Elektrisk regenereringsoperation under bremsning og deceleration

Introduceret for et par år siden på konventionelle diesellokomotiver, bliver regenerativ bremsning nu stadig vigtigere, efterhånden som hybrid- og elektriske køretøjer bliver mere demokratiske.

Så lad os se på de grundlæggende aspekter af denne teknik, som derfor handler om at få elektricitet fra bevægelse (eller rettere kinetisk energi / inertikraft).

Grundprincippet

Uanset om det er et termisk kamera, en hybrid eller et elektrisk køretøj, er energigenvinding nu overalt.

I tilfælde af termiske billedbehandlingsmaskiner er målet at aflæse motoren ved at slukke for generatoren så ofte som muligt, hvis rolle er at genoplade bly-syre-batteriet. At frigøre motoren fra generatorens begrænsning betyder således, at brændstofbesparelser og energiproduktion vil blive genereret så meget som muligt, når køretøjet er på motorbremsen, når kinetisk energi kan bruges frem for motorkraft (når den sænker farten eller går ned en lang hældning uden acceleration).

For hybrid- og elbiler vil det være det samme, men denne gang vil målet være at genoplade lithiumbatteriet, som er kalibreret til en meget større størrelse.

Bruger kinetisk energi ved at generere strøm?

Princippet er almindeligt kendt og demokratiseret, men jeg skal hurtigt vende tilbage til det. Når jeg krydser en spole af ledende materiale (kobber er bedst) med en magnet, genererer det en strøm i denne berømte spole. Det er det, vi skal gøre her, bruge bevægelsen af ​​hjulene på en kørende bil til at animere en magnet og derfor generere elektricitet, der vil blive genvundet i batterierne (dvs. batteriet). Men hvis det lyder elementært, vil du se, at der er et par flere finesser, du skal være opmærksom på.

Regenerering under bremsning/deceleration af hybrid- og elbiler

Disse biler er udstyret med elmotorer til at drive dem frem, så det er klogt at bruge sidstnævntes reversibilitet, nemlig at motoren trækker hvis den modtager juice, og at den afgiver energi hvis den drives mekanisk af en ydre kraft (her starter en bil med drejende hjul).

Så lad os nu se lidt mere specifikt (men forbliv skematisk), hvad dette giver, med nogle få situationer.

1) Motortilstand

Lad os starte med den klassiske brug af en elektrisk motor, så vi cirkulerer strømmen i en spole placeret ved siden af ​​magneten. Denne cirkulation af strøm i den elektriske ledning vil inducere et elektromagnetisk felt omkring spolen, som så virker på magneten (og derfor får den til at bevæge sig). Ved smart at designe denne ting (indpakket i en spole med en roterende magnet indeni), kan du få en elektrisk motor, der roterer akslen, så længe strømmen tilføres den.

Det er "power controlleren" / "power electronics", der er ansvarlig for at dirigere og styre strømningen af ​​elektricitet (den vælger transmissionen til batteriet, motoren ved en bestemt spænding osv.), så det er kritisk. rolle, fordi det er det, der tillader motoren at være i "motor" eller "generator" tilstand.

Her har jeg udviklet et syntetisk og forenklet kredsløb af denne enhed med en enfaset motor for at gøre det lettere at forstå (en trefaset fungerer efter samme princip, men tre spoler kan komplicere tingene forgæves, og visuelt er det derfor nemmere i en enkelt fase).

Batteriet kører på jævnstrøm, men det gør elmotoren ikke, så der skal en inverter og en ensretter til. Power Electric er en enhed til fordeling og dosering af strøm.

2) Generator / energigenvindingstilstand

Derfor vil vi i generatortilstand gøre den modsatte proces, det vil sige at sende strømmen fra spolen til batteriet.

Men tilbage til det konkrete tilfælde accelererede min bil til 100 km/t takket være en varmemotor (olieforbrug) eller en elmotor (batteriforbrug). Så jeg har erhvervet kinetisk energi forbundet med disse 100 km / t, og jeg vil konvertere denne energi til elektricitet ...

Så for det vil jeg stoppe med at sende strøm fra batteriet til elmotoren, logikken vil jeg bremse (derfor vil det modsatte få mig til at sætte farten op). I stedet vil kraftelektronikken vende strømmen af ​​energi, det vil sige lede al den elektricitet, som motoren producerer, til batterierne.

Den simple kendsgerning, at hjulene får magneten til at dreje, får faktisk elektricitet til at blive genereret i spolen. Og denne elektricitet induceret i spolen vil igen generere et magnetfelt, som derefter vil bremse magneten og ikke længere accelerere den, som når det gøres ved at tilføre elektricitet til spolen (derfor takket være batteriet) ...

Det er denne bremsning, der er forbundet med energigenvinding og derfor gør det muligt for køretøjet at bremse, mens den genvinder elektricitet. Men der er nogle problemer.

Hvis jeg vil genvinde energi, mens jeg fortsætter med at bevæge mig med en stabil hastighed (dvs. hybrid), vil jeg bruge en varmemotor til at drive bilen og en elektrisk motor som generator (takket være motorens bevægelser).

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

Når du bremser, fordeler computeren kraften mellem den regenerative bremse og konventionelle skivebremser, dette kaldes "kombineret bremsning". Besvær og dermed eliminering af det pludselige og andre fænomen, der kan forstyrre kørslen (når det gøres dårligt, kan bremsefornemmelsen forbedres).

Et problem med batteriet og dets kapacitet.

Det første problem er, at batteriet ikke kan absorbere al den energi, der overføres til det, det har en ladegrænse, der forhindrer, at der sprøjtes for meget juice ind på samme tid. Og med et fuldt batteri er problemet det samme, den spiser ikke noget!

Desværre, når batteriet absorberer elektricitet, udvikles der elektrisk modstand, og det er her, at bremsen er hårdest. Jo mere vi "pumper" den genererede elektricitet (og derfor ved at øge den elektriske modstand), jo stærkere vil motorbremsningen være. Omvendt, jo mere du mærker motoren bremse, jo mere vil det betyde, at dine batterier oplades (eller rettere sagt, motoren genererer meget strøm).

Men, som jeg lige sagde, har batterier en absorptionsgrænse, og derfor er det uønsket at lave pludselige og langvarige opbremsninger for at genoplade batteriet. Sidstnævnte vil ikke være i stand til at tilegne sig det, og overskuddet vil blive smidt i skraldespanden ...

Problemet er relateret til progressiviteten af ​​regenerativ bremsning

Nogle vil gerne bruge regenerativ bremsning som deres primære og undværer derfor helt klart skivebremser, som er energifattige. Men desværre forhindrer selve princippet om driften af ​​den elektriske motor adgang til denne funktion.

Faktisk er bremsningen stærkere, når der er forskel i hastigheden mellem rotoren og statoren. Jo mere du decelererer, jo mindre kraftig bliver opbremsningen. Som udgangspunkt kan du ikke immobilisere bilen gennem denne proces, du skal have yderligere normale bremser for at hjælpe med at stoppe bilen.

Med to koblede aksler (her E-Tense / HYbrid4 PSA hybridisering), hver med en elmotor, kan energigenvindingen under bremsning fordobles. Dette vil selvfølgelig også afhænge af en flaskehals på siden af ​​batteriet... Hvis sidstnævnte ikke har den store appetit, giver det ikke meget mening at have to generatorer. Vi kan også nævne Q7 e-Tron, hvis fire hjul er forbundet til en elmotor takket være Quattro, men i dette tilfælde er der kun installeret én elmotor på de fire hjul, ikke to som i diagrammet (så vi har kun en generator)

3) Batteriet er mættet, eller kredsløbet er overophedet

Som vi sagde, når batteriet er fuldt opladet, eller det trækker for meget strøm på for kort tid (batteriet kan ikke oplade med for høj hastighed), har vi to løsninger til at undgå at beskadige enheden:

• Den første løsning er enkel, jeg skærer alt ud ... Ved hjælp af en kontakt (styret af strømelektronikken) afbryder jeg det elektriske kredsløb, hvorved det åbnes (jeg gentager det nøjagtige udtryk). På den måde løber strømmen ikke længere, og jeg har ikke længere elektricitet i spolerne, og derfor har jeg ikke længere magnetfelter. Som følge heraf virker regenerativ bremsning ikke længere, og køretøjet kører ud. Som om jeg ikke længere har en generator, og derfor ikke længere har elektromagnetisk friktion, der bremser mine bevægelige masser.
• Den anden løsning er at lede strømmen, som vi ikke længere ved, hvad vi skal gøre med, til modstandene. Disse modstande er designet til dette, og for at være ærlig er de ret simple ... Deres rolle er egentlig at absorbere strøm og sprede denne energi som varme, takket være Joule-effekten. Denne enhed bruges på lastbiler som hjælpebremser ud over konventionelle skiver/kalibre. Derfor sender vi i stedet for at lade batteriet strøm ind i en slags "elektriske skraldespande", der afleder sidstnævnte i form af varme. Bemærk, at dette er bedre end skivebremsning, fordi rheostatbremsen ved samme bremsehastighed opvarmes mindre (et navn givet til elektromagnetisk bremsning, som spreder sin energi i modstande).

Her skærer vi kredsløbet og alt mister sine elektromagnetiske egenskaber (det er som om jeg snoede et stykke træ i en plastikspole, effekten er væk)

Her bruger vi en reostatbremse som

4) modulering af regenerativ bremsekraft

Passende nok har elektriske køretøjer nu skovle til at justere kraften af ​​returløbet. Men hvordan gør man regenerativ bremsning mere eller mindre kraftfuld? Og hvordan får man det til, så det ikke er for kraftigt, så kørslen er til at tåle?

Nå, hvis jeg i regenerativ tilstand 0 (ingen regenerativ bremsning) bare skal slukke for kredsløbet for at modulere den regenerative bremsning, skal der findes en anden løsning.

Og blandt dem kan vi så returnere noget af strømmen til spolen. For hvis produktionen af ​​juice ved at dreje magneten i spolen giver modstand, ville jeg have meget mindre (modstand), hvis jeg derimod selv sprøjtede saften ind i spolen. Jo mere jeg indsprøjter, jo færre bremser vil jeg have, og endnu værre, hvis jeg sprøjter for meget ind, ender jeg med at accelerere (og der bliver motoren motoren, ikke generatoren).

Derfor er det den brøkdel af strømmen, der genindføres i spolen, der vil gøre den regenerative bremsning mere eller mindre kraftig.

For at vende tilbage til friløbstilstand, kan vi endda finde en anden løsning udover at afbryde kredsløbet, nemlig at sende strøm (præcis hvad der er brug for) for at have følelsen af, at vi er i friløbstilstand ... Lidt ligesom når vi bliver i midten af ​​pedalen på den termiske for parkering i et jævnt tempo.

Her sender vi noget elektricitet ind i viklingen for at reducere "motorbremsen" på elmotoren (det er faktisk ikke en motorbremse, hvis vi vil være præcise). Vi kan endda få en friløbseffekt, hvis vi sender nok strøm til at stabilisere hastigheden.

Alle kommentarer og reaktioner

Dernier kommentar lagt:

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

Hej,

For et par dage siden havde jeg et møde hos en Kia-forhandler om den planlagte vedligeholdelse af min 48000 Soul EV 2020 km. Ã ?? min store overraskelse, jeg blev rådet til at udskifte alle forbremser (skiver og klodser), fordi de var færdige !!

Jeg sagde til servicechefen, at dette ikke var muligt, fordi jeg udnyttede de genopbyggende bremser bedst muligt fra begyndelsen. Hans svar: en elbils bremser slides endnu hurtigere end en almindelig bil !!

Det her er virkelig sjovt. Da jeg læste din forklaring på, hvordan regenerative bremser virker, modtog jeg bekræftelse på, at bilen sænker farten ved hjælp af en anden proces end standardbremser.

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

• administrator SITE ADMINISTRATOR (2021-07-15 08:09:43): At være forhandler og sige, at en elbil slider bremser hurtigere, er stadig grænsen.

  For hvis den overdrevne sværhedsgrad af denne type køretøj logisk set skulle føre til hurtigere slid, vender regenerering tendensen.

  Nu bruger genopretningsniveau 3 måske bremserne parallelt til kunstigt at øge motorbremsen (og dermed bruge den magnetiske kraft fra motoren og bremserne). I dette tilfælde kan du forstå, hvorfor bremserne slides hurtigere. Og ved hyppig brug af regenerering vil dette medføre lang pudepresning på skiver med ubehagelig varme fra slid (når vi lærer at køre, får vi at vide, at trykket på bremserne skal være stærkt, men kort for at begrænse opvarmningen).

  Det ville være rart, hvis du så sliddet på disse elementer med dine egne øjne for at se, om forhandleren er fristet til at lave ulovlige numre (usandsynligt, men det er rigtigt, at "her kan vi tvivle på det").

(Dit indlæg vil være synligt under kommentaren efter verifikationen)

Skriv en kommentar

Til vedligeholdelse og rettelser vil jeg: