Rekuperáció: hogyan tölti vissza a fékezés az akkumulátort a hibrid és elektromos autóban?

Rekuperáció alatt azt értjük, hogy a hibrid és elektromos autó a fékezés és a lassulás energiáját nem hővé alakítja és pazarolja el, hanem visszatölti az akkumulátorba. A villanymotor ilyenkor generátorként dolgozik. Megnézzük, hogyan lesz a fékezésből áram, miért kopik lassabban a fékbetét, és mit jelent az egypedálos vezetés.

Hogyan tölti vissza a fékezés az akkumulátort?

A rekuperáció nem old meg minden fékezést. Erős, hirtelen lassításnál a generátor egyedül nem tud elég féket kifejteni, ezért ilyenkor a hagyományos, súrlódó fék is bekapcsol. A legtöbb hibrid és elektromos autóban a fékpedál első szakasza még a rekuperációt vezérli, és csak erősebb nyomásra kap bele a tárcsafék. Ezt hívják kevert vagy blended fékrendszernek, és a vezérlő elektronika úgy hangolja össze a kettőt, hogy a sofőr ebből semmit ne érezzen. A lényeg, hogy normál, előrelátó városi közlekedésben a lassítások nagy részét a villanymotor intézi el, a súrlódó fékre csak ritkán van szükség.

A villanymotor mint generátor: mi történik közben?

A villanymotor és a generátor fizikailag ugyanaz a gép, csak a működés iránya fordított. Hajtáskor áramot vezetünk a tekercsekbe, ez mágneses mezőt kelt, ami megforgatja a rotort. Rekuperációkor viszont a kerekek forgatják a rotort, a mozgó mágneses mező pedig áramot indukál a tekercsekben. Ez a váltakozó áram a teljesítményelektronikán, az inverteren keresztül jut az akkumulátorhoz, amely egyenárammal tölthető, ezért az inverter egyben egyenirányítóként is dolgozik. Az egész folyamat elektronikusan vezérelt, a rendszer pillanatról pillanatra szabályozza, mekkora ellenállást, azaz mekkora fékerőt fejtsen ki a motor. A lényeg, hogy semmi új alkatrész nem kell hozzá: ugyanaz a tekercs és rotor működik motorként és generátorként, csak az áram iránya fordul meg.

A visszatáplált energia mennyisége attól függ, milyen gyorsan és mekkora tömeget lassítunk. Egy nehéz elektromos autó nagyobb lendülettel gördül, így hosszú lejtőn vagy autópálya-lassításkor tekintélyes energiát tud visszanyerni. A rendszer viszont korlátozott: a motor és az inverter csak adott teljesítményig terhelhető, az akkumulátor pedig csak adott ütemben fogad be töltést. Ezért erős fékezésnél a felesleget a súrlódó fék nyeli el hő formájában. A modern autók kijelzőjén sokszor látszik egy teljesítménymutató, amely megmutatja, épp mennyi energiát tölt vissza a rendszer, ez segít rászokni a takarékosabb vezetésre.

Mennyi energiát nyerünk vissza valójában?

Az energia-visszanyerés a városi, sok megállással tarkított közlekedésben a leghatékonyabb, itt a hatótáv érezhető része a rekuperációból jön össze. Autópályán, ahol ritkán lassítunk, sokkal kevesebb energia nyerhető vissza, mert egyenletes tempónál nincs mit visszatölteni. Fontos érteni, hogy a rekuperáció nem termel energiát a semmiből: csak a gyorsításkor már befektetett energia egy részét adja vissza, a súrlódási, légellenállási és hőveszteségeket nem tudja pótolni. Ezért a városi menetfogyasztás elektromos autónál gyakran alacsonyabb, mint az autópályás, ami a hagyományos, benzines autóknál éppen fordítva van. Ezt a folyamatot a vezérlő úgy adagolja, hogy a lassulás egyenletes és kiszámítható legyen, és ne rántsa meg az utasteret.

Az energia-visszanyerés hatásfokát több tényező rontja. Hideg akkumulátor lassabban fogad töltést, ezért télen, indulás után a rekuperáció gyengébb, amíg a hőmérséklet-szabályozás fel nem melegíti a csomagot. Ha az akkumulátor majdnem tele van, például egy hegy tetején teljes töltéssel indulva, a rendszer nem tud hová tölteni, és korlátozza vagy kikapcsolja a rekuperációt, ilyenkor a súrlódó fékre kell hagyatkozni. Csúszós úton szintén visszafogja a rendszer a visszatöltést, mert az egyik tengelyre ható erős motorfék megcsúsztathatná a kereket, ezt a menetstabilizátor felügyeli. Ezért érzi a sofőr azt, hogy az autó magától, finoman lassul, amint leveszi a lábát a gázpedálról.

Miért kopik lassabban a fékbetét és a féktárcsa?

Mivel a lassítások nagy részét a regeneratív fékezés, vagyis a villanymotor intézi, a súrlódó fékbetét és a féktárcsa jóval ritkábban dolgozik, ezért sokkal lassabban kopik, mint egy hagyományos autóban. Sok elektromos és hibrid autóban a fékbetét kétszer-háromszor annyi ideig kitart, nem ritka, hogy 100 000 kilométer felett is bőven van még rajta anyag. A tárcsafék jellemzően csak erős lassításnál, alacsony akkufeszültségnél, vagy amikor a rekuperáció korlátozott, kap igazán bele. Ez a mérsékelt igénybevétel a kopás szempontjából jó hír, és a pénztárcának is kedvez. Ez az oka annak is, hogy a városi, sok lassítással járó közlekedésben a hatótáv sokszor kedvezőbb, mint a folyamatos autópályázásnál.

Van azonban egy fonákja is: a keveset használt féktárcsa berozsdásodhat, mert a súrlódó fék nem tisztítja le magát rendszeresen. A tárcsán korróziós réteg, a betét és a tárcsa között pedig lerakódás alakulhat ki, ami akadó fékhez, berágódott betéthez vagy egyenetlen fékezéshez vezet. Ezért érdemes időnként tudatosan, erősebben ráfékezni, hogy a betét lecsiszolja a rozsdát a tárcsáról. Nedves, sós téli úton ez fokozottan igaz. A ritka használat miatt a féknyereg vezetőcsapja is beszorulhat, ezért a fék éves átvizsgálása elektromos autónál is indokolt, még ha a betét nem is fogyott el.

Mit jelent az egypedálos vezetés?

Az egypedálos vezetés azt jelenti, hogy erős rekuperációs beállításnál a gázpedál felengedésekor az autó annyira határozottan lassul, hogy a legtöbb helyzetben nincs szükség a fékpedálra. A gáz nyomásával gyorsít, felengedésével lassít és akár meg is áll, ezért egy pedállal irányítható a tempó nagy része. A rendszer sok autóban a teljes megállásig fékez, és ott is tartja a kocsit, más modelleknél csak lassú kúszásig fékez. A lassítás energiája közben árammá alakul, tehát az egypedálos vezetés egyben a leghatékonyabb rekuperációs üzemmód is. A gyakorlatban ez azt jelenti, hogy egy fékbetét-garnitúra élettartama alatt a rekuperáció akár többszörös lassítást végez el, mint a súrlódó fék.

Az egypedálos vezetéshez hozzá kell szokni, de sokan pár nap után nem is akarnak visszatérni a régi módszerhez. A tempó adagolása finomabb, a városban kevesebb pedálváltás kell, és a fékbetét is kevesebbet dolgozik. Fontos tudni, hogy a legtöbb autó ilyenkor is felkapcsolja a féklámpát, amikor a rekuperáció elég erősen lassít, tehát a mögöttünk érkező látja a lassulást. Vészhelyzetben továbbra is a fékpedál a leggyorsabb és legerősebb, az egypedálos mód nem helyettesíti a féket, csak a mindennapi, előrelátó lassításokat teszi kényelmesebbé és takarékosabbá. Ezért az elektromos autó fékrendszerének nem a kopás, hanem éppen a keveset használt alkatrészek beragadása a jellemző gyengéje.

Rekuperációs fokozatok, B állás és a lapátok

A legtöbb hibrid és elektromos autóban a rekuperáció erőssége állítható. Sok modellen a kormány mögötti lapátokkal fokozatonként lehet erősíteni vagy gyengíteni a motorféket, máshol menüből választható a szint, vagy egy külön B fokozat kapcsolható be a hagyományos D helyett. A B állás erősebb visszatöltést és határozottabb lassulást ad, ami hasznos hosszú lejtőn, ahol a súrlódó fék egyébként túlmelegedne. Gyengébb fokozatban az autó inkább kigurul, ami autópályán, egyenletes tempónál kényelmesebb, és nem rántja meg a menetet feleslegesen. A rendszer eközben a legnagyobb visszatöltésre törekszik, amíg az akku és a tapadás engedi, és csak utána nyúl a súrlódó fékhez.

