Как Taycan аккумулирует энергию во время движения?

Уникальной системой рекуперации энергии Porsche устанавливает новые стандарты.

   

Автомагистраль свободна, вы едете со скоростью 110 км/ч. Пока перед вами не выскакивает маленький грузовик, обгоняющий автоцистерну. Нет проблем: вы держите требуемую дистанцию и скидываете скорость до 80 км/ч. При этом за несколько секунд бесполезно расходуется значительное количество энергии! Потому что в автомобилях с ДВС образующаяся при торможении кинетическая энергия превращается в тепло, которое остается неиспользованным. А вот в электромобиле значительную часть этой энергии можно регенерировать, используя электродвигатели в качестве генератора, который преобразовывает механическую энергию торможения в электрическую и пополняет заряд аккумулятора. Именно так устроен Porsche Taycan: значительная часть его энергии торможения направляется в приводной механизм. Этот процесс называется рекуперация (от латинского слова recuperare, что переводится как «получать обратно, восполнять»). Рекуперация энергии широко применяется в технике. Кинетическая энергия торможения увеличивается квадратично к скорости движения тела: если скорость увеличивается в два раза, то кинетическая энергия (а значит и рекуперация) увеличивается в четыре раза. Это значит, что при торможении на скорости 100 км/ч Taycan регенерирует в четыре раза больше энергии, чем при торможении на скорости 50 км/ч. Система рекуперации, а также сама система привода — два решающих фактора эффективности электромобиля.

Как рекуперирует энергию Taycan?

«Для рекуперации мы интегрировали в тормозную систему электродвигатели, которые производятся у нас в Цуффенхаузене», — объясняет Инго Альберс, руководитель подразделения по конструированию ходовой части Центра разработок Porsche в Вайссахе. Он поясняет: «Электродвигатели обычно работают в так называемом четырехквадрантном режиме». Это значит, что электродвигатель может работать с однонаправленным вращением, то есть, с одинаковым — положительным — направлением вращающего момента и скорости вращения. Однако он может работать также в режиме генератора. То есть, двигатель продолжает вращаться в том же направлении, но теперь уже не он приводит в движение колеса, а наоборот — колеса приводят в движение двигатель. То есть, он не потребляет электроэнергию, а вырабатывает ее. А поскольку для запуска двигателя требуется большое усилие (ведь вращение ротора осуществляется в сторону, противоположную магнитному полю статора), то этот так называемый отрицательный крутящий момент используется для торможения транспортного средства.

Двойная отдача:

Двойная отдача:

два электродвигателя на передней и задней осях автомобиля Taycan интегрированы в тормозную систему.

В электрокаре Taycan блоки управления и силовая электроника электродвигателей объединены в единую интеллектуальную систему с управляющими устройствами и логикой управления тормозным механизмом. В результате торможение может выполняться как гидравлической тормозной системой, так и электродвигателями. Специалисты из Вайссаха разработали комплексную стратегию рекуперации энергии. Электроника за миллисекунды решает, какое торможение задействовать — электрическое или гидравлическое. Водитель при этом не ощущает никакой разницы, он может лишь наблюдать за показаниями на измерителе мощности. 

«Мы будем и дальше повышать эффективность рекуперации».

Инго Альберс

Примерно 90 % торможения в повседневных ситуациях Taycan выполняет электрическими двигателями, аккумулируя при этом электроэнергию. «Но в экстремальных ситуациях, таких как экстренное торможение полностью загруженного автомобиля на максимальной скорости, требуется максимальная мощность торможения более двух мегаватт, — объясняет Альберс. — Электрический силовой агрегат самостоятельно с этим не справится. Поэтому здесь уже подключается механический тормоз». Или же механика срабатывает потому, что аккумулятор полностью заряжен, и система блокирует дальнейшую зарядку за счет рекуперации. В целях безопасности мы оснастили Taycan мощной гидравлической тормозной системой. Например, на случай, если при спуске с горного перевала у автомобиля окажется полностью заряженный аккумулятор. Благодаря продуманной конструкции электродвигателей и электроники в сочетании с уникальной интеллектуальной системой управления потенциальная мощность рекуперации автомобиля Taycan может достигать 290 кВт. «Это бесспорно высший класс, — говорит Альберс, — и мы будем дальше повышать этот показатель».

Управление системой рекуперации:

Управление системой рекуперации:

cистема Porsche Stability Management (PSM) вместе с электромеханическим усилителем тормозного привода обеспечивает автомобилю Taycan неизменный ход педали тормоза.

Свой собственный путь

Некоторые автопроизводители применяют систему рекуперации электропривода, активирующуюся автоматически в момент, когда водитель убирает ногу с педали акселератора (так называемая система однопедального вождения). «В автомобиле Taycan мы принципиально отказались от этого подхода, — говорит Альберс. — Чтобы снизить скорость, нужно нажать на педаль тормоза. Это естественно и привычно, и водитель получает от автомобиля неизменный и предсказуемый отклик. Кроме того, мы предлагаем полную интеграцию таких систем, как ABS и PSM». Хотя технически было бы намного проще передавать тормозную способность электродвигателей на педаль акселератора, вместо того чтобы интегрировать ее в тормозную систему. «Но мы перенесли лишь незначительную часть рекуперации на педаль акселератора. Водитель ощущает это как эффективное плавное скольжение, особенно в режиме движения за городом», — объясняет Инго Альберс. 

Заключение: Porsche всегда остается верным себе – и находится в состоянии постоянного поиска. При разработке первого полностью электрического спортивного автомобиля из Цуффенхаузена бренд Porsche тоже пошел своим собственным путем, стремясь добиться максимальной эффективности. Благодаря продуманной стратегии Taycan может покрыть примерно треть своего запаса хода за счет регенерации энергии торможения, то есть рекуперации.

Heike Hientzsch
Heike Hientzsch

Похожие статьи