Elektrisk regenereringsdrift under bremsing og retardasjon

Regenerativ bremsing, som ble introdusert for noen år siden på konvensjonelle diesellokomotiver, blir nå stadig viktigere ettersom hybrid- og elektriske kjøretøy blir mer demokratiske.

Så la oss ta en titt på de grunnleggende aspektene ved denne teknikken, som derfor handler om å få elektrisitet fra bevegelse (eller snarere kinetisk energi / treghetskraft).

Det grunnleggende prinsippet

Enten det er et termisk kamera, en hybrid eller et elektrisk kjøretøy, er energigjenvinning nå overalt.

Når det gjelder termiske bildemaskiner, er målet å tømme motoren ved å slå av dynamoen så ofte som mulig, hvis rolle er å lade opp blybatteriet. Frigjøring av motoren fra dynamobegrensningen betyr at drivstoffbesparelser og kraftgenerering vil genereres så mye som mulig når kjøretøyet er på motorbremsen, når kinetisk energi kan brukes i stedet for motorkraft (når den bremser ned eller går ned en lang skråning uten akselerasjon).

For hybrid- og elbiler vil det være det samme, men denne gangen vil målet være å lade opp litiumbatteriet, som er kalibrert til en mye større størrelse.

Bruke kinetisk energi ved å generere strøm?

Prinsippet er viden kjent og demokratisert, men jeg må komme tilbake til det raskt. Når jeg krysser en spole av ledende materiale (kobber er best) med en magnet, genererer det en strøm i denne berømte spolen. Dette er hva vi skal gjøre her, bruke bevegelsene til hjulene på en kjørende bil for å animere magneten og genererer derfor elektrisitet som vil bli gjenvunnet i batteriene (dvs. batteriet). Men hvis det høres elementært ut, vil du se at det er noen flere finesser å være klar over.

Regenerering under bremsing / retardasjon av hybrid- og elbiler

Disse bilene er utstyrt med elektriske motorer for å drive dem frem, så det er lurt å bruke sistnevntes reversibilitet, nemlig at motoren sleper dersom den mottar juice og at den leverer energi dersom den drives mekanisk av en ytre kraft (her startet en bil med spinnende hjul).

Så la oss nå se litt mer spesifikt (men forbli skjematisk) hva dette gir, med noen få situasjoner.

1) Motormodus

La oss starte med den klassiske bruken av en elektrisk motor, så vi sirkulerer strømmen i en spole plassert ved siden av magneten. Denne sirkulasjonen av strøm i den elektriske ledningen vil indusere et elektromagnetisk felt rundt spolen, som deretter virker på magneten (og derfor får den til å bevege seg). Ved å smart designe denne tingen (viklet inn i en spole med en roterende magnet inni), kan du få en elektrisk motor som roterer akselen så lenge strømmen tilføres den.

Det er "power controller" / "power electronics" som er ansvarlig for å dirigere og kontrollere strømningen av elektrisitet (den velger overføringen til batteriet, motoren ved en viss spenning osv.), så det er kritisk. rolle, siden det er det som gjør at motoren kan være i "motor" eller "generator" -modus.

Her har jeg utviklet en syntetisk og forenklet krets av denne enheten med en enfasemotor for å gjøre den lettere å forstå (en trefase fungerer etter samme prinsipp, men tre spoler kan komplisere ting forgjeves, og visuelt er det derfor lettere i en enfase).

Batteriet går på likestrøm, men det gjør ikke elmotoren, så det trengs en inverter og en likeretter. Power Electric er en enhet for fordeling og dosering av strøm.

2) Generator / energigjenvinningsmodus

Derfor, i generatormodus, vil vi gjøre den motsatte prosessen, det vil si å sende strømmen som kommer fra spolen til batteriet.

Men tilbake til det konkrete tilfellet, bilen min akselererte til 100 km/t takket være en varmemotor (oljeforbruk) eller en elektrisk motor (batteriforbruk). Så jeg har skaffet meg kinetisk energi knyttet til disse 100 km/t, og jeg vil konvertere denne energien til elektrisitet ...

Så for dette vil jeg slutte å sende strøm fra batteriet til den elektriske motoren, logikken jeg vil bremse ned (derav det motsatte vil få meg til å øke hastigheten). I stedet vil kraftelektronikken reversere strømmen av energi, dvs. lede all elektrisiteten som produseres av motoren til batteriene.

Faktisk, det enkle faktum at hjulene får magneten til å snurre fører til at det genereres elektrisitet i spolen. Og denne elektrisiteten indusert i spolen vil igjen generere et magnetfelt, som da vil bremse magneten og ikke lenger akselerere den som når det gjøres ved å påføre elektrisitet til spolen (derfor takket være batteriet) ...

Det er denne bremsingen som er assosiert med energigjenvinning og lar derfor kjøretøyet bremse mens det gjenvinner elektrisitet. Men det er noen problemer.

Hvis jeg ønsker å gjenvinne energi mens jeg fortsetter å bevege meg med stabilisert hastighet (dvs. hybrid), vil jeg bruke en varmemotor for å drive bilen og en elektrisk motor som generator (takket være bevegelsene til motoren).

Og hvis jeg ikke vil at motoren skal ha for mange bremser (pga. generatoren), sender jeg strømmen til generatoren/motoren).

Når du bremser fordeler datamaskinen kraften mellom den regenerative bremsen og konvensjonelle skivebremser, dette kalles "kombinert bremsing". Vanskeligheter og dermed eliminering av plutselige og andre fenomener som kan forstyrre kjøringen (når det gjøres dårlig, kan bremsefølelsen forbedres).

Et problem med batteriet og dets kapasitet.

Det første problemet er at batteriet ikke kan absorbere all energien som overføres til det, det har en ladegrense som hindrer at for mye juice sprøytes inn samtidig. Og med fullt batteri er problemet det samme, den spiser ingenting!

Dessverre, når batteriet absorberer elektrisitet, oppstår det elektrisk motstand, og det er da bremsingen er mest alvorlig. Jo mer vi "pumper" den genererte elektrisiteten (og derfor ved å øke den elektriske motstanden), jo sterkere vil motorbremsen være. Omvendt, jo mer du føler at motoren bremser, jo mer vil det bety at batteriene dine lades (eller rettere sagt, motoren genererer mye strøm).

Men, som jeg nettopp sa, batterier har en absorpsjonsgrense, og derfor er det uønsket å gjøre brå og langvarig bremsing for å lade batteriet. Sistnevnte vil ikke kunne tilegne seg det, og overskuddet vil bli kastet i søpla ...

Problemet er relatert til progressiviteten til regenerativ bremsing

Noen vil gjerne bruke regenerativ bremsing som sitt primære og derfor definitivt slippe skivebremser, som er energifattige. Men dessverre forhindrer selve prinsippet om drift av den elektriske motoren tilgang til denne funksjonen.

Faktisk er bremsingen sterkere når det er forskjell i hastighet mellom rotoren og statoren. Dermed, jo mer du bremser ned, jo mindre kraftig blir bremsingen. I utgangspunktet kan du ikke immobilisere bilen gjennom denne prosessen, du må ha ekstra normale bremser for å stoppe bilen.

Med to koplede aksler (her E-Tense / HYbrid4 PSA hybridisering), hver med en elektrisk motor, kan energigjenvinningen under bremsing dobles. Dette vil selvfølgelig også avhenge av flaskehalsen på siden av batteriet... Hvis sistnevnte ikke har så mye appetitt, er det lite fornuftig å ha to generatorer. Vi kan også nevne Q7 e-Tron, hvis fire hjul er koblet til en elektrisk motor takket være Quattro, men i dette tilfellet er det bare en elektrisk motor installert på de fire hjulene, ikke to som i diagrammet (så vi har bare en generator)

3) Batteriet er mettet eller kretsen er overopphetet

Som vi sa, når batteriet er fulladet eller det trekker for mye strøm på for kort tid (batteriet kan ikke lades med for høy hastighet), har vi to løsninger for å unngå å skade enheten:

• Den første løsningen er enkel, jeg kutter ut alt ... Ved hjelp av en bryter (styrt av kraftelektronikken) kutter jeg den elektriske kretsen, og gjør den dermed åpen (jeg gjentar det eksakte uttrykket). På denne måten flyter ikke strømmen lenger og jeg har ikke lenger elektrisitet i spolene og derfor har jeg ikke lenger magnetfelt. Som et resultat fungerer ikke lenger regenerativ bremsing og kjøretøyet kjører utover. Som om jeg ikke lenger har en generator, og derfor ikke lenger har elektromagnetisk friksjon som bremser massene mine i bevegelse.
• Den andre løsningen er å rette strømmen som vi ikke lenger vet hva vi skal gjøre med motstandene. Disse motstandene er designet for å gjøre dette, og for å være ærlig er de ganske enkle ... Deres rolle er egentlig å absorbere strøm og spre den energien som varme, takket være Joule-effekten. Denne enheten brukes på lastebiler som hjelpebremser i tillegg til konvensjonelle skiver / kalipere. Derfor sender vi i stedet for å lade batteriet strøm inn i en slags «elektriske søppeldunker» som sprer sistnevnte i form av varme. Merk at dette er bedre enn skivebremsing fordi reostatbremsen varmes opp mindre med samme bremsehastighet (et navn gitt til elektromagnetisk bremsing, som sprer energien i motstander).

