A hibrid és elektromos autók hatásfokát növelő, a kívülről kapott energia hatékonyabb felhasználását segítő műszaki megoldás az úgynevezett visszatöltés vagy rekuperáció. De lassítással visszatölteni csak kevesebb energiát lehet, mint amennyibe a felgyorsítás került, különben feltalálnánk a négykerekű örökmozgót.
Már jó ideje nagy számban jönnek-mennek körülöttünk a forgalomban a hibrid üzemű vagy tisztán elektromos autók, de még mindig sokan vannak, akik szinte semmit nem tudnak ezeknek a kocsiknak a technikájáról, működéséről. Köztük pedig akadnak olyanok, akik önállóan próbálják kreatívan kitölteni az információs vákuumot a fejükben, sőt: néha mások fejében is. Így alakulhatott ki az egyik legviccesebb tévhit a részben vagy teljesen elektromos hajtású autókkal kapcsolatban: a Visszatöltés Legendája.
Számtalan, a téma iránt érdeklődő laikustól hallottam már a kérdést: az elektromos autó messzebbre tud menni egy töltéssel, ha dimbes-dombos vidéken jár, mert akkor visszatölt, ugye? A Toyota “öntöltő hibrid” terminológiája is vissza-visszaköszön úgy, hogy azokba a kocsikba (a sima hibridekbe) azért nem kell kívülről, konnektorról elektromos energiát juttatni, mert visszatöltéskor valahogy extra energiát kapnak az Univerzumtól. Vagy még egy tipikus kérdés: városban azért nagyobb a villanyautók hatótávolsága, mert a sok fékezéssel mindig visszatöltenek? A Vezess.hu kommentszekciójában is fel-felbukkan a téma, legutóbb a Mercedes-Benz EQC bemutatója után kaptam egy komplex kérdést a visszatöltéssel kapcsolatban. Erre ott röviden válaszoltam is, most pedig ebben a cikkben egy kicsit hosszabban fejtem ki ezt a bizonyos visszatöltés dolgot.
Renault Zoé műszeregység: az ívelt skálán a zöld vonal alatti mező a visszatöltés mezője, ha lassításkor ebből nem lépünk ki, a fékpedállal nem a féket működtetjük, hanem a villanymotort generátorként használva töltjük vissza az energiát az akkuba. Ez minden elektromos autónál így működik
FIZIKA
Az alapok nagyon egyszerűek: gyorsításkor és haladáskor az akkumulátor biztosítja az energiát a keréken jelentkező forgatónyomaték létrehozásához, a jármű tömegének felgyorsításához és mozgásban tartásához. A folyamat során szükségszerűen veszteségek keletkeznek. A kémiai energiából elektromos energiává alakulás során úgy egy százalék vész el, további 10-15% a villanymotorban és a differenciálműben tűnik el (hővé alakul a belső ellenállások és súrlódás miatt). A maradékból tovább százalékok mennek el hűtésre-fűtésre, zenehallgatásra, a modern autók számtalan elektromos fogyasztójának ellátásra. És persze az energia java része beleölődik a sebességtől és az útviszonyoktól függő mértékben a légellenállás és a gördülési ellenállás leküzdésére. Nagyjából tehát az összes magunkkal vitt energia kétharmada fordítódik ténylegesen arra, hogy gyorsuljunk.
Mire visszatöltésre kerülne a sor, az akkumulátorból szerzett energia harmadát tehát már mindenképpen elveszítettük! A lendületben lévő autó mozgási energiájából visszafelé megint csak lejönnek a légellenállással, súrlódással guruláskor, lassításkor is fennmaradó veszteségek és a hajtáslánc veszteségei, valamint az akkumulátor töltési vesztesége (erre a Mercedesnél direkt rá is kérdeztem: azt mondták, ez náluk kb. 7 százalék.) Vagyis visszatöltéssel eleve csak a mozgásban átmenetileg “tárolt” energia felét juttathatjuk vissza az akkumulátorba. Ezt az energiamennyiséget persze tovább csökkentik a nagyobb fékezések, amikor a gyors és erős lassítások energiájának nincs ideje visszacsorogni az akkuba, hanem hővé kell válnia az üzemi féken.
A visszatöltés teljesítményének maximuma több tényezőtől függ. Elvileg az akkumulátorcellák ugyanolyan gyorsan képesek magukba fogadni az energiát az autó lassulásakor is, mint gyorstöltéskor, illetve a villanymotor generátor üzemben is közel azonos teljesítményt ad le, mint amennyit motor üzemben felvesz, de azért ez az egész mégsem ilyen egyszerű. Jelenleg az Audi e-Tron képes a legnagyobb hasznos visszatöltési energiát produkálni, a gyártó állítása szerint 0,3 g-s lassulásig nem kell használni az üzemi fékeket, a visszatöltés csúcsteljesítménye 220kW, az autó csúcsteljesítményének (300 kW) kétharmada. (A 170 lóerős BMW i3 maximális visszatöltési teljesítménye 50 kW, 68 lóerő, tehát tisztán rekuperációval olyan lassulás érhető el vele maximum, mint amekkora gyorsulás szűk “félgázzal” volna elérhető gyorsítás közben.)
Audi e-Tron: jelenleg ez a kocsi produkálja a legnagyobb visszatöltési teljesítményt
LEJTŐK ÉS EMELKEDŐK
Budapesten a 0. kilométerkő a Lánchídnál kb. 100 méterrel a tengerszint felett álldogál. Ha innen indulva elautózunk egy elektromos autóval a Kékestetőhöz, le kell küzdenünk bő kilencszáz méter szintkülönbséget. Visszafelé viszont összességében ugyanennyit csoroghatunk, gyűjtögethetjük az energiát. Vagyis ha a Sikló alatt feltöltjük az akkumulátort majd felfutunk a tévétoronyhoz, sokkal kevesebb energia marad az akkuban, mint ha ott feltöltjük a kocsit és visszagurulunk a fővárosba, ugye?
Nos: nem olyan sokkal. Ahogy elindulnánk a Kékesről, a feltöltött akkut nem engedné túltölteni a rendszer, kénytelenek lennénk az üzemi fékkel lassítgatni a szerpentineken, így pedig csak simán elfűtenénk a helyzeti energiát, nem tudnánk átalakítani mozgási energiává a keréken, onnan elektromos energiává a villanymotorban majd kémiaivá az akkuban.
Ha viszont fél-fél “tankkal” kezdenénk a kísérlet és nagyon ügyelnénk arra, hogy csak a rekuperációval lassítsunk, összességében valóban megspórolhatnánk annak a helyzeti energiának legfeljebb a kb. kétharmadát (hiszen a veszteségekkel ilyenkor is számolni kell). E=m*g*h, vagyis egy kéttonnás autóval 900 méterről legurulva a földi gravitációban kb. 18 000 000 Ws-unk, 5 kWh-nk lenne pluszban, vagyis 3,3 kilowattórát vihetnénk magunkkal extraként az akkuban. Ha pedig felfelé autóznánk, a veszteségekkel ellenkező irányban számolva úgy 7,1 kWh-t fogyasztanánk el extraként a sík úton autózáshoz képest a kapaszkodás során.
A BMW i3 170 lóerős teljesítménnyel képes gyorsítani, de lassításkor 68 lóerő az elérhető maximális visszatöltési teljesítmény
VISSZATÖLTÉS A GYAKORLATBAN
Számos villanyautó-gyártó kampányol azzal, hogy milyen érdekesen vonták be a vezetési élménybe a visszatöltést. Mindenkori kedvenc ilyen megoldásom a Vectrix nevű elektromos motorkerékpár két irányba forgatható gázkarja: a tíz évvel ezelőtti teszten (igen, már ilyen öreg vagyok én is meg az elektromos mobilitás is) ha nem meghúztam, hanem “megtoltam”, hátrafelé tekertem a markolatot, a visszatöltés fokozásával növelhettem a lassítás intenzitását, plusz, ami a legviccesebb: álló helyzetben hátrafordítva a gázkart a motor tolatni kezd! A Nissan az új Leafben egy e-Pedal nevű gombot helyezett el műszerfalon, mellyel a rekuperáció mértéke annyira fokozható hogy szinte soha nem kell a fékpedált használni autózáskor. A VW-csoport autóiban a váltókar oldalra löködésével fokozhatjuk vagy tompíthatjuk a visszatöltés fékező hatását. A BMW i3 egyszerűen csak úgy magától lassul szokatlanul intenzíven kiguruláskor, és így tovább.
A legegyszerűbb módszer a visszatöltés nyomonkövetésére: az elektromos Smart két irányba mozgó teljesítménymérője
Mindez persze csak egy kis játék a technikával, lehetőség arra, hogy bevonjuk az autóvezetés technikájába a visszatöltés a motorfékhatáshoz hasonló intézményét. Az autó hatótávolságát érdemben nem növelik jobban ezek az érdekes megoldások sem, mint a műszerfalon növekvő leveles-ágas fácskák vagy az energiaáramlási animációk. Aki spórolni akar az energiával, arra figyeljen, hogy:
- országúton, autópályán ne menjen feleslegesen gyorsan, mert a légellenállás jelentősége négyzetesen nő a sebességgel;
- előrelátóan, tervezetten lassítson, a féktávokat úgy alakítsa ki, hogy sose kelljen az üzemi féknek működésbe lépni, így nincs elvesztegetett mozgási energia;
- a fenti két dologgal lehetőleg azért ne zavarja túlságosan a többi közlekedőt, ne törje meg a forgalom természetes ritmusát.
Csak visszatöltéssel autózni nem lehet, ahogy a tetőre szerelt szélkeréktől se lesz örökmozgó az autó, mert a fizika törvényei sajnos az elektromos mobilitás korszakában is érvényben maradnak.
Forrás: vezess.hu
