電動車煞車回充的優勢

  

車輛在遇到彎道時,需先減速入彎,再加速出彎。一般的駕駛者大多會利用煞車來消耗引擎所產生的動能,要出彎時再補油門添加能量輸出;但這無疑是一種能量的浪費,藉由煞車能量來抵消引擎輸出能量這是一種相減的模式。因此高階的駕駛此時會利用退檔的方式將引擎轉速變換為扭力,保存動力能量,出彎時再進檔,將之前所保存的扭力能量再次轉換為速度輸出;但這種技術的掌控是十分困難的,而且仍有可能需要煞車來協助控制,不免還是會有些能量的消耗。 

 

但這現象到了電動車系統中就完全改觀了,這一切要歸功於馬達系統。引擎系統是個單方向工作的機械結構,前進與後退的變換需要依靠變速箱輔助。然而馬達本身就可以順、逆時鐘旋轉,來達到前進及後退的功能;而且除了作為動力能量來源外,還能反向當個動能回收系統的四象限操作系統。馬達與發電機其實就是一體兩面的,雖然在結構設計上會有些許差異,但那也只是造成轉換時的效益差異,而不會影響其運作功能。將馬達系統發揮到極致,則車輛跟本不需要在額外安裝煞車系統,完全可用單一馬達取代。當減速幅度不大時,僅需將馬達轉換成發電機運作,此時只需要控制發電能量的大小就可以調配煞車效果,而且煞車動能完全沒有浪費,可藉由發電機轉換為電能回存於電池系統中。若減速的幅度增大時,馬達甚至可灌入反向電能來抑制動能輸出;以簡單的例子來說,相當於讓馬達反轉,但這種方式也是讓能量互相抵消模式,沒有能量回充的效果。

四象限  

 

這種煞車回充的功能運用在混合動力(Hybrid)車款也十分有效,即便馬達在Hybrid車款僅是個輔助的角色,而非主要動力來源。由於傳統引擎要產生動力需要先將燃油注入封閉空間內,加壓點火產生爆炸,使活塞受力產生上下移動,使用活塞運動力去推動龐大的曲軸,再經由飛輪及齒輪箱等傳輸機構將動力連結到驅動軸旋轉,最後才傳到輪胎;因此要藉由引擎獲得動力需要耗費較長的時間,而馬達則不用只需要輸入電流就可以直接轉換為轉矩輸出,供應動力。這瞬間的能量供給能力,讓馬達的瞬間加速能力優於傳統引擎結構;若再配合煞車回充系統與超級電容的應用,引導煞車時所儲存的電能於出彎道時,一併供給於馬達使用,瞬間大量釋放能量,將使得電動車在彎道上的表現遠遠優於純引擎車輛。

 馬達方塊圖

這優勢充份的展現在賽車場上,於2013年Le Mans耐久賽事上,Audi就是搭載油電複合動力(Hybrid drive)的全新R18 e-tron quattro一舉奪冠。最主要的原因在於馬達能提供的較大的瞬間扭力輸出,改善引擎加速時間,並配合車輛內置的電力系統,回收煞車動力能量轉換成電力儲存,達到最有效的車輛動能管理。這些巧妙的安排,都是24小時耐久賽中的關鍵致勝因素。

audi  

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