Elektrická regenerace při brzdění a zpomalování

Regenerační brzdění, které bylo před několika lety zavedeno na konvenčních dieselových lokomotivách, je nyní stále důležitější, protože hybridní a elektrická vozidla se stávají demokratičtějšími.

Pojďme se tedy podívat na základní aspekty této techniky, která se tedy týká získávání elektřiny z pohybu (nebo spíše kinetické energie / setrvačné síly).

Základní princip

Ať už jde o termokameru, hybrid nebo elektrické vozidlo, rekuperace energie je nyní všude.

U termovizních strojů je cílem odlehčit motor co nejčastějším vypínáním alternátoru, jehož úlohou je dobíjet olověný akumulátor. Uvolnění motoru z omezení alternátorem tedy znamená úsporu paliva a výrobu energie bude generovat co nejvíce, když je vozidlo na motorové brzdě, kdy lze využít kinetickou energii namísto výkonu motoru (při zpomalování nebo dlouhém klesání). svah bez zrychlení).

U hybridních a elektrických vozidel to bude stejné, ale tentokrát bude cílem dobít lithiovou baterii, která je kalibrována na mnohem větší velikost.

Využíváte kinetickou energii generováním proudu?

Princip je všeobecně známý a demokratizovaný, ale musím se k němu rychle vrátit. Když křížím cívku z vodivého materiálu (nejlepší je měď) s magnetem, generuje to proud v této slavné cívce. To je to, co zde uděláme, využijeme pohybu kol běžícího auta k oživení magnetu a tedy k výrobě elektřiny, která bude rekuperována v bateriích (tj. Baterie). Pokud to ale zní elementárně, uvidíte, že je třeba si uvědomit ještě několik jemností.

Regenerace při brzdění / zpomalování hybridních a elektrických vozidel

Tato auta jsou vybavena elektromotory, které je pohánějí, takže je rozumné využít jejich reverzibilitu, konkrétně to, že motor táhne, pokud přijímá šťávu, a že dodává energii, pokud je poháněn mechanicky vnější silou (zde vůz začínal kolovraty).

Podívejme se tedy nyní trochu konkrétněji (ale zůstaňme schematičtí), co to dává, s několika situacemi.

1) Motorový režim

Začněme klasickým použitím elektromotoru, takže proud obíháme v cívce umístěné vedle magnetu. Tato cirkulace proudu v elektrickém vodiči vyvolá kolem cívky elektromagnetické pole, které pak působí na magnet (a proto jej pohne). Chytrou konstrukcí této věci (zabalené do cívky s rotujícím magnetem uvnitř) je možné získat elektromotor, který otáčí nápravou, dokud na ni působí proud.

Je to "kontrolér výkonu" / "výkonová elektronika", která je zodpovědná za směrování a řízení toku elektřiny (volí přenos na baterii, motor při určitém napětí atd.), takže je rozhodující. roli, protože právě ona umožňuje motoru být v režimu „motor“ nebo „generátor“.

Zde jsem vyvinul syntetický a zjednodušený obvod tohoto zařízení s jednofázovým motorem, aby byl srozumitelnější (třífázový pracuje na stejném principu, ale tři cívky mohou věci marně komplikovat, a vizuálně je to tedy jednodušší v jedné fázi).

Baterie jede na stejnosměrný proud, ale elektromotor ne, takže je potřeba měnič a usměrňovač. Power electric je zařízení pro rozvod a dávkování proudu.

2) Generátor / režim rekuperace energie

Proto v režimu generátoru provedeme opačný proces, tj. Odešleme proud přicházející z cívky do baterie.

Ale zpět ke konkrétnímu případu, moje auto zrychlilo na 100 km/h díky tepelnému motoru (spotřeba oleje) nebo elektromotoru (spotřeba baterie). Získal jsem tedy kinetickou energii spojenou s touto rychlostí 100 km / h a chci tuto energii převést na elektřinu ...

Takže kvůli tomu přestanu posílat proud z baterie do elektromotoru, logiku chci zpomalit (tedy opak mě přiměje zrychlit). Výkonová elektronika místo toho obrátí tok energie, tj. Nasměruje veškerou elektřinu vyrobenou motorem na baterie.

Skutečnost, že kola způsobují otáčení magnetu, způsobuje, že se v cívce generuje elektřina. A tato elektřina indukovaná v cívce bude opět generovat magnetické pole, které pak magnet zpomalí a již jej nezrychlí, jako když se to provádí aplikací elektřiny na cívku (tedy díky baterii) ...

Právě toto brzdění je spojeno s rekuperací energie a umožňuje tedy zpomalení vozidla při rekuperaci elektřiny. Existují však určité problémy.

Pokud chci rekuperovat energii a přitom pokračovat v pohybu stabilizovanou rychlostí (tj. Hybridní), použiji tepelný motor k pohonu auta a elektromotor jako generátor (díky pohybům motoru).

A pokud nechci, aby měl motor moc brzd (kvůli generátoru), posílám proud do generátoru / motoru.

Když brzdíte, počítač rozděluje sílu mezi regenerační brzdu a konvenční kotoučové brzdy, tomu se říká „kombinované brzdění“. Obtížnost, a proto odstranění náhlých a dalších jevů, které mohou rušit řízení (při špatném provedení lze zlepšit pocit z brzdění).

Problém s baterií a její kapacitou.

Prvním problémem je, že baterie nemůže absorbovat veškerou energii, která je na ni přenesena, má limit nabití, který zabraňuje vstřikování příliš velkého množství šťávy současně. A s plnou baterií je problém stejný, nic nežere!

Bohužel, když baterie absorbuje elektřinu, dojde k elektrickému odporu, a to je situace, kdy je brzdění nejzávažnější. Čím více tedy „pumpujeme“ generovanou elektřinu (a tedy zvýšením elektrického odporu), tím silnější bude brzdění motorem. Naopak, čím více pocítíte brzdění motoru, tím více to bude znamenat, že se vám dobíjí baterie (respektive motor generuje hodně proudu).

Ale jak jsem právě řekl, baterie mají limit absorpce, a proto je nežádoucí prudké a dlouhodobé brzdění, aby se baterie dobila. Ten si to nebude moci přivlastnit a přebytek bude vyhozen do koše ...

Problém souvisí s progresivitou rekuperačního brzdění

Někteří by chtěli používat regenerační brzdění jako primární, a proto rozhodně upustí od kotoučových brzd, které jsou energeticky chudé. Ale bohužel samotný princip činnosti elektrického motoru brání přístupu k této funkci.

Brzdění je silnější, když je rozdíl v rychlosti mezi rotorem a statorem. Čím více tedy zpomalíte, tím bude brzdění méně účinné. V zásadě nemůžete tímto procesem znehybnit auto, musíte mít další normální brzdy, které pomohou zastavit auto.

Se dvěma spřaženými nápravami (zde hybridizace E-Tense / HYbrid4 PSA), každá s elektromotorem, lze využití energie při brzdění zdvojnásobit. Samozřejmě to bude také záviset na úzkém hrdle na straně baterie ... Pokud ten druhý nemá velkou chuť k jídlu, nemá smysl mít dva generátory. Můžeme také zmínit Q7 e-Tron, jehož čtyři kola jsou díky Quattru připojena k elektromotoru, ale v tomto případě je na čtyři kola nainstalován pouze jeden elektromotor, nikoli dva jako na obrázku (máme tedy pouze jeden generátor)

3) Baterie je nabitá nebo je obvod přehřátý

Jak jsme řekli, když je baterie plně nabitá nebo odebírá příliš mnoho energie za příliš krátkou dobu (baterie se nemůže nabíjet příliš vysokou rychlostí), máme dvě řešení, jak zabránit poškození zařízení:

• První řešení je jednoduché, vypnul jsem všechno ... Pomocí spínače (ovládaného výkonovou elektronikou) jsem přerušil elektrický obvod, čímž se rozpojil (opakuji přesný termín). Tímto způsobem již proud neteče a já již nemám v cívkách elektřinu, a proto již nemám magnetická pole. Výsledkem je, že rekuperační brzdění již nefunguje a vozidlo jede. Jako bych už neměl generátor, a proto už nemám elektromagnetické tření, které zpomaluje mé pohybující se hmoty.
• Druhým řešením je nasměrovat proud, se kterým už nevíme, co dělat, na odpory. Tyto odpory jsou k tomu určeny a upřímně řečeno jsou docela jednoduché... Jejich úlohou je skutečně absorbovat proud a rozptýlit tuto energii jako teplo, díky Jouleovu efektu. Toto zařízení se používá na nákladních vozidlech jako pomocné brzdy navíc ke konvenčním kotoučům / třmenům. Proto místo nabíjení baterie posíláme proud do jakési „elektrické popelnice“, která ji ve formě tepla rozptyluje. Všimněte si, že je to lepší než kotoučové brzdění, protože při stejné rychlosti brzdění se brzda reostatu zahřívá méně (název pro elektromagnetické brzdění, které rozptyluje svou energii v rezistorech).

Zde přerušíme obvod a vše ztratí své elektromagnetické vlastnosti (jako bych kroutil kus dřeva v plastové cívce, efekt už tam není)

Zde používáme brzdu reostatu, která

4) modulace regenerativní brzdné síly

Elektromobily nyní mají pádla pro nastavení síly návratu. Jak ale udělat rekuperační brzdění více či méně výkonné? A jak to udělat, aby to nebylo moc výkonné, aby bylo řízení snesitelné?

Pokud tedy v regenerativním režimu 0 (žádné regenerativní brzdění) potřebuji pouze vypnout obvod, abych mohl modulovat regenerativní brzdění, bude třeba najít jiné řešení.

A mezi nimi pak můžeme do cívky vrátit část proudu. Protože pokud by výroba šťávy otáčením magnetu v cívce způsobovala odpor, měl bych mnohem menší (odpor), kdybych si naopak šťávu do cívky vstříkl sám. Čím více vstřikuji, tím méně brzd budu mít, a co je ještě horší, pokud budu dávat příliš mnoho, skončím se zrychlováním (a tam se z motoru stává motor, nikoli generátor).

Proto je to zlomek proudu znovu vstřikovaného do cívky, díky kterému bude regenerativní brzdění více či méně silné.

Abychom se vrátili do režimu volnoběhu, můžeme dokonce najít jiné řešení kromě odpojení obvodu, a to odeslat proud (přesně to, co je potřeba), abychom měli pocit, že jsme v režimu volnoběhu ... Trochu jako když zůstaneme v uprostřed pedálu na termice pro parkování při rovnoměrném tempu.

Zde posíláme trochu elektřiny do vinutí, abychom snížili "motorovou brzdu" elektromotoru (ve skutečnosti to není motorová brzda, chceme-li být přesní). Můžeme dokonce získat efekt volnoběhu, pokud pošleme dostatek elektřiny ke stabilizaci rychlosti.

Všechny komentáře a reakce

Dernier zveřejněn komentář:

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

Dobrý den,

Před několika dny jsem měl schůzku v obchodním zastoupení Kia o plánované údržbě mého Soul EV 48000 2020 km. Ã?? mé velké překvapení, bylo mi doporučeno vyměnit všechny přední brzdy (kotouče a destičky), protože byly hotové!!

Řekl jsem vedoucímu servisu, že to není možné, protože jsem od začátku maximálně využil rekuperační brzdy. Jeho odpověď: brzdy elektromobilu se opotřebovávají ještě rychleji než běžného auta!!

To je opravdu vtipné. Když jsem si přečetl vaše vysvětlení, jak fungují rekuperační brzdy, obdržel jsem potvrzení, že auto zpomaluje pomocí jiného procesu než standardních brzd.

Il I. 1 reakce na tento komentář:

• Správce ADMINISTRÁTOR STRÁNEK (2021-07-15 08:09:43): Být prodejcem a říkat, že elektromobil rychleji opotřebovává brzdy, je stále limit.

  Protože pokud by nadměrná náročnost tohoto typu vozidla měla logicky vést k rychlejšímu opotřebení, regenerace obrací trend.

  Nyní možná úroveň obnovy 3 využívá paralelně brzdy k umělému zvýšení motorové brzdy (tedy pomocí magnetické síly motoru a brzd). V tomto případě můžete pochopit, proč se brzdy opotřebovávají rychleji. A při častém používání regenerace to způsobí dlouhé přitlačování destiček na disky s nepříjemným teplem z opotřebení (když se naučíme řídit, je nám řečeno, že tlak na brzdy musí být silný, ale krátký, aby se omezilo zahřívání).

  Bylo by hezké, kdybyste viděli opotřebení těchto prvků na vlastní oči, abyste viděli, zda je dealerství v pokušení dělat nelegální čísla (nepravděpodobné, ale je pravda, že „tady o tom můžeme pochybovat“).

(Váš příspěvek bude po ověření viditelný pod komentářem)

Napsat komentář

Pokud jde o údržbu a opravy, budu: