Elektrisk regenerering under bromsning och retardation

Regenerativ bromsning, som introducerades för några år sedan på konventionella diesellokomotiv, blir nu allt viktigare i takt med att hybrid- och elfordon blir mer demokratiska.

Så låt oss ta en titt på de grundläggande aspekterna av denna teknik, som därför handlar om att få elektricitet från rörelse (eller snarare kinetisk energi / tröghetskraft).

Grundläggande princip

Oavsett om det är en värmekamera, en hybrid eller ett elfordon finns energiåtervinningen nu överallt.

När det gäller värmeavbildningsmaskiner är målet att lasta ur motorn genom att stänga av generatorn så ofta som möjligt, vars roll är att ladda upp blybatteriet. Att frigöra motorn från generatorns begränsning innebär alltså att bränslebesparingar och kraftgenerering kommer att genereras så mycket som möjligt när fordonet är på motorbromsen, när kinetisk energi kan användas snarare än motorkraft (när man saktar ner eller går ner en lång tid) lutning utan acceleration).

För hybrid- och elfordon blir det samma sak, men den här gången blir målet att ladda litiumbatteriet som är kalibrerat till en mycket större storlek.

Använda kinetisk energi genom att generera ström?

Principen är allmänt känd och demokratiserad, men jag måste snabbt återkomma till den. När jag korsar en spole av ledande material (koppar är bäst) med en magnet, genererar det en ström i denna berömda spole. Det här är vad vi ska göra här, använda rörelsen av hjulen på en körande bil för att animera magneten och därför generera elektricitet som kommer att återvinnas i batterierna (dvs batteriet). Men om det låter elementärt kommer du att se att det finns några fler finesser att vara medveten om.

Regenerering vid inbromsning/retardation av hybrid- och elfordon

Dessa bilar är utrustade med elmotorer för att driva fram dem, så det är klokt att använda den senares reversibilitet, nämligen att motorn bogserar om den tar emot juice, och att den levererar energi om den drivs mekaniskt av en yttre kraft (här startade en bil med snurrande hjul).

Så låt oss nu titta lite mer specifikt (men förbli schematiskt) vad detta ger, med några situationer.

1) Motorläge

Låt oss börja med den klassiska användningen av en elmotor, så vi cirkulerar strömmen i en spole som ligger bredvid magneten. Denna cirkulation av ström i den elektriska ledningen kommer att inducera ett elektromagnetiskt fält runt spolen, som sedan verkar på magneten (och därför får den att röra sig). Genom att smart designa denna sak (inlindad i en spole med en roterande magnet inuti) kan du få en elmotor som roterar axeln så länge som strömmen tillförs den.

Det är "power controller" / "power electronics" som ansvarar för att dirigera och kontrollera flödet av el (den väljer överföringen till batteriet, motorn vid en viss spänning etc.), så det är kritiskt. roll, eftersom det är det som gör att motorn kan vara i läge "motor" eller "generator".

Här har jag utvecklat en syntetisk och förenklad krets av denna enhet med en enfasmotor för att göra det lättare att förstå (en trefas fungerar på samma princip, men tre spolar kan komplicera saker förgäves, och visuellt är det därför lättare i en fas).

Batteriet går på likström, men det gör inte elmotorn, så det behövs en växelriktare och en likriktare. Power Electric är en anordning för att fördela och dosera ström.

2) Generator / energiåtervinningsläge

Därför kommer vi i generatorläge att göra den motsatta processen, det vill säga skicka strömmen som kommer från spolen till batteriet.

Men tillbaka till det specifika fallet, min bil accelererade till 100 km/h tack vare en värmemotor (oljeförbrukning) eller en elmotor (batteriförbrukning). Så jag har förvärvat kinetisk energi förknippad med dessa 100 km / h, och jag vill omvandla denna energi till elektricitet ...

Så för detta kommer jag att sluta skicka ström från batteriet till elmotorn, logiken jag vill bromsa (därav motsatsen kommer att få mig att snabba upp). Istället kommer kraftelektroniken att vända riktningen på energiflödena, det vill säga rikta all elektricitet som produceras av motorn till batterierna.

Faktum är att det enkla faktum att hjulen får magneten att snurra gör att elektricitet genereras i spolen. Och denna elektricitet som induceras i spolen kommer återigen att generera ett magnetfält, som sedan kommer att sakta ner magneten och inte längre accelerera den som när det görs genom att applicera elektricitet på spolen (därför tack vare batteriet) ...

Det är denna bromsning som är förknippad med energiåtervinning och gör därför att fordonet kan sakta ner medan det återvinner elektricitet. Men det finns några problem.

Om jag vill återhämta energi samtidigt som jag fortsätter att röra mig i en stabiliserad hastighet (dvs hybrid), kommer jag att använda en värmemotor för att driva bilen och en elmotor som generator (tack vare motorns rörelser).

Och om jag inte vill att motorn ska ha för många bromsar (pga generatorn) skickar jag strömmen till generatorn/motorn).

När du bromsar fördelar datorn kraften mellan den regenerativa bromsen och konventionella skivbromsar, detta kallas "kombinerad bromsning". Svårigheter och därmed eliminering av plötsliga och andra fenomen som kan störa körningen (när det görs dåligt kan bromskänslan förbättras).

Ett problem med batteriet och dess kapacitet.

Det första problemet är att batteriet inte kan absorbera all energi som överförs till det, det har en laddningsgräns som förhindrar att för mycket juice injiceras samtidigt. Och med fullt batteri är problemet detsamma, den äter ingenting!

Tyvärr, när batteriet absorberar elektricitet, uppstår elektriskt motstånd, och det är då inbromsningen är som svårast. Således, ju mer vi "pumpar" den genererade elektriciteten (och därför genom att öka det elektriska motståndet), desto starkare blir motorbromsen. Omvänt, ju mer du känner att motorn bromsar, desto mer kommer det att betyda att dina batterier laddas (eller snarare, motorn genererar mycket ström).

Men, som jag nyss sa, batterier har en absorptionsgräns, och därför är det inte önskvärt att göra plötsliga och långvariga inbromsningar för att ladda batteriet. Den senare kommer inte att kunna tillägna sig det, och överskottet kommer att kastas i papperskorgen ...

Problemet är relaterat till progressiviteten hos regenerativ bromsning

Vissa skulle vilja använda regenerativ bromsning som sin primära och därför definitivt avstå från skivbromsar, som är energiskt dåliga. Men tyvärr hindrar själva principen för driften av elmotorn åtkomst till denna funktion.

Faktum är att bromsningen är starkare när det finns en skillnad i hastighet mellan rotorn och statorn. Således, ju mer du bromsar in, desto mindre kraftfull blir bromsningen. I grund och botten kan du inte immobilisera bilen genom denna process, du måste ha ytterligare normala bromsar för att hjälpa till att stoppa bilen.

Med två kopplade axlar (här E-Tense / HYbrid4 PSA hybridisering), var och en med en elmotor, kan energiåtervinningen vid inbromsning fördubblas. Naturligtvis kommer detta också att bero på flaskhalsen på sidan av batteriet ... Om det senare inte har så mycket aptit, är det inte särskilt meningsfullt att ha två generatorer. Vi kan också nämna Q7 e-Tron, vars fyra hjul är kopplade till en elmotor tack vare Quattro, men i det här fallet är bara en elmotor installerad på de fyra hjulen, inte två som i diagrammet (så vi har bara en generator)

3) Batteriet är mättat eller kretsen är överhettad

Som vi sa, när batteriet är fulladdat, eller det drar för mycket ström på för kort tid (batteriet kan inte laddas med för hög hastighet), har vi två lösningar för att undvika att skada enheten:

• Den första lösningen är enkel, jag klipper ut allt ... Med hjälp av en omkopplare (styrd av kraftelektroniken), klipper jag den elektriska kretsen och gör den därigenom öppen (jag upprepar den exakta termen). På så sätt flyter inte strömmen längre och jag har inte längre elektricitet i spolarna och därför har jag inte längre magnetfält. Som ett resultat fungerar inte längre regenerativ bromsning och fordonet rullar ut. Som om jag inte längre har en generator, och därför inte längre har elektromagnetisk friktion som bromsar mina rörliga massor.
• Den andra lösningen är att rikta strömmen med vilken vi inte längre vet vad vi ska göra mot motstånden. Dessa motstånd är designade för detta, och om jag ska vara ärlig är de ganska enkla... Deras roll är egentligen att absorbera ström och avleda den energin som värme, tack vare Joule-effekten. Denna enhet används på lastbilar som hjälpbromsar förutom konventionella skivor/ok. Därför skickar vi istället för att ladda batteriet ström till ett slags "elektriska papperskorgar" som leder bort det senare i form av värme. Observera att detta är bättre än skivbromsning eftersom reostatbromsen vid samma bromshastighet värms upp mindre (ett namn som ges till elektromagnetisk bromsning, som förbrukar sin energi i motstånd).

Här kapar vi kretsen och allt förlorar sina elektromagnetiska egenskaper (det är som om jag vrider en träbit i en plastspole, effekten finns inte längre)

Här använder vi en reostatbroms som

4) modulering av regenerativ bromskraft

Passande nog har elfordon nu paddlar för att justera kraften på returen. Men hur gör man regenerativ bromsning mer eller mindre kraftfull? Och hur gör man så att den inte blir för kraftfull, så att körningen blir uthärdlig?

Tja, om jag i regenerativt läge 0 (ingen regenerativ bromsning) bara behöver stänga av kretsen för att modulera den regenerativa bromsningen, måste en annan lösning hittas.

Och bland dem kan vi sedan återföra en del av strömmen till spolen. För om produktionen av juice genom att rotera magneten i spolen orsakar motstånd så skulle jag ha mycket mindre (motstånd) om jag däremot själv injicerade juicen i spolen. Ju mer jag sprutar in, desto färre bromsar kommer jag att ha, och ännu värre, om jag sprutar in för mycket, kommer jag att accelerera (och där blir motorn motorn, inte generatorn).

Därför är det bråkdelen av strömmen som återinjiceras i spolen som kommer att göra den regenerativa bromsningen mer eller mindre kraftfull.

För att återgå till frihjulsläge kan vi till och med hitta en annan lösning förutom att koppla bort kretsen, nämligen skicka ström (exakt vad som behövs) för att få känslan av att vi är i frihjulsläge... Lite som när vi stannar i mitten av pedalen på termiken för parkering i jämn takt.

Här skickar vi in ​​lite elektricitet i lindningen för att minska elmotorns "motorbroms" (det är faktiskt inte en motorbroms, om vi vill vara exakta). Vi kan till och med få en frihjulseffekt om vi skickar tillräckligt med el för att stabilisera hastigheten.

Alla kommentarer och reaktioner

Dernier kommenterad:

Reggan (Datum: 2021, 07:15:01)

Hej!

För några dagar sedan hade jag ett möte hos en Kia-återförsäljare om det planerade underhållet av min 48000 Soul EV 2020 XNUMX km. Ã ?? min stora förvåning, jag fick rådet att byta ut alla frambromsar (skivor och belägg) eftersom de var färdiga !!

Jag sa till servicechefen att detta inte var möjligt eftersom jag utnyttjade återhämtningsbromsarna på bästa sätt från början. Hans svar: en elbils bromsar slits ännu snabbare än en vanlig bil !!

Det här är riktigt roligt. När jag läste din förklaring av hur regenerativa bromsar fungerar, fick jag bekräftelse på att bilen saktar ner med en annan process än standardbromsar.

Il I. 1 reaktion (er) på denna kommentar:

• administratör PLATSADMINISTRATOR (2021-07-15 08:09:43): Att vara återförsäljare och säga att en elbil sliter på bromsarna snabbare är fortfarande gränsen.

  För om den överdrivna strängheten hos denna typ av fordon logiskt sett skulle leda till snabbare slitage, vänder regenerering trenden.

  Nu kanske återhämtningsnivå 3 använder bromsarna parallellt för att artificiellt öka motorbromsen (och därmed använda den magnetiska kraften från motorn och bromsarna). I det här fallet kan du förstå varför bromsarna slits ut snabbare. Och med frekvent användning av regenerering kommer detta att orsaka långa kuddpressar på skivor med obehaglig värme från slitage (när vi lär oss att köra får vi veta att trycket på bromsarna måste vara starkt, men kort för att begränsa uppvärmningen).

  Det skulle vara trevligt om du såg slitaget av dessa element med dina egna ögon för att se om återförsäljaren är frestad att göra olagliga siffror (osannolikt, men det är sant att "här kan vi tvivla på det").

(Ditt inlägg kommer att synas under kommentaren efter verifiering)

Skriv en kommentar

För underhåll och korrigeringar kommer jag att: