Električna regeneracija tijekom kočenja i usporavanja
Sadržaj
Uvedeno prije nekoliko godina na konvencionalnim dizelskim lokomotivama, regenerativno kočenje sada postaje sve važnije kako hibridna i električna vozila postaju demokratičnija.
Pogledajmo stoga temeljne aspekte ove tehnike, koja se, dakle, odnosi na dobivanje električne energije iz kretanja (ili bolje rečeno kinetičke energije / inercijalne sile).
Osnovni princip
Bilo da se radi o termoviziji, hibridnom ili električnom vozilu, oporavak energije sada je posvuda.
U slučaju termovizijskih strojeva, cilj je istovariti motor što je moguće češćim isključivanjem alternatora, čija je uloga punjenje olovne baterije. Stoga, oslobađanje motora od ograničenja alternatora znači da će se uštedjeti gorivo i generirati energija što je više moguće kada je vozilo na kočnici motora, kada se može koristiti kinetička energija umjesto snage motora (pri usporavanju ili dugom spuštanju nagib bez ubrzanja).
Za hibridna i električna vozila to će biti isto, ali ovaj put cilj će biti napuniti litijumsku bateriju koja je kalibrirana na mnogo većoj veličini.
Korištenje kinetičke energije stvaranjem struje?
Princip je nadaleko poznat i demokratiziran, ali moram mu se brzo vratiti. Kad magnetom pređem zavojnicu od vodljivog materijala (bakar je najbolji), ona stvara struju u ovoj poznatoj zavojnici. Ovo ćemo učiniti ovdje, upotrijebiti kretanje kotača automobila u pokretu kako bismo animirali magnet i na taj način generirali električnu energiju koja će se obnoviti u baterijama (tj. Bateriji). Ali ako zvuči elementarno, vidjet ćete da postoji još nekoliko suptilnosti kojih morate biti svjesni.
Regeneracija tijekom kočenja / usporavanja hibridnih i električnih vozila
Ovi automobili opremljeni su elektromotorima za pogon, pa je pametno koristiti reverzibilnost potonjeg, naime da se motor vuče ako dobije sok i da isporučuje energiju ako se pokreće mehanički vanjskom silom (ovdje je automobil pokrenuo sa točkovima za predenje).
Pa sada pogledajmo malo konkretnije (ali ostanimo shematski) što to daje, s nekoliko situacija.
1) Način rada motora
Počnimo s klasičnom upotrebom elektromotora, pa struju kružimo u zavojnici koja se nalazi pored magneta. Ova cirkulacija struje u električnoj žici inducirat će elektromagnetsko polje oko zavojnice, koje tada djeluje na magnet (i stoga ga pokreće). Pametno dizajnirajući ovu stvar (omotanu u zavojnicu s rotirajućim magnetom unutra), možete dobiti elektromotor koji okreće osovinu sve dok na nju djeluje struja.
"Regulator snage" / "energetska elektronika" je odgovoran za usmjeravanje i kontrolu protoka električne energije (odabire prijenos do baterije, motor pri određenom naponu itd.), Pa je to kritično. ulogu, jer omogućava motoru da radi u načinu rada "motor" ili "generator".
Ovdje sam razvio sintetičko i pojednostavljeno kolo ovog uređaja s jednofaznim motorom radi lakšeg razumijevanja (trofazna radi na istom principu, ali tri zavojnice mogu uzalud zakomplicirati stvari, pa je vizualno lakše u jednofaznoj).
Baterija radi na jednosmjernu struju, ali elektromotor ne, pa su potrebni inverter i ispravljač. Power Electric je uređaj za distribuciju i doziranje struje.
2) Način rada generatora / oporabe energije
Stoga ćemo u načinu rada generatora učiniti suprotan proces, odnosno poslati struju koja dolazi iz zavojnice u bateriju.
No, da se vratimo na konkretni slučaj, moj je automobil ubrzao do 100 km / h zahvaljujući toplinskom motoru (potrošnja ulja) ili električnom motoru (potrošnja baterije). Dakle, stekao sam kinetičku energiju povezanu sa ovih 100 km / h, i želim tu energiju pretvoriti u električnu energiju ...
Zato ću zbog toga prestati slati struju iz baterije u elektromotor, logiku koju želim usporiti (stoga će me suprotno natjerati da ubrzam). Umjesto toga, energetska elektronika će promijeniti smjer tokova energije, tj. Svu električnu energiju koju motor proizvodi usmjeriti na baterije.
Zaista, jednostavna činjenica da kotači pokreću magnet uzrokuje stvaranje električne energije u zavojnici. I ova električna energija inducirana u zavojnici opet će generirati magnetsko polje, koje će zatim usporiti magnet i više ga neće ubrzavati kao kada se to radi primjenom električne energije na zavojnicu (dakle zahvaljujući bateriji) ...
Upravo je to kočenje povezano s obnavljanjem energije i stoga omogućuje usporavanje vozila pri oporavku električne energije. Ali postoje neki problemi.
Ako želim obnoviti energiju nastavljajući se kretati stabiliziranom brzinom (tj. Hibridnom), upotrijebit ću toplinski motor za pogon automobila i električni motor kao generator (zahvaljujući pokretima motora).
A ako ne želim da motor ima previše kočnica (zbog generatora), šaljem struju u generator / motor).
Kada kočite, računar distribuira silu između regenerativne kočnice i konvencionalnih disk kočnica, to se naziva "kombinovano kočenje". Poteškoće i stoga uklanjanje iznenadnih i drugih pojava koje mogu ometati vožnju (ako se loše radi, osjećaj kočenja se može poboljšati).
Problem sa baterijom i njenim kapacitetom.
Prvi problem je što baterija ne može apsorbirati svu energiju koja joj se prenosi, ima ograničenje napunjenosti koje sprječava ubrizgavanje previše soka u isto vrijeme. A s napunjenom baterijom problem je isti, ne jede ništa!
Nažalost, kada baterija apsorbira električnu energiju, dolazi do električnog otpora, a to je tada kada je kočenje najjače. Tako će, što više „pumpati“ proizvedenu električnu energiju (i, prema tome, povećanjem električnog otpora), kočenje motorom biti jače. Nasuprot tome, što više osjećate da motor koči, to će više značiti da se vaše baterije pune (ili bolje rečeno, motor stvara veliku struju).
Ali, kao što sam upravo rekao, baterije imaju granicu apsorpcije, pa je nepoželjno raditi naglo i dugotrajno kočenje radi punjenja baterije. Potonji to neće moći prisvojiti, a višak će se baciti u smeće ...
Problem je povezan s progresivnošću regenerativnog kočenja
Neki bi htjeli koristiti regenerativno kočenje kao svoju primarnu i stoga definitivno ne bi trebali koristiti disk kočnice, koje su energetski siromašne. No, nažalost, sam princip rada elektromotora sprječava pristup ovoj funkciji.
Zaista, kočenje je jače kada postoji razlika u brzini između rotora i statora. Dakle, što više usporavate, kočenje će biti manje snažno. U osnovi, ne možete imobilizirati automobil ovim postupkom, morate imati dodatne normalne kočnice koje će vam pomoći da zaustavite automobil.
S dvije spojene osovine (ovdje E-Tense / HYbrid4 PSA hibridizacija), svaka s elektromotorom, oporavak energije tijekom kočenja može se udvostručiti. Naravno, to će ovisiti i o uskom grlu sa strane baterije ... Ako potonji nema mnogo apetita, nema smisla imati dva generatora. Možemo spomenuti i Q7 e-Tron, čija su četiri kotača povezana s elektromotorom zahvaljujući Quattru, ali u ovom slučaju samo je jedan električni motor instaliran na četiri kotača, a ne dva kao na dijagramu (tako da imamo samo jedan generator)
3) Baterija je napunjena ili je krug pregrijan
Kao što smo rekli, kada je baterija potpuno napunjena ili troši previše energije u prekratkom vremenu (baterija se ne može puniti velikom brzinom), imamo dva rješenja za izbjegavanje oštećenja uređaja:
- Prvo rješenje je jednostavno, izrezao sam sve ... Pomoću prekidača (kontrolira ga energetska elektronika), prekinuo sam električni krug i tako ga otvorio (ponavljam tačan izraz). Na ovaj način struja više ne teče i više nemam električnu energiju u zavojnicama, pa stoga više nemam magnetska polja. Kao rezultat toga, regenerativno kočenje više ne djeluje, a vozilo se obaljuje. Kao da više nemam generator, pa stoga više nemam ni elektromagnetsko trenje koje usporava moje pokretne mase.
- Drugo rješenje je usmjeriti struju s kojom više ne znamo što učiniti na otpornike. Ovi otpornici su dizajnirani za to, i da budem iskren, prilično su jednostavni ... Njihova uloga je zaista apsorbirati struju i rasipati tu energiju kao toplinu, zahvaljujući Joule efektu. Ovaj uređaj se koristi na kamionima kao pomoćna kočnica, pored konvencionalnih diskova / čeljusti. Stoga, umjesto da punimo bateriju, šaljemo struju u neku vrstu „električnih kanti za smeće“ koje potonje rasipaju u obliku topline. Imajte na umu da je to bolje od disk kočenja jer se pri istoj brzini kočenja reostatska kočnica manje zagrijava (naziv za elektromagnetsko kočenje koje rasipa energiju u otpornicima).
Ovdje prekidamo krug i sve gubi svoja elektromagnetska svojstva (kao da sam vrtio komad drveta u plastičnoj zavojnici, efekt je nestao)
Ovdje koristimo reostatsku kočnicu koja
4) modulacija sile regenerativnog kočenja
Prikladno, električna vozila sada imaju lopatice za podešavanje sile povrata. Ali kako učiniti regenerativno kočenje manje ili više snažnim? I kako to učiniti tako da ne bude previše snažan, kako bi vožnja bila podnošljiva?
Pa, ako u regenerativnom načinu rada 0 (bez regenerativnog kočenja) samo trebam isključiti krug kako bih modulirao regenerativno kočenje, trebat će se pronaći drugo rješenje.
A među njima tada možemo vratiti dio struje u zavojnicu. Jer ako proizvodnja soka rotiranjem magneta u zavojnici izazove otpor, imao bih mnogo manje (otpora) ako bih, s druge strane, sam ubrizgao sok u zavojnicu. Što više ubrizgavam, manje ću imati kočnica, a što je još gore, ako ubrizgam previše, na kraju ću ubrzati (i tu motor postaje motor, a ne generator).
Stoga će dio struje ponovno ubrizgan u zavojnicu učiniti regenerativno kočenje manje ili više snažnim.
Da bismo se vratili u način rada slobodnog hoda, možemo čak pronaći i drugo rješenje osim isključivanja strujnog kruga, naime, poslati struju (upravo ono što je potrebno) kako bismo imali osjećaj da smo u načinu rada slobodnog hoda ... Pomalo kao kad ostajemo u sredina pedale na termalnoj za parkiranje stalnim tempom.
Ovdje šaljemo malo električne energije u namot kako bismo smanjili "kočnicu motora" elektromotora (to zapravo nije kočnica motora, ako želimo biti precizni). Čak možemo postići i efekt slobodnog hoda ako pošaljemo dovoljno električne energije za stabilizaciju brzine.
Svi komentari i reakcije
posljednji komentar objavljen:
Reggan (Datum: 2021, 07:15:01)
Ćao
Prije nekoliko dana imao sam sastanak u Kiinom prodajnom salonu oko planiranog održavanja mog Soul EV -a za 48000 km. Ã ?? moje veliko iznenađenje, savjetovali su mi da zamijenim sve prednje kočnice (diskove i pločice) jer su bile gotove !!
Rekao sam upravitelju servisa da to nije moguće jer sam od početka maksimalno iskoristio rekuperativne kočnice. Njegov odgovor: kočnice električnih automobila troše se čak i brže od običnih automobila !!
Ovo je zaista smiješno. Čitajući vaše objašnjenje o tome kako rade regenerativne kočnice, dobio sam potvrdu da automobil usporava postupkom koji nije standardne kočnice.
Il I. 1 reakcije na ovaj komentar:
- Admin ADMINISTRATOR SITE -a (2021-07-15 08:09:43): Biti diler i reći da električni automobil brže troši kočnice je još uvijek granica.
Jer ako bi prevelika strogost ove vrste vozila logično dovela do bržeg trošenja, regeneracija mijenja trend.
Sada, možda nivo oporavka 3 koristi kočnice paralelno da bi umjetno povećao motornu kočnicu (na taj način koristeći magnetsku silu motora i kočnica). U ovom slučaju možete razumjeti zašto se kočnice brže troše. A čestom upotrebom regeneracije to će uzrokovati dugo pritiskanje pločica na diskove s neugodnom toplinom od trošenja (kad naučimo voziti, rečeno nam je da pritisak na kočnice mora biti snažan, ali kratak da ograniči zagrijavanje).
Bilo bi lijepo da ste vlastitim očima vidjeli istrošenost ovih elemenata kako biste vidjeli je li zastupništvo u iskušenju da napravi nedozvoljene brojeve (malo vjerojatno, ali istina je da "ovdje možemo sumnjati").
(Vaš post će biti vidljiv ispod komentara nakon verifikacije)
Napišite komentar
Za održavanje i popravke, ja ću:
