تستغل السيارات الكهربائية والهجينة الطاقة الناتجة عن توقف السيارة أو تباطؤ حركتها (طاقة الكبح) وعوضاً عن فقدان هذه الطاقة فهي تقوم بجمعها وتخزينها في بطارية السيارة لتحويلها إلى طاقة حركية لاحقاً. كما يعد نظام الكبح المتجدد في السيارات من أحدث التقنيات المستخدمة في مجال استغلال الطاقة الحركية الضائعة في تشغيل السيارة، وإن قمت بقيادة سيارة هجينة أم كهربائية ستجد هذه الخاصية فيها بلا شك عند مقارنة السيارات الكهربائية والهايبرد ولاكتشاف المزيد حول نظام الكبح المتجدد تصفح مقالنا.
نظام الكبح المتجدد
إن نظام الكبح المتجدد أو الكبح المسترد (Engine Braking) هو الطريقة المثالية لاستغلال الطاقة المهدرة والناتجة عن عملية الكبح أو الفرملة في السيارات الكهربائية والهجينة وتخزينها في البطاريات لحين الحاجة.
عندما تقود سيارتك وتلجأ للضغط على دواسة الفرامل للتوقف أو إبطاء السيارة فإنها تتباطأ فعلاً لكن تتولد لديك طاقة مهدرة بسبب تحويل الزخم من طاقة حركية إلى طاقة حرارية نتيجة الاحتكاك. للأسف، يتم إهدار هذه الطاقة الحرارية دون استغلال أو استفادة، وهنا فكر منتجو السيارات الكهربائية: لماذا لا نستغل هذه الطاقة الحرارية المهدرة أثناء الفرملة أو الكبح؟
ليتم استغلال الطاقة المهدرة بأفضل شكل ممكن في السيارات الكهربائية والهجينة، يتحول الموتور الكهربائي (Electric Motor) من منتج للطاقة الحركية المرسلة إلى العجلات إلى مولد طاقة عن طريق عملية قلب الأقطاب بأمر من كمبيوتر السيارة أو وحدة التحكم المركزية ليبدأ نظام الكبح المتجدد بالعمل وتخزين الطاقة في بطارية السيارة لاستخدامها في وقت آخر.
عندما تستخدم السيارة نظام الكبح التجديدي للفرامل فإنها تتوقف عن استخدام نظام الفرامل العادي وهذا ما يخفف الضغط على مكابح السيارات الكهربائية والهايبرد وبالتالي تقليل تكاليف الصيانة وكفاءة أعلى في القيادة وتأخر في عمر تآكل الفرامل. كما تخفف تقنية الكبح التجديدي من ارتفاع حرارة المكابح في السيارة عبر استغلال الطاقة المهدرة في إنتاج طاقة جديدة او تخزينها.
نظام الكبح المتجدد في السيارات الهجينة
يتحول الموتور الكهربائي في سيارات الهايبرد إلى مولد طاقة يخزن الطاقة الحركية المهدرة بنسب متفاوتة، وتتميز سيارات تويوتا هايبرد بقدرتها على استرداد 60-70% من الطاقة المفقودة عبر نظام الكبح المتجدد في السيارات الهجينة بفضل البطاريات المخزنة للطاقة.
يتشابه نظام الكبح التجديدي في سيارات الكهرباء والهايبرد بشدة، بل إنه يتبع مبدأ العمل ذاته، لكن قد تختلف نسبة الطاقة المستردة حسب نوع السيارة والشركة وقدرة البطارية وسرعتها في تخزين هذه الطاقة.
يساعد نظام الكبح المتجدد في السيارة على إطالة عمر الفرامل لفترة طويلة جداً تمتد الى سنوات دون اهتراء أو تلف، وهذه أبرز ميزات نظام الكبح المسترد. مثال على ذلك، لا يحتاج أصحاب السيارات الكهربائية أو الهايبرد الى تغيير فرامل السيارة بشكل مستمر مثل سيارة تويوتا بريوس القابلة للشحن.
نظام الكبح المتجدد في السيارات الكهربائية
أثبت نظام الكبح المتجدد نجاحه في توفير الطاقة وتخزينها في السيارات التي تعمل بالكهرباء، فهو يخزن الطاقة المهدرة في الحركة والتوقف للاستخدام في وقت آخر عبر تخزينها في بطاريات السيارة، وهو ذاته النظام المستخدم في السيارات الهجينة.
كيف تتباطأ السيارات الكهربائية؟
في سيارات البنزين تتباطأ المركبة بشكل تدريجي عند إزالة القدم عن دواسة الوقود، لكن في السيارات الكهربائية تتباطأ المركبة بشكل سريع جداً عند إزالة القدم عن دواسة الوقود وتسمى هذه العملية الجر المغناطيسي (Magnetic Drag) وهي التي تساعد نظام الكبح المتجدد في السيارات الكهربائية على العمل بكفاءة وتخزين الطاقة بالبطارية.
من المهم معرفة أن البطاريات الكهربائية تمتلك قدرة كبيرة وسريعة على التخلص من الطاقة المخزنة فيها مقارنة مع قدرتها على تخزين الطاقة والاحتفاظ بها، فربما تعتقد أن عمليات تخزين الطاقة في نظام الكبح المتجدد في السيارة تجري بسرعة لكن في الواقع هي بطيئة.
لماذا لا تحتاج السيارات الكهربائية الى استبدال الفرامل بكثرة؟
تعتمد السيارات الكهربائية على نظام الكبح التجديدي وعند تباطؤ السيارة لا داعي للضغط على الفرامل مباشرةً وبمجرد إزالة الضغط عن دواسة البنزين فإن المركبة تتباطأ بسرعة وتجد نفسك لا تحتاج الى استعمال الفرامل أو البريك بكثرة.
لنعطيك مثالاً على الموضوع، صرح إيلون ماسك رئيس شركة تسلا الأمريكية للسيارات بأن فرامل تسلا تمتاز بعمرها الطويل ولا تحتاج إلى تغييرها لسنوات طويلة جداً والسبب أن السيارة تتباطأ بذكاء وسرعة دون ضغط كبير على الفرامل على عكس سيارات البنزين.
مزايا نظام الكبح المتجدد
هناك الكثير من الفوائد والمزايا التي يختبرها أصحاب سيارات نظام الكبح التجديدي الهايبرد أو الكهربائية مثل:
- توفير الطاقة واستهلاك أقل للكهرباء في سيارات الكهرباء أو البنزين في الهايبرد
- إطالة عمر المكابح لفترات طويلة تمتد إلى سنوات أو عند وصول المسافة المقطوعة في السيارة إلى 100,000 كم وأكثر
- إمكانية قطع مسافات أكبر عند القيادة على المرتفعات والمنخفضات إذ إن خاصية الكبح التجديدي تخزن الطاقة المهدرة عند صعود المرتفعات وتستخدمها عند الهبوط
- تقنية جديدة توفر تكاليف الصيانة والإصلاح إن تم التعامل معهاً جيداً عبر اتباع أساليب قيادة جيدة وصحيحة
عيوب نظام الكبح المسترد
بالرغم من مزاياه الكثيرة إلا أن سيارات الكبح المتجدد تختبر بعض المشاكل مثل:
- تأخر الاستجابة لأوامر السائق عند الضغط على دواسة البنزين
- تتغير الفرامل تلقائياً في سيارات الكبح المتجدد حسب قوة الضغط على دواسة البريك
- محدودية عزم الدوران بسبب ارتباطه بقوة المولد الكهربائي
- محدودية تخزين الطاقة في البطارية، فإن وصلت نسبة التخزين إلى 100% لن تتمكن من تخزين المزيد منها وبالتالي أنت مضطر إلى إهدار بعض الطاقة
- كلفة عالية عند الصيانة والإصلاح
نتمنى أن تكون قد استفدت من معلوماتنا القيمة حول نظام الكبح المتجدد ومبدأ عمله في سيارات الكهرباء والهايبرد، وهو من أحدث أنظمة السيارات التي تستخدم في العصر الحديث. لم ننته بعد، ونشجعك على قراءة مقالات مدونة دوبيزل للسيارات واكتشاف المزيد من المعلومات القيمة والمفيدة لكل ما يخص قطاع السيارات في الإمارات.
