Електрическа регенерация по време на спиране и забавяне

Въведено преди няколко години при конвенционалните дизелови локомотиви, регенеративното спиране сега става все по-важно, тъй като хибридните и електрическите превозни средства стават по-демократични.

Така че нека да разгледаме основните аспекти на тази техника, която следователно е за получаване на електричество от движение (или по-скоро кинетична енергия/инерционна сила).

Основният принцип

Независимо дали става дума за термовизор, хибрид или електрическо превозно средство, възстановяването на енергията вече е навсякъде.

При термовизионните машини целта е разтоварването на двигателя чрез възможно най-често изключване на алтернатора, чиято роля е да презарежда оловно-киселинния акумулатор. По този начин, освобождаването на двигателя от ограничението на алтернатора означава, че икономиите на гориво и генерирането на енергия ще бъдат генерирани колкото е възможно повече, когато превозното средство е на двигателна спирачка, когато може да се използва кинетична енергия, а не мощност на двигателя (при забавяне или по-дълъг спад). наклон без ускорение).

За хибридите и електрическите превозни средства ще бъде същото, но този път целта ще бъде да се презареди литиева батерия, която е калибрирана на много по-голям размер.

Използване на кинетична енергия чрез генериране на ток?

Принципът е широко известен и демократизиран, но трябва бързо да се върна към него. Когато кръстосвам намотка от проводящ материал (най-добре е медта) с магнит, тя генерира ток в тази известна намотка. Това е, което ще направим тук, да използваме движението на колелата на движеща се кола, за да анимираме магнит и следователно да генерираме електричество, което ще бъде възстановено в батериите (т.е. батерията). Но ако ви звучи елементарно, ще видите, че има още няколко тънкости, които трябва да знаете.

Регенерация по време на спиране / забавяне на хибридни и електрически превозни средства

Тези автомобили са оборудвани с електрически двигатели, за да ги задвижват, така че е разумно да се използва реверсивността на последната, а именно, че двигателят тегли, ако получава сок, и че издава енергия, ако се задвижва механично от външна сила (тук кола започна с въртящи се колела).

Така че сега нека разгледаме малко по-конкретно (но останем схематични) какво дава това, с няколко ситуации.

1) Моторен режим

Нека започнем с класическото използване на електрически двигател, така че циркулираме тока в намотка, разположена до магнита. Тази циркулация на тока в електрическия проводник ще предизвика електромагнитно поле около намотката, което след това действа върху магнита (и следователно го кара да се движи). Чрез умело проектиране на това нещо (увито в намотка с въртящ се магнит вътре), е възможно да се получи електродвигател, който да върти оста, докато към него се прилага ток.

Именно „контролерът на мощността“ / „силовата електроника“ е този, който е отговорен за насочването и контролирането на потока на електричество (избира предаването към батерията, двигателя при определено напрежение и т.н.), така че е от решаващо значение. роля, тъй като именно тя позволява на двигателя да бъде в режим "двигател" или "генератор".

Тук разработих синтетична и опростена схема на това устройство с еднофазен двигател, за да го направя по-лесно за разбиране (трифазен работи на същия принцип, но три намотки могат да усложнят нещата напразно и визуално следователно е по-лесно в еднофазен).

Батерията работи на постоянен ток, но електродвигателят не, така че са необходими инвертор и токоизправител. Power Electric е устройство за разпределяне и дозиране на ток.

2) Режим на генератор/възстановяване на енергия

Следователно, в режим на генератор, ние ще направим обратния процес, тоест ще изпратим тока, идващ от намотката към батерията.

Но да се върнем към конкретния случай, моята кола ускори до 100 км/ч благодарение на топлинен двигател (разход на масло) или електрически двигател (разход на батерия). И така, придобих кинетична енергия, свързана с тези 100 км / ч, и искам да преобразувам тази енергия в електричество ...

Така че за това ще спра да изпращам ток от батерията към електрическия мотор, логиката, която искам да забавя (следователно обратното ще ме накара да ускоря). Вместо това силовата електроника ще обърне потока на енергия, т.е. ще насочи цялото електричество, произведено от двигателя към батериите.

Всъщност простият факт, че колелата карат магнита да се върти, причинява генериране на електричество в намотката. И това електричество, индуцирано в намотката, отново ще генерира магнитно поле, което след това ще забави магнита и вече няма да го ускорява, както когато се прави чрез прилагане на електричество към намотката (следователно благодарение на батерията) ...

Именно това спиране е свързано с възстановяването на енергията и следователно позволява на автомобила да се забави, докато възстановява електричеството. Но има някои проблеми.

Ако искам да възстановя енергията, докато продължа да се движа със стабилизирана скорост (т.е. хибрид), ще използвам топлинен двигател за задвижване на автомобила и електрически двигател като генератор (благодарение на движенията на двигателя).

И ако не искам двигателят да има прекалено много спирачки (поради генератора), изпращам тока към генератора/мотора).

Когато спирате, компютърът разпределя силата между регенеративната спирачка и конвенционалните дискови спирачки, това се нарича "комбинирано спиране". Трудност и следователно елиминиране на внезапните и други явления, които могат да попречат на шофирането (когато се направи лошо, усещането за спиране може да се подобри).

Проблем с батерията и нейния капацитет.

