Στο περιεχόμενο των φιλοσοφιών των υβριδικών οχημάτων, η έκφραση “ανάκτηση” αναφέρεται στην ανάκτηση της ενέργειας της πέδησης. Στα συμβατικά οχήματα, η περισσότερη από την κινητική ενέργεια μετατρέπεται σε θερμότητα και έτσι, σαν κανόνας, παραμένει αχρησιμοποίητη.

Με κατάλληλες υβριδικές διατάξεις, από την άλλη πλευρά, υπάρχει η πιθανότητα να επιστραφεί κάποια από αυτή την ενέργεια μέσω του ηλεκτρικού κινητήρα. Η ενέργεια η οποία απελευθερώνεται στην επιβράδυνση της πέδησης μετατρέπεται σε ηλεκτρική και τροφοδοτείται στην μπαταρία.

Ο ηλεκτρικός κινητήρας ο οποίος εξασφαλίζει την προώθηση του οχήματος στις άλλες λειτουργίες οδήγησης λειτουργεί τώρα παραγωγικά. Η διάταξη του ηλεκτρικού μοτέρ πίσω από το κιβώτιο ταχυτήτων (απ’ ευθείας στην κίνηση) αποτρέπει οποιεσδήποτε απώλειες στην αποδοτικότητα της τροφοδοσίας της μετάδοσης κίνησης. Καθώς εξελίσσεται το ταξίδι, η ενέργεια μπορεί να διατεθεί πάλι στο σύστημα.

Όμως, είναι αδύνατον να χρησιμοποιηθεί όλη η ενέργεια η οποία απελευθερώνεται, καθώς η ταχύτητα κίνησης μειώνεται επίσης με μεταβλητές όπως η αντίσταση κύλισης και η αεροδυναμική οπισθέλκουσα οι οποίες δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν.

Η πολλαπλή μετατροπή και οι αντίστοιχες απώλειες στην αποδοτικότητα σημαίνουν επίσης ότι τμήματα της ενέργειας χάνονται στην διαδρομή από τον ηλεκτρικό κινητήρα προς την τροφοδοσία της μπαταρίας. Όπως με την περίπτωση των άλλων στρατηγικών, μία κύρια επιρροή στην χρήση της ανάκτησης είναι οι τιμές της κατάστασης του συστήματος.

Για παράδειγμα, δεν πραγματοποιείται ανάκτηση εάν ο συσσωρευτής της ενέργειας είναι πλήρης. Για να χρησιμοποιηθεί αποτελεσματικά αυτή η στρατηγική, θα πρέπει να διατίθεται ένας κατάλληλος ηλεκτρικός κινητήρας καθώς επίσης και ένας κατάλληλος συσσωρευτής ενέργειας. Μία άλλη απαίτηση είναι η υψηλής απόδοσης ρύθμιση της διαχείρισης της ενέργειας η οποία επιτρέπει την εκμετάλλευση της ανακτώμενης ενέργειας.

Μεταβλητές εισόδου και μεταβλητές εξόδου στο υβριδικό σύστημα

Στην συνέχεια δίνεται ένα παράδειγμα για να κατανοήσει κάποιος πως λειτουργεί το σύστημα ανάκτησης ενέργειας από την πέδηση (αναγεννητική πέδηση) και πως αυτό μπορεί να βελτιώσει την αποδοτικότητα της ενέργειας ενός υβριδικού αυτοκινήτου. Όπως αναφέρθηκε η αρχή λειτουργίας των αναγεννητικών φρένων είναι η μετατροπή της απώλειας της κινητικής ενέργειας του αυτοκινήτου κατά τη διάρκεια της πέδησης σε ηλεκτρική ενέργεια που αποθηκεύεται μέσα σε επαναφορτιζόμενες μπαταρίες.

Σε αυτό το παράδειγμα που μπορείτε να το πραγματοποιήσετε πειραματικά:

• Xρησιμοποιήστε ένα περιστρεφόμενο βολάν για να κινήσετε ένα μοτέρ για να παράγετε ηλεκτρισμό. (Ο ηλεκτρισμός που παράγεται χρησιμοποιείται για να ανάψει μερικούς λαμπτήρες)
• Δείτε πως αυτό βοηθά για να επιβραδυνθεί το βολάν
• Συγκρίνετε τα εξαρτήματα της πειραματικής εγκατάστασης με εκείνη των αναγεννητικών φρένων και
• Εξηγήσετε την αλληλο-μετατροπή της ενέργειας και πως ένα μοτέρ μπορεί να χρησιμοποιηθεί σαν γεννήτρια ηλεκτρισμού.