Nincs egyetlen helyes beállítás, a fokozatot a helyzethez érdemes igazítani. Városban az erős rekuperáció vagy az egypedálos mód a takarékos, mert sok a lassítás. Autópályán a kigurulós, gyenge fokozat jobb, mert a lendület megtartása kevesebb energiát emészt, mint ha lassítanánk, majd újra gyorsítanánk. Hosszú lejtőn a B állás vagy a legerősebb fokozat kíméli a féket. Érdemes kipróbálni a szinteket, és megfigyelni a kijelzőn, mikor mennyit tölt vissza a rendszer, mert ez segít megtalálni az adott útra a leggazdaságosabb módot. Emiatt egy begyakorolt sofőr a városban szinte alig érinti a fékpedált, mégis simán és pontosan adagolja a lassulást.

A súrlódó fék így is karbantartást kér: tájékoztató árak

Bár a fékbetét lassabban kopik, a súrlódó fékrendszer az elektromos autóban is karbantartást igényel. A fékfolyadék ugyanúgy nedvszívó, ezért kétévente cserélni kell, ez tájékoztató jelleggel 15 000-30 000 forint. A ritkán használt féktárcsák rozsdásodása miatt gyakran nem a kopás, hanem a korrózió miatt kell tárcsát, betétet cserélni: egy tengelyre a betét- és tárcsacsere autótól függően 40 000-120 000 forint körül alakul. A féknyergek megszorulása, a vezetőcsapok kenése, tisztítása szintén visszatérő tétel, mert a keveset dolgozó nyereg könnyebben beragad. Sok modellen ez a beállítás a kikapcsolás után is megmarad, más autók viszont minden indításnál a gyári alapfokozatra állnak vissza.

A rekuperációs rendszer maga ritkán romlik el, mert kevés a kopó alkatrésze, de a hozzá tartozó nagyfeszültségű részek javítása szakértelmet és megfelelő végzettséget kíván. Ha csökken a rekuperáció, azt sokszor nem hiba, hanem a hideg vagy a majdnem tele akkumulátor okozza, ezt nem kell javítani. Valódi hibára utal, ha figyelmeztető lámpa gyullad ki, ha a fékpedál érzése megváltozik, ha a lassítás rángat, vagy zajossá válik. A 12 voltos segédakkumulátor gyengülése is okozhat furcsa fékviselkedést, ezért egy éves fékátvizsgálás elektromos autónál is megtérül. Érdemes tehát nem egyetlen fix szintet keresni, hanem az útviszonyokhoz igazítani, ahogy a hagyományos autóban is másképp gurulunk városban és pályán.

Mikor forduljon szervizhez?

Vigye szervizbe az autót, ha a műszerfalon fék- vagy hajtáslánc-figyelmeztetés jelenik meg, ha a rekuperáció tartósan, hideg és teli akku nélkül is gyenge, vagy ha a fékpedál puha, szivacsos, esetleg mélyre süllyed. Ugyancsak indok a szervizre, ha a fék csikorog, súrlódik, rángat, vagy ha az autó fékezéskor félrehúz, mert ez akadó nyeregre, rozsdás tárcsára utalhat. Az elektromos és hibrid autó fékrendszere a rekuperáció miatt máshogy viselkedik, ezért a hibát érdemes olyan szervizzel megnézetni, amelyik ismeri ezeket a rendszereket. Egy jó szerviznek meg kell tudnia különböztetni a rekuperáció normál, hőmérséklettől függő ingadozását a tényleges fék- vagy elektronikai hibától.

Az éves vagy szervizintervallum szerinti átvizsgálást elektromos autónál se hagyja ki, még ha a fékbetét jó állapotú is. Ilyenkor a szerelő megtisztítja és megkeni a féknyergeket, ellenőrzi a tárcsák rozsdásodását, a fékfolyadék állapotát és a 12 voltos akkumulátort. Sok kellemetlen, beragadt fék elkerülhető azzal, hogy a keveset dolgozó alkatrészeket időben átnézik. Budapesti szervizként a hibrid és elektromos autók fékrendszerét is átvizsgáljuk, és megmondjuk, mi az, ami a rekuperáció miatt csak koszos vagy rozsdás, és mi az, amit valóban cserélni kell. Ez az átvizsgálás jellemzően rövid, mégis megelőzi a legtöbb bosszantó, beragadt nyeregből eredő fékhibát, ami télen a leggyakoribb.