ترمز احیاکننده (Regenerative Braking)، که گاهی با نام بازیابی انرژی (Recuperation) نیز شناخته می‌شود، یک فناوری کلیدی در خودروهای برقی (EVs) و هیبریدی است که نقش مهمی در افزایش راندمان انرژی و بهبود برد پیمایش (Range) این خودروها ایفا می‌کند. برخلاف سیستم‌های ترمزگیری سنتی که صرفاً انرژی جنبشی خودرو را به گرما تبدیل و اتلاف می‌کنند، ترمز احیاکننده بخشی از این انرژی را به انرژی الکتریکی تبدیل کرده و دوباره در باتری خودروی برقی یا باتری هیبریدی ذخیره می‌کند.
نحوه کارکرد ترمز احیاکننده
مکانیسم ترمز احیاکننده بر پایه قابلیت عملکرد دوگانه موتور الکتریکی استوار است. در حالت عادی حرکت، موتور الکتریکی از انرژی الکتریکی باتری برای تولید نیروی مکانیکی و چرخاندن چرخ‌ها استفاده می‌کند. اما در هنگام ترمزگیری یا برداشتن پا از روی پدال گاز، کنترل‌کننده خودرو به موتور الکتریکی فرمان می‌دهد تا عملکرد خود را معکوس کند.
در این حالت:
- موتور به ژنراتور تبدیل می‌شود: به جای اینکه موتور چرخ‌ها را بچرخاند، انرژی جنبشی خودرو باعث چرخش روتور موتور الکتریکی می‌شود (مقاومتی در برابر چرخش ایجاد می‌کند که باعث کند شدن خودرو می‌شود).
- تولید برق AC: هنگامی که موتور الکتریکی توسط یک نیروی خارجی (مانند حرکت خودرو) چرخانده می‌شود، مانند یک ژنراتور عمل کرده و برق AC (جریان متناوب) تولید می‌کند.
- تبدیل به برق DC: اینورتر (Inverter) خودرو، که معمولاً قابلیت تبدیل دوجهته را دارد، برق AC تولید شده توسط موتور/ژنراتور را به برق DC (جریان مستقیم) تبدیل می‌کند.
- ذخیره‌سازی در باتری: برق DC تولید شده از طریق اینورتر به باتری خودروی برقی یا باتری هیبریدی هدایت شده و در آن ذخیره می‌شود.
این فرآیند بازیابی انرژی، به کند شدن سرعت خودرو کمک می‌کند و در نتیجه به عنوان یک سیستم ترمز عمل می‌نماید.
مقایسه با ترمز اصطکاکی (Friction Braking)
در خودروهای سنتی یا هنگام استفاده از ترمزهای معمولی در خودروهای برقی (که به آن‌ها ترمز اصطکاکی گفته می‌شود)، لنت‌های ترمز با دیسک‌ها یا کاسه‌ها تماس پیدا کرده و اصطکاک ایجاد می‌کنند. این اصطکاک انرژی جنبشی خودرو را به گرما تبدیل کرده و این گرما به سادگی در هوا تلف می‌شود. ترمز اصطکاکی برای توقف سریع و کامل ضروری است، اما هیچ انرژی‌ای را بازیابی نمی‌کند. ترمز احیاکننده برخلاف آن، انرژی را از دست نمی‌دهد، بلکه آن را برای استفاده مجدد ذخیره می‌کند.
مزایای ترمز احیاکننده برای خودروهای برقی و هیبریدی
ترمز احیاکننده مزایای قابل توجهی برای خودروهای برقی و هیبریدی به همراه دارد:
- افزایش برد پیمایش: مهم‌ترین مزیت. با بازیابی بخشی از انرژی جنبشی و ذخیره آن در باتری، نیاز به برداشت انرژی کمتری از باتری برای طی کردن مسافت معین وجود دارد. این امر به‌ویژه در رانندگی‌های شهری با توقف و حرکت‌های مکرر یا در مسیرهای سرازیری، می‌تواند برد خودروی برقی را به شکل چشمگیری افزایش دهد.
- بهبود راندمان انرژی: تبدیل انرژی جنبشی به انرژی الکتریکی قابل استفاده مجدد، راندمان کلی قوای محرکه الکتریکی را بهبود می‌بخشد.