Εξαρτήματα που απαιτούνται για το πείραμα:
Διάταξη: Βολάν, λαμπτήρες φωτισμού, ελαστικός ιμάντας, τροφοδοσία ρεύματος, μοτέρ 12 V και διακόπτης 2 κατευθύνσεων.

1. Εγκαταστήστε την διάταξη όπως υποδεικνύεται στο Σχήμα 2.11. Εξασφαλίστε ότι το κύκλωμα είναι συνδεδεμένο σωστά Σχήμα 2.12.
2. Γυρίστε τον διακόπτη στη θέση Α και ρυθμίστε την τάση τροφοδοσίας στα 10 V. Περιμένετε μέχρι το βολάν να φθάσει σε μία σταθερή περιστροφή.
3. Γυρίστε τον διακόπτη στη θέση Β για να αποσυνδέσετε το μοτέρ από την τροφοδοσία ρεύματος. Ξεκινήστε αμέσως την χρονομέτρηση, περιμένετε μέχρι το βολάν να σταματήσει τελείως και κατόπιν καταγράψτε τον χρόνο που πέρασε.
4. Επαναλάβατε το βήμα 2, αλλά αυτή τη φορά γυρίστε τον διακόπτη στη θέση C αντί για την B έτσι ώστε το περιστρεφόμενο μοτέρ να είναι συνδεδεμένο με τους λαμπτήρες φωτισμού. Αρχίστε αμέσως την χρονομέτρηση.
5. Καταγράψτε τον χρόνο που απαιτείται μέχρι να σταματήσει τελείως το βολάν. Σημειώστε την αλλαγή της φωτεινότητας των λαμπτήρων φωτισμού.
6. Καταγράψτε σε ένα φύλλο εργασίας τις παρατηρήσεις σας. Συγκρίνατε τις λειτουργίες των εξαρτημάτων της εγκατάστασης με εκείνες των αναγεννητικών φρένων.

Σχήμα 2.12: Επίδειξη του αναγεννητικού φρένου

Σχήμα 2.13: Κύκλωμα της εγκατάστασης

Το ηλεκτρικό μοτέρ πραγματοποιεί δύο λειτουργίες στο πείραμα. Πρώτον, το μοτέρ χρησιμοποιείται για να περιστρέψει το βολάν. Κατόπιν, όταν ο διακόπτης είναι γυρισμένος στη θέση C, το μοτέρ είναι αποσυνδεδεμένο από την τροφοδοσία ρεύματος και το κινούμενο βολάν περιστρέφει τον άξονα του μοτέρ, παράγοντας ηλεκτρισμό για τους λαμπτήρες φωτισμού. Έτσι το μοτέρ πραγματοποιεί δύο λειτουργίες, εκείνη ενός μοτέρ και εκείνη μίας γεννήτριας. Οι εργασίες ενός μοτέρ και μίας γεννήτριας θα επανεξεταστούν τώρα για να δούμε πώς συμβαίνει αυτό.

Τα σχήματα 2.14 και 2.15 δείχνουν το κύκλωμα με μία απλοποιημένη έκδοση της κατασκευής του μοτέρ συνεχούς ρεύματος DC.

Σχεδιάστε βέλη στο διάγραμμα για να δείξετε την αρχική κατεύθυνση της ροής του ρεύματος και την κατεύθυνση της κίνησης του πηνίου όταν ο διακόπτης είναι γυρισμένος στη θέση Α.

1. Ποια είναι η λειτουργία του μοτέρ τώρα; Εξηγήστε την αλλαγή της ενέργειας.
2. Εάν ο διακόπτης γυρίσει στο C όταν το βολάν βρίσκεται σε σταθερή περιστροφή, θα υπάρχει οποιοδήποτε ρεύμα να περνά μέσα στο πηνίο; Εάν ναι, σχεδιάστε βέλη επάνω στο άλλο διάγραμμα για να δείξετε την κατεύθυνση κίνησης του πηνίου, την κατεύθυνση του ρεύματος και την δύναμη που αντιμετωπίζει το πηνίο.
3. Ποια είναι η λειτουργία του μοτέρ τώρα; Εξηγήστε την αλλαγή της ενέργειας.

Δείτε στα σχετικά video, πως μπορείτε να κάνετε και εσείς με απλά υλικά ένα απλό ηλεκτρικό μοτέρ.

Σχήμα 2.14: Κύκλωμα με τον διακόπτη στο Α.

Σχήμα 2.15: Κύκλωμα με τον διακόπτη στο C.

Τομή από υβριδικό-ηλεκτρικό μοτέρ της Ford

Άποψη από διάφορες διατάξεις υβριδικών ηλεκτρικών μοτέρ