Jak działa odzyskiwanie energii w samochodach hybrydowych i elektrycznych?

Chcąc lepiej zrozumieć działanie systemu rekuperacji energii w samochodach hybrydowych, najpierw trzeba się przyjrzeć konstrukcji układu hamulcowego. Współczesne auta w większości przypadków zostały wyposażone w tarcze, klocki i zaciski. Tarcza to ruchomy element obracający się razem z kołem. Po wciśnięciu hamulca zacisk zbliża do jej powierzchni klocków hamulcowych, które na zasadzie tarcia zatrzymują koło, sprawiając, że auto wytraca prędkość. Jak nietrudno się domyślić, efektem ubocznym tego procesu jest wygenerowanie ogromnej ilości ciepła, które bezpowrotnie rozprasza się i znika.

Konstruktorzy Toyoty postanowili zaradzić stratom energii stosując w projektowanych przez siebie pojazdach system pozwalający przechwycić, a następnie wykorzystać energię, którą marnują konwencjonalne auta, do zasilenia układu hybrydowego. W momencie naciśnięcia hamulca w hybrydzie Toyoty nie włączy się on od razu, gdyż działa inaczej niż w samochodach tradycyjnych. Większość hybrydowych pedałów hamulca zawiera czujniki, które mierzą ciśnienie na pedale hamulca, długość skoku i prędkość uruchamiania hamulca. System hybrydowy łączy te informacje, aby zdecydować o najbardziej efektywnym działaniu hamulców, silnika i skrzyni biegów. Żądana przez kierowcę siła hamowania jest interpretowana przez moduły, które następnie decydują o tym, czy oprócz zainicjowania hamowania rekuperacyjngo zachodzi również potrzeba wykorzystania standardowych zacisków.

Jeśli kierowca nie podejmuje hamowania awaryjnego, a zależy mu jedynie na liniowym wytracaniu prędkości, moduły sterujące systemem hybrydowym uruchamiają hamowanie odzyskowe. Czynią to za pośrednictwem silnika trakcyjnego znajdującego się w skrzyni biegów, generując ładunek elektryczny, który jest następnie przekazywany do akumulatora hybrydowego. Generator wytwarza opór, który spowalnia auto. Oczywiście, aby całkowicie zatrzymać pojazd, niezbędne będzie użycie tarcz, klocków i zacisków. Również w sytuacji mocnego naciśnięcia na pedał hamulca tarcze zostaną bezzwłocznie zatrzymane przy dodatkowej asyście systemu zwiększającego ciśnienie w układzie hamulcowym (system BA).

Jeżeli kierowca nie podejmuje często hamowania awaryjnego i stosuje płynną jazdę w ruchu miejskim, system stara się jak najczęściej wykorzystywać do hamowania generator oraz tylne klocki hamulcowe. W przypadku hybrydy to właśnie one mogą wcześniej wymagać wymiany niż te zamocowane z przodu, jak ma to miejsce w tradycyjnych pojazdach. Nierzadkim zjawiskiem są auta hybrydowe z przebiegiem przekraczającym 100 000 kilometrów, które wciąż korzystają z fabrycznych klocków i tarcz na osi przedniej.

Podwójna oszczędność z odzyskiwania energii i tańszej eksploatacji – to mocny argument przemawiający za wyborem pojazdu hybrydowego. Dodatkowo, hybrydy z racji swojej budowy posiadają mniej części narażonych na zużycie. Pod ich maską nie znajdziemy takich elementów, jak alternator, pasek osprzętu, sprzęgło, koło dwumasowe czy rozrusznik.

W przypadku samochodów elektrycznych proces odzyskiwania energii podczas hamowania jest podobny. Silnik elektryczny działa tu jako generator, przekształcając energię kinetyczną w energię elektryczną, która jest magazynowana w baterii. Ponieważ samochody elektryczne nie posiadają silnika spalinowego, który mógłby być wykorzystywany do hamowania, kierowca korzysta z tzw. hamulców rekuperacyjnych. Hamulce te działają poprzez zmianę kierunku przepływu energii z silnika elektrycznego, co pozwala na zatrzymanie pojazdu oraz odzyskanie energii kinetycznej. Ta energia jest następnie magazynowana w baterii, tak samo jak w przypadku samochodów hybrydowych.

Na koniec pozostaje odpowiedzieć na pytanie, czy ilość odzyskiwanej energii jest warta zachodu i opracowywania wszystkich wspomnianych wyżej rozwiązań? Okazuje się, że jak najbardziej. Przekłada się nie tylko na dodatkowy dystans, ale również na wolniejsze zużywanie komponentów i mniejsze zanieczyszczenie środowiska.