Как считают специалисты, рекуперация энергии, замедление и торможение в электромобиле предъявляют особые требования к шасси. Инженеры Porsche Group работают над новой концепцией распределения тормозного усилия.
Дело в том, что тяговые батареи делают электромобили тяжелее, но, с другой стороны, эти машины часто демонстрируют высокую динамику движения. Столкновение этих факторов требует по-настоящему мощного гидравлического колесного тормоза. Однако конструкторы знают, что эффективность торможения влечет за собой потери в дистанции пробега.
Инженеры Porsche обходятся без наращивания размеров тормозной системы благодаря эффекту рекуперации: как только водитель нажимает на педаль тормоза, электродвигатели переключаются в режим генерации энергии. И уже не моторы крутят колеса, а наоборот. Таким образом, тормоз не оказывает отрицательного влияния на запас хода.
Разработчики опытным путем выяснили, что водитель Taycan, например, в повседневных ситуациях в 90% случаев тормозит с помощью рекуперации, без участия гидравлической тормозной системы. Фрикционный тормоз используется только на скоростях ниже 5 км/ч, когда электродвигатели не развивают надлежащую мощность торможения, или же наоборот – на скоростях высоких. В Taycan Turbo S двух секунд торможения достаточно, чтобы выработать электроэнергию для преодоления около 700 метров. В целом рекуперация увеличивает дальность до 30 процентов.
Одной из основных технических проблем при разработке шасси для аккумуляторных электромобилей (BEV) является объединение рекуперативного и гидравлического торможения. Обеспечение плавного перехода предъявляет высокие требования к технологии, поскольку тормозные системы работают по-разному: в то время как электрический двигатель всегда обеспечивает одинаковый тормозной момент, крутящий момент от его гидравлического аналога может каждый раз меняться из-за воздействий окружающей среды, таких как температура и влажность. Поэтому может случиться так, что мощность гидравлического торможения будет отличаться от мощности электрического торможения в точке перехода. Водитель будет ощущать это как толчок.
Инженерам Porsche удалось разработать алгоритмы, которые предотвращают толчки. Электроника оценивает, какую мощность будет выдавать гидравлическая система при замедлении автомобиля, и включает ее точно так, чтобы переход в режим рекуперации оставался плавным.
В транспортных средствах мощность торможения обычно распределяется неравномерно: две трети обеспечивает передняя ось, одну треть – задняя ось. То же соотношение применимо и к электрической системе. Этот потенциал можно использовать, изменяя распределение тормозного усилия между осями. Одним из решений могло бы стать использование двух алгоритмов, работающих одновременно: первый анализировал бы дорожную ситуацию и предлагал «коридор», в котором тормозное усилие оптимально распределяется между передней и задней осями, а второй отвечал бы за распределение, которое соответствует текущей дорожной ситуации. Такое решение гарантировало бы идеальное замедление и принесло бы значительный выигрыш в дальности.
До сих пор тормоз в автомобиле был относительно изолированной системой. В электромобилях это изменилось, потому что в замедлении участвует гораздо больше узлов: трансмиссия, силовая электроника и аккумулятор. Эта особенность требует больше междисциплинарной работы от разработчиков шасси. Технологии компонентов шасси и привода будут продолжать объединяться, подчиняясь единому блоку управления.
Сейчас некоторые производители электромобилей концентрируются на так называемом управлении одной педалью – когда водитель убирает с нее ногу, автомобиль сразу же начинает восстанавливать энергию, а в крайних случаях тормозит так сильно, что загораются стоп-сигналы. Инженеры же Porsche используют движение накатом, что, по их мнению, является более естественным процессом, позволяющим автомобилю катиться без работы двигателя. Рекуперация в этом случае начинается только при нажатии на педаль тормоза.
Еще одним положительным эффектом рекуперации является меньший износ гидравлических тормозов. Для Taycan была разработана функция, позволяющая поддерживать чистоту тормозных дисков. Автомобиль тормозит, используя только гидравлическую систему через равные промежутки времени, чтобы удалить грязь с дисков. Стандарт выбросов, который должен вступить в силу в 2025 году, станет первым случаем, когда будут установлены ограничения на истирание тормозов. Это поставит электромобили, такие как Taycan, который использует рекуперацию девять раз из десяти, когда он тормозит, в хорошую стартовую позицию.
Фото Porsche