Dans un
article précédent sur un système de refroidissement des freins à fluide, j'ai décrit la situation actuelle aujourd'hui. Si nous considérons ce système dans le cadre de l'ICE classique, le développement ici est très limité, mais avec l'avènement d'une puissance de freinage supplémentaire dans la voiture - récupération dans les voitures hybrides et électriques, la situation peut changer.
La récupération effectue la majeure partie du travail des mécanismes de freinage à faibles et moyennes charges. Ce n'est un secret pour personne que la ressource en plaquettes de frein sur les véhicules électriques est presque deux fois plus élevée selon les règles de service.
Il semblerait, pourquoi alors à un véhicule électrique de refroidissement liquide? Ceci est en surpoids et risque de fuite de fluide! De telles lacunes, en général, ont déterminé le sort de ce système dans le passé pour la production en série de voitures, mais dans le cas d'une voiture hybride électrique, des facteurs supplémentaires apparaissent.
La première, et probablement la principale , est la possibilité de générer de la chaleur lors du freinage et de l'utiliser pour chauffer l'habitacle (sans pour autant la dissiper dans l'environnement).
Bien sûr, cela ne résoudra pas le problème du chauffage complet de la cabine, mais réduira les coûts énergétiques de la source d'alimentation principale. Même sur les véhicules hybrides, la possibilité de générer de la chaleur supplémentaire permettra d'économiser du carburant. Les moteurs hybrides pendant le fonctionnement intermittent ont le temps de «refroidir» pendant le fonctionnement du moteur électrique - en conséquence, du carburant supplémentaire est dépensé pour atteindre la température de fonctionnement.
Ce n'est pas un hasard si BMW utilise des méthodes de plus en plus sophistiquées pour préserver la chaleur du moteur, et les «rideaux» réglables des entrées d'air avant seront bientôt suivis de revêtements qui transforment le moteur en une sorte de thermos. La diminution de la cylindrée du moteur déplace le problème de "Comment refroidir le moteur?" dans "comment se réchauffer?"
Les accumulateurs de chaleur constituent une option prometteuse pour la conservation de l'énergie. Le problème ici réside principalement dans l'intensité énergétique de l'entraînement et sa masse. S'il existe une source d'énergie supplémentaire pour «charger» cette batterie, la plage d'utilisation de ces appareils peut être élargie.
Dans une voiture électrique, un tel dispositif de stockage de chaleur est plus nécessaire que dans un hybride, et surtout, il y a plus d'espace pour le placement dans une voiture électrique que dans un hybride.
Le coffre avant est bien adapté pour accueillir les "thermos" thermiques. Un tel placement aura des avantages supplémentaires, dont nous parlerons plus tard.
Le deuxième facteur est exactement le contraire - l'utilisation du chauffage lors du stationnement (lorsqu'il est connecté au réseau) freine, pour réduire les coûts énergétiques au début du mouvement. Tout d'abord, pour maintenir la température optimale des roulements de roue dans les roues. En cours de route, cela résoudra le problème de la congélation des tampons sur certaines machines.
Les hybrides PHEV vous permettent désormais de réchauffer la voiture lorsqu'elle est connectée au réseau. Réchauffer l'intérieur est certainement bon, mais réchauffer l'intérieur de la suspension et de la transmission sera une solution encore meilleure pour la fiabilité et la durabilité de la voiture.
Rappelez-vous combien de fois dans les recommandations sur le début du mouvement par temps de gel, ils parlent de «réchauffer les éléments de suspension»? Les hybrides ont la possibilité de réchauffer la suspension, mais dans une voiture électrique, il n'y a pas une telle source en principe. Est-il logique maintenant de supposer que la défaillance de la suspension en hiver sur une voiture électrique n'est pas toujours le mérite de composants de mauvaise qualité et le "syndrome du propriétaire d'une voiture électrique"?
Le troisième facteur est la possibilité d'utiliser des freins à tambour dans une voiture. Cela supprimera le frottement excessif des plaquettes contre le disque de frein, car dans les freins à tambour, il y a toujours un espace entre la surface de freinage et le sabot. L'écologie de l'abrasion des plaquettes sera également au top, car les produits d'abrasion peuvent être partiellement capturés dans le tambour lui-même, ce qui est fondamentalement impossible dans les freins à disque.
Beaucoup pensaient probablement que j'étais trop insouciant sur la question environnementale? Les plaquettes affectent l'environnement et les pneus?
Ici, la réponse sera simple - les pneus sont le "mal" inévitable, sans lequel, en principe, le mouvement est impossible. Les conditions de travail sont différentes, tout comme le résultat. Bien qu'il soit utile de reconnaître que la composition de nombreux pneus est déjà assez «devenue verte» (ce qui, en vérité, a affecté leur durabilité).
C'est-à-dire la température de l'abrasion des patins sur le disque ne laisse tout simplement pas de chance à la formation de composants "respectueux de l'environnement", même si l'on tient compte du fait qu'ils sont "verts" (non à base d'amiante).
Une autre caractéristique utile lors de l'utilisation de freins à tambour est la conservation de l'énergie thermique à l'intérieur du tambour. Le principal inconvénient sera un avantage pour le système liquide. Dans l'ensemble, le «refroidissement liquide» des freins à disque dans les voitures de l'article précédent n'est pas complètement liquide. Il s'agit plutôt d'un facteur de refroidissement supplémentaire pour un disque de frein bien dégonflé. Si des freins à tambour sont utilisés, le processus de refroidissement sera plus fluide.
Le quatrième facteur - en présence de freins à tambour, c'est l'aérodynamique «idéale» du disque. Il n'y a pas besoin de ventilation des freins - vous pouvez fermer la roue avec un capuchon calorifuge continu! Dans ce cas, la «chaleur supplémentaire» ne sera pas superflue pour un système de refroidissement liquide - le chauffage.
Un facteur supplémentaire pour faciliter ces disques sera l'absence de la nécessité de compter les trous de ventilation dans la roue, qui sont des points de résistance réduite, et affectent donc le poids final du produit.
Une roue monolithique est toujours plus solide qu'une roue «qui fuit», par conséquent, elle peut être faite de matériaux moins durables, avec une marge de rigidité structurelle similaire. Dans ce cas, je fais allusion à différents types de plastiques et composites renforcés de fibres de carbone (il en existe déjà à notre époque, mais la charge sur la roue ne permet pas de les rendre assez bon marché en raison de la forme complexe de la production).
Le cinquième facteur est l'utilisation de thermocouples. Comme la chaleur crée une différence de température importante, vous pouvez lentement mais sûrement récupérer une partie de l'énergie en convertissant la chaleur en électricité.
Un exemple simple du fonctionnement d'un générateur de chaleur
Jusqu'à présent, dans la pratique, l'utilisation de la différence de température a été testée par BMW.
Pour le test, un générateur thermoélectrique à base de tellurure de bismuth, qui convertit la différence de température du liquide de refroidissement et des gaz d'échappement en courant, a été placé à côté du tuyau d'échappement. Avec des dimensions de 300x100 mm, il produit environ 600 watts. L'inconvénient est vrai dans les conditions nécessaires à une telle puissance - la vitesse est de 60 km / h (inférieure en raison d'une baisse de différence de température, la sortie est quasi nulle).
La conversion de la chaleur en électricité peut également se faire sans des températures aussi élevées. Par exemple, utiliser de la
vapeur et de l'eau froide.Le sixième facteur est l'utilisation d'une «pompe à chaleur» basée sur le traitement de la chaleur du système de refroidissement des freins. Cela résoudra le problème de la limitation de la température extérieure pendant le fonctionnement (dans les véhicules électriques Nissan Leaf, ainsi que sur de nombreux climatiseurs, le système s'éteint automatiquement lorsqu'il y a une température inférieure à zéro pour la protection contre le gel).
Le septième facteur est la solution au problème de récupération avec une batterie pleine d'une voiture électrique, due à l'utilisation de cette énergie pour chauffer l'habitacle, le coffre avant, etc. Étant donné que le processus avec un excès d'énergie de freinage se déroulera selon le schéma de conversion d'énergie «longue», nous nous retrouverons avec une charge plus faible sur le système de freinage et un flux de chaleur plus contrôlé. Ce cas d'utilisation est nécessaire pour la descente des montagnes, où la quantité d'énergie du freinage dépassera les besoins de la voiture. Maintenant, parfois, ils mettent même un frein de montagne spécial sur un équipement spécial, en plus du système de freinage et du frein à main habituels, donc cela résoudra non seulement le problème thermique, mais aussi celui du frein.
Et maintenant, mettons tout cela ensemble.
La conception résultante semble plus compliquée que d'habitude, mais je ne vois aucune autre option pour renvoyer l'énergie perdue. Jusqu'à ce que la récupération d'énergie à 100% soit atteinte, cette option sera pertinente.
En partie, le problème de l'augmentation de la masse des roues peut également être résolu en répétant la conception des mécanismes de freinage Citroën 2CV et Alfa Romeo 75 - 90.
Le "Frenchman" n'avait pas de mécanisme de freinage dans le moyeu.
Pour la 2CV, les freins avant (1.) étaient situés sur le carter de boîte de vitesses, sur les axes d'essieux, ce qui a réduit la masse non suspendue et rendu la conduite plus fluide.
Le même schéma, uniquement dans la version à traction arrière limitée, a été utilisé sur l'Alfa Romeo 75 - 90.
Par conséquent, il est possible pour les roues arrière et ne nécessite pas d'installer un système de refroidissement dans le moyeu ...
À première vue, des tuyaux supplémentaires du système de refroidissement ne feront qu'augmenter le nombre d'entraînements hydrauliques, mais là aussi, des options de sortie sont possibles.
Pour freiner dans le parking avec un frein à main, une commande électrique est déjà utilisée dans certains modèles de voitures.
À l'avenir, il est possible d'utiliser un frein à coin électronique (Electronic Wedge Brake).
Ce mécanisme de freinage a été développé au centre aérospatial allemand, puis développé chez Siemens VDO. La conception du frein a la possibilité de s'auto-amplifier pendant le fonctionnement et est capable de fonctionner avec une tension standard dans la voiture (12 volts).
Structurellement, ces mécanismes de freinage sont adaptés pour une utilisation sur les freins à disque, mais le
principe de l'auto-renforcement se retrouve également dans certains mécanismes de tambour.
Par conséquent, créer un frein à tambour électronique, soumis à des indicateurs de température stables à l'intérieur du tambour, est assez réaliste.
PS - Les conséquences de la réduction de la température maximale dans la roue peuvent affecter d'autres éléments de suspension.