موتورهای الکتریکی در خودروهای هیبریدی و تمام الکتریکی، ترمز احیاکننده (Regenerative Braking) را به پدیده رایج در خودروهای امروزی تبدیل کردهاند. حال، این سامانه دقیقا چیست و چگونه کار میکند؟
عبارت نسبتا نامتعارف «ترمز احیاکننده» یا «ترمز بازیابی انرژی» به آرامی در واژگان متخصصین و علاقهمندان به خودرو نفوذ کرده است؛ زیرا وسایل نقلیه الکتریکی (EV) و هیبریدی (Hybrid) بیش از پیش مورد توجه قرار گرفتهاند.
اگر برای نخستین بار است که شما با عبارت ترمز احیاکننده مواجه میشوید، یا اگر این فناوری هرگز به درستی برای شما توضیح داده نشده، این مقاله دقیقا برای شما نوشته شده است.
در واقع، حتی اگر تصور میکنید که از نحوه کارکرد این سامانه آگاه هستید، باز هم این متن را مطالعه کنید. توضیحات نادرست و گمراهکننده زیادی در فضای وب وجود دارد و این احتمال وجود دارد که شما برداشت نادرستی از موضوع داشته باشید. پس، بدون اتلاف وقت بیشتر، به سراغ اصل مطلب میرویم.
ترمز احیاکننده دقیقا چیست؟
ترمز احیاکننده یا به اختصار ترمز رِجِن (Regen)، وضعیتی است که هنگام کاهش سرعت در یک خودروی الکتریکی یا هیبریدی رخ میدهد. هر خودرویی که مجهز به موتور الکتریکی باشد، به احتمال زیاد از قابلیت ترمز احیاکننده نیز برخوردار است.
زمانی که راننده پای خود را از پدال گاز برمیدارد، موتور الکتریکی نیروی الکترومغناطیسی تولید میکند که این نیرو در جهت مخالف حرکت چرخها عمل میکند. به این ترتیب، به جای آنکه خودرو بدون کاهش سرعت به حرکت خود ادامه دهد، سرعت آن شروع به کاسته شدن میکند؛ این عملکرد بسیار شبیه به ترمز موتور (Engine Braking) در خودروهای بنزینی است.
این سامانه چه مزیتی برای من دارد؟
مزیت اصلی این سامانه بهرهوری و کارایی است. برخلاف دیسکهای ترمز عادی که صرفا انرژی جنبشی (Kinetic Energy) را به گرما تبدیل میکنند و این گرما برای همیشه در محیط از بین میرود، ترمز احیاکننده به موتور اجازه میدهد که انرژی الکتریکی را جمعآوری و سپس آن را به باتری بازگرداند تا در طول رانندگی مجددا مورد استفاده قرار گیرد.
در یک خودروی تمام الکتریکی یا یک هیبریدی شارژی (Plug-in Hybrid)، این فرآیند به این معناست که شما هر بار که سرعت خود را کاهش میدهید، اندکی به شعاع حرکتی خودروی خود اضافه میکنید. این موضوع در مورد خودروهای هیبریدی معمولیتر نیز صدق میکند؛ برخی از این مدلها میتوانند با استفاده از انرژی ذخیرهشده از طریق احیا، در سرعتهای پایین شهری، مسافتی معادل یک یا دو کیلومتر را تنها با نیروی برق طی کنند.
ترمز احیاکننده دقیقا چگونه کار میکند؟
یک موتور الکتریکی با عبور جریان از یک مدار، نیروی الکترومغناطیسی ایجاد میکند که باعث چرخش آن میشود. این حرکت چرخشی همان چیزی است که چرخهای خودروی الکتریکی شما را به حرکت درآورده و آن را به جلو (یا در صورت معکوس شدن جریان، به عقب) میراند.
با این حال، زمانی که شما ارسال برق از باتری به موتور را متوقف میکنید، یعنی وقتی پدال گاز را رها میکنید، تکانه و شتاب خودرو از طریق چرخها به نیروی غالب در این سامانه تبدیل میشود. این تکانه باعث میشود که جریان الکتریکی در جهت مخالف ارسال شود و در این لحظه جادویی، موتور الکتریکی شما به یک ژنراتور (مولد برق) تبدیل میشود که برق تولید شده را به داخل باتری باز میگرداند.
اکثر خودروهایی که قابلیت ترمز احیاکننده دارند، این فرآیند را به صورت زنده روی صفحه نمایش یا پشت آمپر به شما نشان میدهند. معمولا یک عقربه یا نمودار، میزان مصرف انرژی در هنگام شتابگیری و میزان تولید و بازیابی انرژی را هنگام کاهش سرعت نمایش میدهد.
آیا باید شیوه رانندگی خود را تغییر دهم؟
لزوما مجبور به تغییر نیستید، اما یک تغییر کوچک در سبک رانندگی شما میتواند کمک کند تا از مزیتهای کامل این سامانه بهرهمند شوید. بیشتر خودروهای الکتریکی و هیبریدی شارژی به شما این امکان را میدهند که میزان نیروی ترمز احیاکننده را تنظیم کنید؛ این کار اغلب از طریق پدل شیفترهای کوچکی که پشت فرمان قرار دارند، انجام میشود. این قابلیت به شما امکان میدهد نیروی ترمزگیری مناسب با نوع رانندگی خود را انتخاب نمایید.
به عنوان مثال، اگر در حال رانندگی روان در بزرگراه هستید، احتمالا به ترمز احیاکننده ضعیف نیاز خواهید داشت تا رانندگی شما تا حد ممکن نرم و بدون وقفه باشد. اما در ترافیک درون شهری، نیروی احیاکننده قویتر، برای ماهیت توقف و حرکتهای مکرر در سفر شما بسیار مناسبتر خواهد بود.
و برای رفع هرگونه ابهام، باید اشاره کرد که شما همچنان پدال ترمز خود را خواهید داشت که دیسکها و کالیپرهای فیزیکی ترمز را فعال میکند. خودروهای الکتریکی و هیبریدی، این ترمز فیزیکی و ترمز احیاکننده را به طور خودکار با یکدیگر ترکیب میکنند؛ بهترین سامانهها این کار را به شکلی کاملا یکپارچه و نامحسوس انجام میدهند، در حالی که بدترین آنها، قضاوت کردن در مورد میزان فشار مورد نیاز روی پدال ترمز را برای راننده دشوار میسازند.
نکاتی برای رانندگی بهینه
در این سامانههای ترکیبی، تمرین کنید که به نمودار یا عقربه نمایشگر کنار سرعتسنج خود توجه کنید تا پدال «ترمز» (که در واقع ترکیبی از ترمز فیزیکی و احیاکننده است) را دقیقا تا جایی فشار دهید که عقربه به نزدیکی صد در صد بازیابی انرژی برسد، اما از آن فراتر نروید. با این کار، از استفاده از دیسکهای ترمز فیزیکی جلوگیری خواهید کرد. البته بدیهی است که اگر جایگزین فشار ندادن ترمز، تصادف از جلو باشد، باید محکمتر فشار دهید! اما منظور ما این است که سعی کنید با پیشبینی مسیر رانندگی کرده و سرعت خود را به آرامی کاهش دهید.
نتیجه نهایی این است که ترمز احیاکننده، پدال ترمز فیزیکی را منسوخ نمیکند، مگر اینکه خودروی الکتریکی شما دارای حالت رانندگی با یک پدال باشد.
رانندگی با یک پدال چیست؟
بله، این اصطلاحی است برای سامانههایی مانند «e-Pedal» نیسان. در حالت رانندگی با یک پدال (Single-Pedal Driving)، نیروی ترمز احیاکننده روی حداکثر تنظیم میشود و در سرعتهای پایین که کارایی احیاکننده کاهش مییابد، ترمزهای فیزیکی نیز وارد عمل میشوند. تقریبا در هر سناریوی عادی رانندگی، به جز یک ترمز اضطراری، شما قادر خواهید بود بدون استفاده از پدال ترمز، خودرو را کاملا متوقف کنید.
عادت کردن به این حالت کمی زمان میبرد، اما زمانی که بر آن مسلط شوید، میتواند شیوه بسیار غریزی و آسانی برای رانندگی باشد. همچنین میتواند فشار را از رانندگی در سطح شهر کم کند و تنها قوزک پای راست شماست که باید وظیفه گاز دادن و ترمزگیری را بر عهده بگیرد. البته دستان شما نیز باید روی فرمان باقی بمانند.
آیا مزایای دیگری برای ترمز احیاکننده وجود دارد؟
ما به بهبود کارایی (و در نتیجه، کاهش انتشار گاز دیاکسید کربن در هیبریدیها) و افزایش شعاع حرکتی اشاره کردیم، اما مزیت دیگری نیز برای ترمز احیاکننده وجود دارد: سایش ترمز به طور قابل توجهی کاهش مییابد، زیرا شما بسیار کمتر به دیسکها و کالیپرهای فیزیکی وابسته خواهید بود.
این امر به نوبه خود به معنای کاهش گرد و غبار ترمز در هوا است؛ این گرد و غبار معمولا یکی از عوامل اصلی ایجاد ذرات مضر معلق در هوا، به ویژه در شهرهای بزرگ، محسوب میشود. این اتفاق موجب تنفس بهتر برای ساکنین شهر خواهد شد.
آیا عیبی هم در این سامانه وجود دارد؟
در واقع، خیر. اگرچه باید اضافه کنیم که ترمز احیاکننده تنها در موقعیتهای خاصی باعث کارایی بیشتر خودروی شما میشود. به یاد داشته باشید که ترمز گرفتن در خودروی بنزینی در مواقعی که لزومی ندارد، باعث هدر رفتن سوخت میشود، زیرا مجبور خواهید بود دوباره شتاب بگیرید، و این اصل برای خودروهای الکتریکی و هیبریدی نیز پابرجاست.
این موضوع به این دلیل است که تبدیل دوطرفه انرژی جنبشی دوباره به برق، صد در صد کارآمد نیست؛ بنابراین، پنجاه متر ترمزگیری، تمام پنجاه متر شعاع حرکتی را به شما برنمیگرداند. سازوکار این سامانه به این شکل عمل نمیکند.
ترمز احیاکننده در عمل چه میزان شعاع حرکتی به من میدهد؟
پاسخ دادن به این پرسش دشوار است، زیرا میزان بازدهی به این بستگی دارد که سامانه با چه کاراییای میتواند برق را بازیابی کند و همچنین سامانه میتواند در یک مرحله چه میزان انرژی را تحمل کند. تصور کنید میخواهید از شلنگ آتشنشانی آب بنوشید: اگر آب با فشار کم خارج شود، مشکلی نخواهید داشت، اما اگر شیر آب کاملا باز شود، به سرعت غرق (و بسیار خیس) خواهید شد.
برخی از خودروهای الکتریکی دارای صفحهنمایشهایی هستند که مصرف انرژی را به صورت نمودار در طول زمان نشان میدهند. اگر نمودار به سمت منفی برود، به معنای فعال بودن ترمز احیاکننده است. در رانندگیهای عادی و پرفراز و نشیب، ناحیه منفی میتواند ده تا بیست درصد از ناحیه مثبت باشد؛ به این معنی که این سامانه حدود ۱۰ تا ۲۰ درصد شعاع حرکتی اضافی نسبت به حالتی که خودرو تنها با دیسکهای ترمز کاهش سرعت میداد، برای شما فراهم میکند.
آیا نوع دیفرانسیل (جلو یا عقب) تفاوتی ایجاد میکند؟
خودروهای الکتریکی با دیفرانسیل عقب (RWD) گاهی اوقات توان کمتری برای احیای انرژی نسبت به خودروهای با دیفرانسیل جلو (FWD) دارند. از نظر تئوری، یک موتور میتواند به اندازه توانی که شتاب میگیرد، انرژی احیا کند، اما اگر این کار را تنها با چرخهای عقب و در یک جاده لغزنده انجام دهید، ممکن است خودرو دچار لغزش شود. مشابه زمانی که سعی میکنید یک دوچرخه را تنها با ترمز عقب متوقف کنید. و خودروهای الکتریکی چهار چرخ متحرک (AWD) معمولا امکان احیای بیشتری را فراهم میکنند، زیرا با کاهش سرعت هر چهار چرخ، پایداری بیشتری خواهند داشت.
این موضوع در خودروهای هیبریدی پیچیدهتر است. آنها اغلب حتی در حین اینکه موتور بنزینی در حال کشیدن خودرو به جلو است، نیز در حال احیای انرژی هستند؛ این کار صرفا برای این است که به موتور اجازه دهند در کارآمدترین محدوده دور موتور و مصرف سوخت خود کار کند.
در پایان، میتوان گفت که ترمز احیاکننده یک نوآوری حیاتی در عصر خودروهای برقی و هیبریدی است که نه تنها به افزایش کارایی و شعاع حرکتی کمک میکند، بلکه با کاهش سایش ترمز، در حفظ محیط زیست شهری نیز نقش مؤثری ایفا مینماید. این سامانه، رویکرد ما به رانندگی و مدیریت انرژی را متحول کرده است. نظر شما چیست؟ آیا تجربهای از رانندگی با ترمز احیاکننده دارید و این ویژگی چقدر در تصمیمگیری شما برای خرید یک خودروی الکتریکی یا هیبریدی تاثیرگذار بوده است؟ دیدگاههای خود را با ما در میان بگذارید.
مطالب مرتبط:
