Baterijska električna vozila (BEV) postavljaju nove zahtjeve na podvozje, posebno kada je riječ o kočenju i rekuperaciji. Razvojni inženjeri Porsche grupe rade na novim konceptima raspodjele sile kočenja koji će omogućiti bolji oporavak bez ugrožavanja udobnosti.

Razvojni programeri podvozja suočavaju se s izazovom elektrifikacije na dva fronta: baterije čine vozila težima, ali, s druge strane, vozila često pokazuju bolju dinamiku vožnje. Oba ova čimbenika obično zahtijevaju snažniju hidrauličku kočnicu kotača. Međutim, to smanjuje učinkovitost i smanjuje domet jer se težina povećava i potrošnja raste.

Porsche Taycan prolazi bez većeg kočionog sustava - zahvaljujući rekuperaciji: čim vozač pritisne papučicu kočnice, električni motori se prebacuju u način rada za regeneraciju. Jednom kada to učine, motori više ne pokreću kotače, već obrnuto. Time se koči vozilo, a istodobno se stvara električna energija koja se može koristiti za punjenje baterije. Ono što je ključno za razvojne programere podvozja je da rekuperacija ne zahtijeva povećanje kočnice unatoč povećanju dinamike vožnje. Kočnica stoga nema negativan utjecaj na domet.

Taycan Turbo i Taycan Turbo S

U Taycanu, 90 posto slučajeva kada vozač koči u svakodnevnim situacijama, to se može učiniti samo pomoću električne energije, tj. bez uključivanja hidrauličkog sustava. Potonji se koristi samo pri brzinama ispod 5 km/h, kada elektromotori razvijaju jedva imalo snage kočenja.

Osim toga, tarna kočnica uključuje se kada elektromotori nemaju dovoljnu snagu usporavanja, primjerice tijekom punog kočenja pri velikim brzinama. Taycan Turbo S može proizvesti do 290 kW električne snage tijekom kočenja. Na ovoj razini snage dvije sekunde usporavanja dovoljne su za proizvodnju električne energije za vožnju oko 700 metara. Sve u svemu, rekuperacija povećava domet do 30 posto.

Jedan od glavnih tehničkih izazova u razvoju podvozja za baterijska električna vozila (BEV) je tzv. blending (miješanje), odnosno kombinacija regenerativnog i hidrauličkog kočenja. 'Vozač ne smije osjetiti prijelaz između sustava,' naglašava Martin Reichenecker, viši upravitelj testiranja podvozja u Porsche Engineeringu.

Jamčenje glatkog prijelaza postavlja velike zahtjeve za tehnologiju, jer kočioni sustavi rade drugačije: dok električni motor uvijek isporučuje isti moment kočenja, moment njegovog hidrauličkog dvojnika može varirati svaki put zbog utjecaja okoline kao što su temperatura i vlaga. Stoga se može dogoditi da se snaga hidrauličkog kočenja razlikuje od snage električnog kočenja u prijelaznoj točki. Vozač to osjeća kao trzaj.

Kalibracija kočnice

Porsche je za Taycan razvio algoritme koji sprječavaju da se to dogodi. Oni kontinuirano nadziru hidraulički sustav: tijekom svakog procesa punjenja, kočnica se kalibrira kako bi se odredio trenutni omjer hoda papučice kočnice i sile papučice kočnice. To omogućuje algoritmu da procijeni koliko će snage hidraulički sustav isporučiti sljedeći put kada se vozilo koči, i da je aktivira precizno tako da prijelaz u način rada za oporavak ostane gladak.

U vozilima je snaga kočenja obično nejednako raspoređena: dvije trećine daje prednja osovina, jednu trećinu stražnja osovina. Isti omjer vrijedi i za električni sustav u Taycanu: prednji elektromotor osigurava dvije trećine snage kočenja, stražnji pruža jednu trećinu - iako je stražnji motor veći i teoretski bi mogao doprinijeti (i oporaviti) više.

Taj bi se potencijal mogao iskoristiti mijenjanjem raspodjele sile kočenja između osovina. U ovom kontekstu, važno je napomenuti da, zbog stabilnosti vožnje, najveći doprinos stražnje osovine mora biti ograničen prema situaciji kako bi se osigurala dovoljna rezerva stabilnosti. 'Električni motor koji može apsorbirati najviše energije tada bi isporučio najveći moment kočenja', objašnjava Ulli Traut, razvojni inženjer funkcija i integracijski inženjer regenerativnog kočenja u Porsche AG-u.

Koridor za distribuciju

Kao i kod interakcije između hidrauličkih i regenerativnih kočnica, promjene sila ne smiju ugroziti udobnost vozača ili putnika. Jedno bi rješenje bilo imati dva algoritma koji rade u isto vrijeme: prvi analizira situaciju u vožnji i predlaže 'koridor' u kojem je sila kočenja optimalno raspoređena između prednje i stražnje osovine—na temelju podataka s ispitnog uređaja. Drugi algoritam odabire distribuciju koja odgovara trenutnoj situaciji vožnje iz najučinkovitijeg 'koridora'. Prema stručnjaku Trautu, ovo bi rješenje jamčilo idealno usporavanje i donijelo 'značajan dobitak u dometu'.

Do sada je kočnica u automobilskoj industriji bila relativno izoliran sustav za sebe. To se sada promijenilo u električnim vozilima, jer mnogo više dijelova vozila sudjeluje u usporavanju: pogonski sklop, energetska elektronika i baterija. Štoviše, kočnica ima vlastiti zaslon na ploči s instrumentima. Sve to zahtijeva više interdisciplinarnog rada od stručnjaka koji razvijaju podvozja. Inženjeri koji rade na kočnicama, na primjer, morat će se ubuduće bolje posavjetovati sa svojim kolegama koji rade na mjenjaču, na primjer, jer rekuperacija također uključuje električni motor, a time i mjenjač (Taycan ima dvostupanjski mjenjač na stražnjoj osovini).

To stvara nove zahtjeve za njegovu nosivost—ali nudi i nove mogućnosti, kao što Reichenecker ističe: 'Stručnjaci za razvoj imaju potpuno nove stupnjeve slobode.' Potencijalna mogućnost da se raspodjela sile kočenja između prednje i stražnje osovine učini promjenjivom najbolji je primjer za to i dodaje kako očekuje da će se tehnologija za komponente šasije i pogona nastaviti spajati. 'U budućim arhitekturama, većina softverskih funkcija bit će vjerojatno objedinjena u jednu upravljačku jedinicu.'

Vožnja jednom pedalom

Kada je riječ o vožnji, neki proizvođači električnih vozila koncentriraju se na ono što je poznato kao vožnja s jednom pedalom. Načelo je da kada vozač makne nogu s papučice 'gasa', vozilo odmah počne rekuperirati energiju—i u ekstremnim slučajevima toliko snažno koči da se upale kočiona svjetla. To znači da se u većini situacija automobil zapravo može voziti s jednom papučicom.

Porsche, s druge strane, koristi vožnju bez pogona, što je prirodniji proces kojim se omogućuje da se vozilo nastavi kotrljati bez pogona. Rekuperacija počinje tek kada se pritisne papučica kočnice. 'Ovo je učinkovitiji način vožnje, jer zadržava kinetičku energiju u vozilu', kaže Reichenecker. S druge strane, vožnja s jednom pedalom najprije se rekuperira, a tek onda obnovljenu energiju pretvara u pogon. 'To rezultira dvostruko većim gubicima.'

Smanjeno trošenje kočnica

Još jedan pozitivan učinak rekuperacije je manje trošenje hidrauličnih kočnica. 'Očekujemo da će se kočione pločice u budućnosti morati mijenjati zbog starenja, a ne zbog istrošenosti', pretpostavlja Traut. Za Taycan je razvijena značajka za održavanje kočionih diskova čistima, sada kada se rjeđe koriste: vozilo koči u redovitim intervalima koristeći samo hidraulički sustav i bez električnih motora, kako bi uklonilo prljavštinu s diskova.

To bi mogla biti značajna prednost u budućnosti, jer EU planira da kočnice u budućnosti ispuštaju manje čestica. Novi Euro 7 standard emisija, koji bi trebao stupiti na snagu 2025., bit će prvi put da se postavljaju ograničenja za abraziju kočnica. To će zatim staviti električna vozila poput Taycana, koji koristi električnu energiju samo devet od svakih deset puta kada koči, u dobru početnu poziciju.