Her kutter vi kretsen og alt mister sine elektromagnetiske egenskaper (det er som om jeg vrir et trestykke i en plastspole, effekten er ikke lenger der)

Her bruker vi en reostatbrems som

4) modulering av regenerativ bremsekraft

Passende nok har elektriske kjøretøy nå padleårer for å justere kraften på returen. Men hvordan gjør du regenerativ bremsing mer eller mindre kraftig? Og hvordan få det til at det ikke blir for kraftig, slik at kjøringen blir utholdelig?

Vel, hvis jeg i regenerativ modus 0 (ingen regenerativ bremsing) bare trenger å slå av kretsen for å modulere den regenerative bremsingen, må en annen løsning bli funnet.

Og blant dem kan vi da returnere noe av strømmen til spolen. For hvis produksjonen av juice ved å rotere magneten i spolen gir motstand, ville jeg fått mye mindre (motstand) hvis jeg derimot sprøytet saften inn i spolen selv. Jo mer jeg injiserer, jo mindre bremser vil jeg ha, og enda verre, hvis jeg injiserer for mye, ender jeg opp med å akselerere (og der blir motoren motoren, ikke generatoren).

Derfor er det brøkdelen av strømmen som re-injiseres inn i spolen som vil gjøre den regenerative bremsingen mer eller mindre kraftig.

For å gå tilbake til frihjulsmodus, kan vi til og med finne en annen løsning enn å koble fra kretsen, nemlig å sende strøm (nøyaktig det som trengs) for å ha følelsen av at vi er i frihjulsmodus ... Litt som når vi holder oss i midten av pedalen på termisk for parkering i jevnt tempo.

Her sender vi litt strøm inn i viklingen for å redusere "motorbremsen" til den elektriske motoren (det er faktisk ikke en motorbrems, hvis vi vil være nøyaktige). Vi kan til og med få en frihjulseffekt hvis vi sender nok strøm til å stabilisere hastigheten.

Alle kommentarer og reaksjoner

siste kommentar lagt ut:

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

Hei,

For noen dager siden hadde jeg et møte hos en Kia-forhandler om planlagt vedlikehold av min 48000 Soul EV 2020 XNUMX km. Ã ?? min store overraskelse, jeg ble anbefalt å bytte alle bremser foran (skiver og klosser) fordi de var ferdige !!

Jeg sa til servicesjefen at dette ikke var mulig fordi jeg utnyttet restitusjonsbremsene fra begynnelsen. Svaret hans: en elbils bremser slites enda raskere enn en vanlig bil !!

Dette er virkelig morsomt. Da jeg leste forklaringen din på hvordan regenerative bremser fungerer, fikk jeg bekreftet at bilen bremser ned ved hjelp av en annen prosess enn standardbremser.

Il I. 1 reaksjon (er) på denne kommentaren:

• administrator SITE ADMINISTRATOR (2021-07-15 08:09:43): Å være forhandler og si at en elbil sliter bremsene raskere er fortsatt grensen.

  For hvis den overdrevne alvorlighetsgraden til denne typen kjøretøy logisk sett skulle føre til raskere slitasje, snur regenerering trenden.

  Nå bruker kanskje utvinningsnivå 3 bremsene parallelt for å kunstig øke motorbremsen (og dermed bruke den magnetiske kraften til motoren og bremsene). I dette tilfellet kan du forstå hvorfor bremsene slites raskere. Og ved hyppig bruk av regenerering vil dette føre til lang padpressing på skiver med ubehagelig varme fra slitasje (når vi lærer å kjøre, får vi beskjed om at trykket på bremsene må være sterkt, men kort for å begrense oppvarmingen).

  Det ville vært fint om du så slitasjen til disse elementene med egne øyne for å se om forhandleren er fristet til å lage ulovlige tall (usannsynlig, men det er sant at "her kan vi tvile på det").

(Innlegget ditt vil være synlig under kommentaren etter bekreftelse)

Skriv en kommentar

For vedlikehold og reparasjoner vil jeg: