Elektrická regeneračná prevádzka počas brzdenia a spomaľovania

Rekuperačné brzdenie, ktoré bolo zavedené pred niekoľkými rokmi na konvenčných dieselových lokomotívach, je v súčasnosti čoraz dôležitejšie, pretože hybridné a elektrické vozidlá sa stávajú demokratickejšími.

Poďme sa teda pozrieť na základné aspekty tejto techniky, ktorá teda spočíva v získavaní elektriny z pohybu (alebo skôr kinetickej energie / zotrvačnej sily).

Základný princíp

Či už ide o termovíziu, hybrid alebo elektrické vozidlo, rekuperácia energie je teraz všade.

Pri termovíznych strojoch je cieľom čo najčastejšie vypínanie motora vypínaním alternátora, ktorého úlohou je dobíjanie oloveného akumulátora. Oslobodenie motora od obmedzenia alternátora teda znamená úsporu paliva a generovanie energie v čo najväčšej možnej miere, keď je vozidlo na motorovej brzde, keď je možné využiť kinetickú energiu namiesto výkonu motora (pri spomalení alebo dlhej jazde dole). sklon bez zrýchlenia).

Pre hybridné a elektrické vozidlá to bude rovnaké, no tentoraz bude cieľom dobiť lítiovú batériu, ktorá je kalibrovaná na oveľa väčšiu veľkosť.

Využitie kinetickej energie generovaním prúdu?

Princíp je všeobecne známy a demokratizovaný, ale musím sa k nemu rýchlo vrátiť. Keď prekrížim cievku z vodivého materiálu (najlepšia je meď) s magnetom, generuje to prúd v tejto slávnej cievke. To je to, čo tu urobíme, použijeme pohyb kolies bežiaceho auta na oživenie magnetu a tým na výrobu elektriny, ktorá sa bude rekuperovať v batériách (t. j. batérii). Ale ak to znie elementárne, uvidíte, že je potrebné si uvedomiť ešte niekoľko jemností.

Regenerácia pri brzdení / spomaľovaní hybridných a elektrických vozidiel

Tieto autá sú vybavené elektromotormi, ktoré ich poháňajú, takže je rozumné využiť ich reverzibilitu, teda že motor ťahá, ak dostáva šťavu, a dodáva energiu, ak je poháňaný mechanicky vonkajšou silou (tu sa auto rozbehlo s rotujúcimi kolieskami).

Takže teraz sa pozrime trochu konkrétnejšie (ale zostaňme schematický), čo to dáva, s niekoľkými situáciami.

1) Režim motora

Začnime klasickým použitím elektromotora, teda prúd cirkulujeme v cievke umiestnenej vedľa magnetu. Táto cirkulácia prúdu v elektrickom vodiči vyvolá elektromagnetické pole okolo cievky, ktoré potom pôsobí na magnet (a preto ho uvádza do pohybu). Šikovným dizajnom tejto vecičky (zabalenej do cievky s otočným magnetom vo vnútri) môžete získať elektromotor, ktorý otáča osou tak dlho, ako je na ňu privádzaný prúd.

Je to „regulátor výkonu“ / „výkonová elektronika“, ktorý je zodpovedný za smerovanie a riadenie toku elektriny (vyberá prenos na batériu, motor pri určitom napätí atď.), takže je kritický. rolu, pretože práve ona umožňuje, aby bol motor v režime „motor“ alebo „generátor“.

Tu som vyvinul syntetický a zjednodušený obvod tohto zariadenia s jednofázovým motorom pre lepšie pochopenie (trojfázový funguje na rovnakom princípe, ale tri cievky môžu všetko márne skomplikovať a vizuálne je to teda jednoduchšie jednofázovo).

Batéria beží na jednosmerný prúd, ale elektromotor nie, takže je potrebný menič a usmerňovač. Power electric je zariadenie na distribúciu a dávkovanie prúdu.

2) Generátor / režim rekuperácie energie

Preto v režime generátora urobíme opačný proces, teda pošleme prúd prichádzajúci z cievky do batérie.

Ale späť ku konkrétnemu prípadu, moje auto zrýchlilo na 100 km/h vďaka tepelnému motoru (spotreba oleja) alebo elektromotoru (spotreba batérie). Takže som získal kinetickú energiu spojenú s týmito 100 km / h a chcem túto energiu premeniť na elektrinu ...

Takže pre toto prestanem posielať prúd z batérie do elektromotora, logiku chcem spomaliť (teda opak ma prinúti zrýchliť). Namiesto toho výkonová elektronika obráti smer tokov energie, t.j. všetku elektrinu vyrobenú motorom nasmeruje do batérií.

Skutočne, jednoduchý fakt, že kolesá roztáčajú magnet, spôsobuje, že v cievke sa generuje elektrina. A táto elektrina indukovaná v cievke opäť vygeneruje magnetické pole, ktoré potom magnet spomalí a už ho nezrýchľuje, ako keď sa to robí privedením elektriny na cievku (teda vďaka batérii) ...

Práve toto brzdenie je spojené s rekuperáciou energie, a preto umožňuje spomaliť vozidlo pri rekuperácii elektriny. Existujú však určité problémy.

Ak chcem rekuperovať energiu a zároveň pokračovať v pohybe stabilizovanou rýchlosťou (t.j. hybrid), použijem na pohon auta tepelný motor a elektromotor ako generátor (vďaka pohybom motora).

A ak nechcem, aby mal motor priveľa bŕzd (kvôli generátoru), posielam prúd do generátora / motora.

Keď brzdíte, počítač rozdeľuje silu medzi regeneračnú brzdu a konvenčné kotúčové brzdy, nazýva sa to „kombinované brzdenie“. Náročnosť a teda odstránenie náhlych a iných javov, ktoré môžu prekážať pri jazde (pri zlom vykonaní sa dá zlepšiť pocit z brzdenia).

Problém s batériou a jej kapacitou.

Prvým problémom je, že batéria nedokáže absorbovať všetku energiu, ktorá jej bola odovzdaná, má limit nabitia, ktorý zabraňuje súčasnému vstreknutiu príliš veľkého množstva šťavy. A s plnou batériou je problém rovnaký, nič nežerie!

Bohužiaľ, keď batéria absorbuje elektrinu, vzniká elektrický odpor, a to je čas, keď je brzdenie najsilnejšie. Čím viac teda vyrobenú elektrinu (a teda zvyšovaním elektrického odporu) „napumpujeme“, tým silnejšie bude brzdenie motorom. Naopak, čím viac cítite brzdenie motorom, tým viac to bude znamenať, že sa vám nabíjajú batérie (alebo skôr motor generuje veľký prúd).

Ale ako som práve povedal, batérie majú limit absorpcie, a preto je nežiaduce vykonávať náhle a dlhotrvajúce brzdenie, aby sa batéria dobila. Ten si to nebude môcť privlastniť a prebytok sa vyhodí do koša ...

Problém súvisí s progresivitou regeneratívneho brzdenia

Niektorí by radi využívali rekuperačné brzdenie ako primárne a preto sa rozhodne upustili od kotúčových bŕzd, ktoré sú energeticky slabé. Ale, bohužiaľ, samotný princíp fungovania elektromotora bráni prístupu k tejto funkcii.

Brzdenie je totiž o to silnejšie, keď je rozdiel v rýchlosti medzi rotorom a statorom. Čím viac teda spomaľujete, tým menej silné bude brzdenie. V zásade nemôžete vozidlo znehybniť týmto procesom, musíte mať ďalšie normálne brzdy, ktoré vám pomôžu zastaviť auto.

S dvomi spojenými nápravami (tu hybridizácia E-Tense / HYbrid4 PSA), každá s elektromotorom, možno zdvojnásobiť rekuperáciu energie pri brzdení. Samozrejme, bude to závisieť aj od úzkeho miesta na strane batérie... Ak tá druhá nemá veľkú chuť do jedla, nemá veľký zmysel mať dva generátory. Spomenúť môžeme aj Q7 e-Tron, ktorého štyri kolesá sú vďaka Quattru spojené s elektromotorom, no v tomto prípade je na štyroch kolesách inštalovaný iba jeden elektromotor, nie dva ako na schéme (takže máme len jeden generátor)

3) Batéria je nabitá alebo je obvod prehriaty

Ako sme už povedali, keď je batéria úplne nabitá alebo odoberá príliš veľa energie za príliš krátky čas (batéria sa nemôže nabíjať príliš vysokou rýchlosťou), máme dve riešenia, ako sa vyhnúť poškodeniu zariadenia:

• Prvé riešenie je jednoduché, všetko som vystrihol ... Pomocou vypínača (riadeného výkonovou elektronikou) preruším elektrický obvod, čím ho rozpojím (opakujem presný termín). Takto už netečie prúd a ja už nemám elektrinu v cievkach a tým pádom už ani magnetické polia. Výsledkom je, že rekuperačné brzdenie už nefunguje a vozidlo dobieha. Ako keby som už nemal generátor a tým pádom už ani elektromagnetické trenie, ktoré spomaľuje moje pohybujúce sa masy.
• Druhým riešením je nasmerovať prúd, s ktorým už nevieme čo robiť, na odpory. Tieto odpory sú na to určené a úprimne povedané, sú celkom jednoduché... Ich úlohou je skutočne pohlcovať prúd a rozptyľovať túto energiu ako teplo, teda vďaka Jouleovmu efektu. Toto zariadenie sa používa na nákladných autách ako prídavné brzdy okrem bežných kotúčov / strmeňov. Preto namiesto nabíjania batérie posielame prúd do akýchsi „elektrických odpadkových košov“, ktoré ho odvádzajú vo forme tepla. Všimnite si, že je to lepšie ako kotúčové brzdenie, pretože pri rovnakej rýchlosti brzdenia sa brzda reostatu zahrieva menej (názov pre elektromagnetické brzdenie, ktoré rozptýli svoju energiu v rezistoroch).

Tu prerušíme obvod a všetko stratí svoje elektromagnetické vlastnosti (akoby som krútil kus dreva v plastovej cievke, efekt tam už nie je)

Tu používame brzdu reostatu, ktorá

4) modulácia regeneračnej brzdnej sily

Elektromobily teraz vhodne majú pádla na nastavenie sily návratu. Ako však dosiahnuť, aby regeneračné brzdenie bolo viac alebo menej výkonné? A ako ho spraviť, aby nebol príliš výkonný, aby sa jazda dala zniesť?

No, ak v rekuperačnom režime 0 (bez rekuperačného brzdenia) potrebujem len odpojiť okruh, aby som mohol modulovať rekuperačné brzdenie, bude treba nájsť iné riešenie.

A medzi nimi potom môžeme vrátiť časť prúdu do cievky. Pretože ak produkcia šťavy otáčaním magnetu v cievke spôsobuje odpor, mal by som oveľa menší (odpor), ak by som si naopak šťavu do cievky vstrekoval sám. Čím viac vstreknem, tým menej budem mať bŕzd, a čo je ešte horšie, ak vstreknem priveľa, nakoniec zrýchlim (a tam sa motor stáva motorom, nie generátorom).

Preto je to zlomok prúdu opätovne vstrekovaného do cievky, ktorý spôsobí, že regeneratívne brzdenie bude viac alebo menej výkonné.

Pre návrat do režimu voľnobehu môžeme okrem odpojenia obvodu nájsť aj iné riešenie, a to poslať prúd (presne taký, aký je potrebný), aby sme mali pocit, že sme v režime voľnobehu... Trochu ako keď zostaneme v stred pedálu na termálnom pre parkovanie stabilným tempom.

Tu posielame trochu elektriny do vinutia, aby sme znížili "motorovú brzdu" elektromotora (v skutočnosti to nie je motorová brzda, ak chceme byť presní). Môžeme dokonca získať efekt voľnobehu, ak pošleme dostatok elektriny na stabilizáciu rýchlosti.

Všetky komentáre a reakcie

dernier komentár zverejnený:

Reggan (Dátum: 2021, 07:15:01)

Dobrý deň,

Pred pár dňami som mal v predajni Kia stretnutie ohľadom plánovanej údržby môjho 48000 Soul EV 2020 XNUMX km. Ã?? moje veľké prekvapenie, bolo mi odporúčané vymeniť všetky predné brzdy (kotúče a doštičky), pretože boli hotové !!

Povedal som vedúcemu servisu, že to nie je možné, pretože som od začiatku maximálne využíval rekuperačné brzdy. Jeho odpoveď: brzdy elektromobilu sa opotrebúvajú ešte rýchlejšie ako bežného auta !!

Toto je naozaj vtipné. Keď som si prečítal vaše vysvetlenie, ako fungujú regeneratívne brzdy, dostal som potvrdenie, že auto spomaľuje pomocou iného procesu ako štandardné brzdy.

Il I. 1 reakcie na tento komentár:

• správca ADMINISTRÁTOR STRÁNOK (2021-07-15 08:09:43): Byť predajcom a povedať, že elektrické auto sa rýchlejšie opotrebuje, je stále limit.

  Pretože ak by prílišná tvrdosť tohto typu vozidla mala logicky viesť k rýchlejšiemu opotrebovaniu, regenerácia obracia trend.

  Teraz možno úroveň zotavenia 3 využíva brzdy paralelne na umelé zvýšenie motorovej brzdy (teda pomocou magnetickej sily motora a bŕzd). V tomto prípade môžete pochopiť, prečo sa brzdy opotrebúvajú rýchlejšie. A pri častom používaní regenerácie to spôsobí dlhé doštičky na kotúčoch s nepríjemným teplom od opotrebovania (keď sa učíme jazdiť, hovorí sa nám, že tlak na brzdy musí byť silný, ale krátky, aby sa obmedzilo zahrievanie).

  Bolo by pekné, keby ste opotrebenie týchto prvkov videli na vlastné oči, aby ste videli, či je predajca v pokušení robiť nelegálne čísla (nepravdepodobné, ale je pravda, že „tu o tom môžeme pochybovať“).

(Váš príspevok bude po overení viditeľný pod komentárom)

Napísať komentár

Pre údržbu a opravy urobím: