Вопрос

Могут ли электромобили осуществлять *динамическое* (с отводом тепла) торможение?

Представьте, что вы приехали на своём (полностью) электрическом автомобиле на высокогорный курорт. Чтобы добраться сюда, вам потребовалось 3 полных заряда аккумулятора, но, чёрт возьми, вы справились. Вы подключили автомобиль к сети, так что теперь аккумулятор заряжен. Из-за высоты над уровнем моря ваш автомобиль также обладает большим количеством потенциальной энергии.



Возвращаясь домой, вы начинаете спускаться с горы. Двухполосная дорога, извилистая, скорость 25–45 миль в час, уклон 8–20 %, перепад высот 5000 футов. На протяжении всего спуска вы постоянно тормозите, так как не можете разогнаться настолько, чтобы аэродинамическое сопротивление заметно замедлило вас. Вы опытный водитель и знаете, что не стоит полагаться на фрикционные тормоза — они сгорят на первых 500 вертикальных футах!



Обычно в автомобилях с бензиновым двигателем вы переключаетесь на пониженную передачу и увеличиваете обороты двигателя, чтобы добиться торможения двигателем. Тепло отводится через радиатор, и вы можете делать это целый день. А что происходит в электромобиле?




  • Регенеративное торможение бесполезно: аккумулятор полностью заряжен.

  • Как уже говорилось, фрикционные тормоза очень быстро изнашиваются.



Теперь локомотивы преобразуются в большие батареи резисторов и могут делать это в течение всего дня. Должны ли электромобили обладать такой способностью? Должны ли они быть оснащены огромными фрикционными тормозами с активным охлаждением, которые могут работать непрерывно? Или они просто игнорируют этот сценарий?



Перевод вопроса с Mechanics Stack Exchange
Лицензия: CC BY-SA (2.5–4.0)
Оригинальный вопрос: https://mechanics.stackexchange.com/questions/47984/can-electric-cars-do-dynamic-heat-waste-braking

0 Комментариев

  1. У большинства электромобилей аккумулятор достаточно ёмкий, чтобы проехать не менее 200 км. Этого достаточно, чтобы подняться на гору высотой 20 км с постоянным уклоном в 10%. Таким образом, ваш гипотетический курорт находится на высоте 60 км.


    В любом случае, мне это кажется довольно теоретическим сценарием. На реальных дорогах после нескольких километров спуска начинается подъём. После первого подъёма аккумулятор расходует достаточно энергии для рекуперативного торможения на следующем спуске.

    Таким образом, на первом участке спуска вам придётся использовать фрикционные тормоза. После этого вы можете использовать рекуперативное торможение.


    Если вы всё же окажетесь в ситуации, когда аккумулятор будет полностью заряжен, а вы будете спускаться с горы:



    На Tesla (любой модели) на дисплее появляется предупреждающий индикатор, поскольку водитель должен знать, что ощущения от торможения будут другими.


    К счастью, Tesla Model S позволяет заряжать аккумулятор до разного уровня, поэтому заряжайте его до 70 % или 80 % — до того уровня, который необходим для поддержания активности системы рекуперации (я не знаю, при каком уровне заряда она отключается, и думаю, что это происходит постепенно).



  1. Для большинства электромобилей — нет. В вашем сценарии им пришлось бы использовать обычные фрикционные тормоза. Так что, как только они сгорят, им придёт конец.
    Можно было бы создать полностью электрический автомобиль, который использовал бы сброс нагрузки. Но я не знаю ни одного такого автомобиля.
    Возможно, стоит включить все фары и включить кондиционер на максимум в качестве замены сброса нагрузки. Тогда он сможет рекуперировать небольшое количество энергии. Но, скорее всего, ему всё равно придёт конец.


  1. Это действительно плохой сценарий для электромобиля. Регенеративное торможение нельзя использовать для сохранения тепла в химической энергии аккумулятора, если аккумулятор уже заряжен. Вам нужен какой-то компонент для рассеивания тепла, и я не думаю, что для этого подойдёт что-то, кроме тормозов.



    Насколько я понимаю, большинство электродвигателей не имеют активного охлаждения и поэтому не справляются с рассеиванием энергии. С другой стороны, инверторы могут иметь активное охлаждение, но мощность системы охлаждения, вероятно, недостаточна для рассеивания всей энергии, а только отработанного тепла при нормальной работе. Возможно, вы могли бы рассеивать часть тепла в инверторах, но я не думаю, что это полное решение проблемы.



    В этом сценарии большую пользу мог бы принести подключаемый гибридный электромобиль с двигателем внутреннего сгорания, который мог бы рассеивать тепло.



    В моей гибридной Toyota RAV4 2016 года есть режим имитации переключения передач вручную, в котором можно регулировать скорость вращения двигателя внутреннего сгорания с помощью имитации переключения передач и, таким образом, регулировать степень торможения двигателем. Это предназначено в основном для горных регионов, где может потребоваться торможение двигателем при спуске с горы.


  1. Я говорю о 20 км с уклоном в 10 %, а не о 200.
  1. Ваш первый абзац не работает. Запас хода на 200 км «по равнине» — это совсем не то же самое, что 200 км на подъёме в 10 %. При подъёме в 10 % ваш реальный запас хода будет намного меньше.
  1. У каждой проданной Tesla запас хода намного больше. Запас хода в 200 км — это гораздо меньше, чем гора высотой 60 км.
  1. «Большинство электромобилей оснащены аккумуляторами, которых хватает как минимум на 200 км пути». Эмм... вы путешественник из будущего? :D
  1. en.wikipedia.org/wiki/List_of_electric_cars_currently_availa‌​ble содержит список из 43 моделей, 16 из которых заявлены как способные проехать более 200 км. Это 37%, что вряд ли можно назвать «большинством». Автор явно выбрал этот сценарий, чтобы донести свою мысль. Я точно знаю маршруты в Альпах, которые долгое время идут вниз. Обычно там есть съезды, предназначенные для грузовиков с неисправными тормозами, но вряд ли вы захотите регулярно пользоваться ими на своём автомобиле (хотя, думаю, это решило бы проблему... если только не стоит палящий летний день и охлаждение просто не сработает...).
  1. Таким образом, отказ от использования электрической составляющей для торможения в гибридных автомобилях на самом деле не решает проблему.
  1. Рад, что с первого раза правильно понял...
  1. @Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2 полностью электрический. Без бензинового двигателя.
  1. удаляю свой ответ, так как он кажется неуместным...
  1. Да, и многие гибридные автомобили спроектированы таким образом, чтобы получать налоговые льготы, но при этом они ускоряются, а не становятся по-настоящему «экологичными»... Кроме того, в вопросе не упоминалось торможение двигателем, так что вы, должно быть, добавили много информации, которой там не было...
  1. @SolarMike — Знаешь, что бывает, когда ты предполагаешь что-то, верно? Ты делаешь из мухи слона. У гибридов тоже есть аккумуляторы. Я просто уточняю.
  1. @Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2, как и было сказано, «чтобы добраться туда, потребовалось 3 полных заряда аккумулятора». Я предположил, что он на 100 % электрический...
  1. Чтобы было понятно: вы говорите о полностью электрическом автомобиле, таком как Tesla или Chevy Bolt, а не о гибриде вроде Prius, верно?
Вы уже ответили на этот вопрос