taycan realizuje zupełnie elektrycznie, gromadząc przy tym energię. „Ale w sytuacjach skrajnych, np. pełnego hamowania przy prędkości maksymalnej, gdy Taycan jest mocno obciążony”, objaśnia Albers, „trzeba użyć maksymalnej mocy hamowania o wartości ponad dwóch megawatów. Wówczas sam elektryczny układ przeniesienia napędu sobie nie poradzi. Wtedy silniej wykorzystywany jest hamulec konwencjonalny”. Może zdarzyć się też tak, że aktywuje się on, gdy bateria jest w pełni naładowana, co uniemożliwia jej dalsze ładowanie przez rekuperację. W każdym razie – wyobraźmy sobie zjazd z przełęczy na pełnej baterii – hamulec hydrauliczny jest zaprojektowany tak, by działał z najwyższą skutecznością. Dzięki koncepcji połączenia silników elektrycznych oraz układów elektronicznych z typowym dla Porsche systemem sterowania Taycan jest w stanie odzyskać nawet 290 kilowatów mocy. „To absolutne wyżyny”, mówi Albers, „a my nadal będziemy podnosić tę wartość”.

Podążanie własnymi drogami

Niektórzy producenci samochodów aktywują samoczynną rekuperację napędu elektrycznego w momencie, gdy kierowca zdejmie nogę z pedału przyspieszania, tzw. one-pedal-driving. „W przypadku Taycana świadomie zrezygnowaliśmy z takiego rozwiązania”, mówi Albers, „aby zredukować prędkość, naciska się pedał hamowania. Jest to wyuczone i autentyczne, kierowca otrzymuje spójną informację zwrotną, zgodną z jego przewidywaniami. Poza tym pozwala nam to zapewnić pełną integrację z takimi układami jak ABS i PSM”. Pod względem technicznym znacznie łatwiej byłoby przyporządkować zdolność hamowania silników elektrycznych do pedału przyspieszania, zamiast integrować ją z układem hamowania. „Ale też w niewielkim zakresie powiązaliśmy rekuperację z pedałem przyspieszania. Kierowca właśnie w obszarze pozamiejskim ma poczucie, że zapewnia ona efektywną, płynną jazdę”, wyjaśnia Ingo Albers.

Wniosek: Porsche pozostanie Porsche – w ciągłym odnajdowaniu się na nowo. Również w przypadku pierwszego czysto elektrycznego wozu sportowego z Zuffenhausen zdefiniowano zupełnie nowe drogi – zawsze celując w maksimum wydajności. Dzięki mądrej strategii w tle Taycan pokrywa jedną trzecią swojego zasięgu energią odzyskiwaną w procesie hamowania, z rekuperacji.