- کاهش سایش قطعات ترمز: از آنجایی که ترمز احیاکننده بخش قابل توجهی از فرآیند کند کردن سرعت را انجام می‌دهد، استفاده از ترمزهای اصطکاکی (لنت‌ها و دیسک‌ها) کمتر شده و در نتیجه عمر مفید آن‌ها افزایش می‌یابد.
- احتمالاً رانندگی نرم‌تر: در برخی خودروهای برقی، شدت ترمز احیاکننده می‌تواند به حدی قوی باشد که راننده بتواند با تنظیم میزان فشار بر روی پدال گاز (یا حتی تنها با برداشتن پا از روی آن) سرعت خودرو را به طور مؤثری کنترل کرده و حتی آن را تا نزدیکی توقف کامل کند (قابلیت “رانندگی با یک پدال”).
قابلیت تنظیم شدت ترمز احیاکننده
در بسیاری از خودروهای برقی و برخی هیبریدی‌ها، راننده می‌تواند شدت ترمز احیاکننده را تنظیم کند. سطوح بالاتر احیاکنندگی باعث کند شدن سریع‌تر خودرو هنگام برداشتن پا از روی پدال گاز و بازیابی انرژی بیشتری می‌شود، در حالی که سطوح پایین‌تر، رانندگی شبیه به خودروهای بنزینی (Glide) را فراهم می‌کنند. این تنظیمات معمولاً از طریق حالت‌های رانندگی، شیفترهای پشت فرمان یا منوی سیستم اطلاعات و سرگرمی قابل دسترسی هستند.
ترکیب با ترمزهای اصطکاکی
با وجود کارآمدی ترمز احیاکننده، ترمزهای اصطکاکی همچنان برای توقف‌های اضطراری، توقف کامل خودرو در سرعت‌های پایین، و حفظ پایداری در شرایط خاص (مانند ترمزگیری شدید در پیچ‌ها) ضروری هستند. سیستم کنترل خودرو (VCU) به صورت هوشمند ترمز احیاکننده و ترمز اصطکاکی را با هم ترکیب می‌کند تا حداکثر بازیابی انرژی و در عین حال، ایمنی و نیروی توقف کافی را فراهم کند.
ترمز احیاکننده در خودروهای برقی و هیبریدی در ایران
ترمز احیاکننده یک قابلیت استاندارد و مهم در تمام خودروهای برقی و هیبریدی وارداتی به ایران است. استفاده از این سیستم در شرایط رانندگی ایران، به‌خصوص در ترافیک سنگین شهری (مانند تهران و سایر کلان‌شهرها) با توقف و حرکت‌های مکرر، می‌تواند به طور قابل توجهی مصرف انرژی را کاهش داده و برد پیمایش واقعی خودروی برقی را در این شرایط بهبود بخشد. همچنین در مسیرهای کوهستانی و سرازیری‌های طولانی، امکان بازیابی بخش قابل توجهی از انرژی جنبشی وجود دارد. شناخت نحوه عملکرد و پتانسیل‌های ترمز احیاکننده و استفاده مؤثر از آن، برای مالکان خودروهای برقی در ایران امری ضروری است و می‌تواند به افزایش برد روزمره و کاهش هزینه‌های نگهداری (تعویض دیرتر لنت ترمز) کمک کند.
نتیجه‌گیری
ترمز احیاکننده (Regenerative Braking) یک فناوری پیشرفته و اساسی در خودروهای برقی و هیبریدی است که با تبدیل انرژی جنبشی خودرو به انرژی الکتریکی قابل ذخیره‌سازی در باتری، به جای اتلاف آن به صورت گرما، راندمان انرژی را به شکل چشمگیری بهبود می‌بخشد. این سیستم مستقیماً بر افزایش برد پیمایش، کاهش سایش قطعات ترمز و بهبود تجربه رانندگی تأثیر می‌گذارد. ترمز احیاکننده بخشی جدایی‌ناپذیر از قوای محرکه الکتریکی مدرن است و درک نحوه عملکرد و بهره‌گیری مؤثر از آن برای مالکان و علاقه‌مندان به خودروهای برقی و هیبریدی در بازار ایران حائز اهمیت بالایی است.