Първият проблем е, че батерията не може да поеме цялата енергия, прехвърлена към нея, тя има ограничение на заряда, което не позволява да се инжектира твърде много сок едновременно. И при пълна батерия проблема е същия, нищо не яде!

За съжаление, когато батерията поглъща електричество, възниква електрическо съпротивление и това е, когато спирането е най-силно. По този начин, колкото повече "изпомпваме" генерираното електричество (и следователно чрез увеличаване на електрическото съпротивление), толкова по-силно ще бъде спирането на двигателя. И обратното, колкото повече усещате спирането на двигателя, толкова повече ще означава, че батериите ви се зареждат (или по-скоро двигателят генерира много ток).

Но, както току-що казах, батериите имат граница на усвояване и затова е нежелателно да се правят внезапни и продължителни спирачки, за да се презареди батерията. Последният няма да може да го присвои, а излишъкът ще бъде изхвърлен в кошчето ...

Проблемът е свързан с прогресивността на регенеративното спиране

Някои биха искали да използват регенеративно спиране като основно и следователно определено се откажат от дисковите спирачки, които са енергийно лоши. Но, за съжаление, самият принцип на работа на електродвигателя предотвратява достъпа до тази функция.

Наистина спирането е по-силно, когато има разлика в скоростта между ротора и статора. По този начин, колкото повече намалявате, толкова по-малко ще бъде спирането. По принцип не можете да обездвижите колата чрез този процес, трябва да имате допълнителни нормални спирачки, за да спрете колата.

С две свързани оси (тук E-Tense / HYbrid4 PSA хибридизация), всяка с електрически двигател, възстановяването на енергията по време на спиране може да се удвои. Разбира се, това ще зависи и от тесното място отстрани на батерията... Ако последният няма голям апетит, няма особен смисъл да има два генератора. Можем да споменем и Q7 e-Tron, чиито четири колела са свързани с електродвигател благодарение на Quattro, но в този случай на четирите колела е монтиран само един електромотор, а не два както е на диаграмата (така че имаме само един генератор)

3) Батерията е наситена или веригата е прегрята

Както казахме, когато батерията е напълно заредена или изразходва твърде много енергия за твърде кратко време (батерията не може да се зарежда с твърде висока скорост), имаме две решения, за да избегнем повреда на устройството:

• Първото решение е просто, изрязах всичко ... С помощта на превключвател (управляван от силовата електроника) прерязах електрическата верига, като по този начин я отворих (повтарям точния термин). По този начин токът вече не тече и вече нямам електричество в намотките и следователно вече нямам магнитни полета. В резултат на това регенеративното спиране вече не работи и автомобилът се движи по инерция. Сякаш вече нямам генератор и следователно вече нямам електромагнитно триене, което забавя движещите се маси.
• Второто решение е постоянен ток, с който вече не знаем какво да правим, към резисторите. Тези резистори са проектирани да правят това и, честно казано, те са доста прости... Тяхната роля наистина е да абсорбират тока и да разсейват тази енергия като топлина, благодарение на ефекта на Джаул. Това устройство се използва на камиони като спомагателни спирачки в допълнение към конвенционалните дискове / апарати. Ето защо, вместо да зареждаме батерията, ние изпращаме ток в един вид "електрически кошчета за боклук", които разсейват последните под формата на топлина. Имайте предвид, че това е по-добре от дисковата спирачка, защото при същата скорост на спиране реостатната спирачка се нагрява по-малко (наименование, дадено на електромагнитното спиране, което разсейва енергията си в резистори).

Тук прекъсваме веригата и всичко губи своите електромагнитни свойства (все едно усуквах парче дърво в пластмасова намотка, ефектът изчезна)

Тук използваме реостатна спирачка, която

4) модулиране на регенеративната спирачна сила

Подходящо е, че електрическите превозни средства вече имат гребла за регулиране на силата на връщане. Но как можете да направите регенеративното спиране повече или по-малко мощно? И как да го направим така, че да не е прекалено мощен, така че шофирането да е поносимо?

Е, ако в регенеративен режим 0 (без регенеративно спиране) просто трябва да изключа веригата, за да модулирам регенеративното спиране, ще трябва да се намери друго решение.

И сред тях след това можем да върнем част от тока към намотката. Защото ако производството на сок чрез въртене на магнита в намотката предизвиква съпротивление, бих имал много по-малко (съпротивление), ако, от друга страна, сам инжектирах сока в намотката. Колкото повече инжектирам, толкова по-малко спирачки ще имам и още по-лошо, ако инжектирам твърде много, накрая ускорявам (и там двигателят става двигател, а не генератор).

Следователно частта от тока, инжектирана повторно в намотката, ще направи регенеративното спиране повече или по-малко мощно.

За да се върнем към свободен ход, можем дори да намерим друго решение освен прекъсване на веригата, а именно да изпратим ток (точно това, което е необходимо), за да имаме усещането, че сме в режим на свободен ход ... Малко като когато останем в средата на педала на термичното за паркиране с равно темпо.

Тук изпращаме малко електричество в намотката, за да намалим "моторната спирачка" на електрическия мотор (всъщност не е двигателна спирачка, ако искаме да бъдем точни). Можем дори да получим ефект на свободен ход, ако изпратим достатъчно електричество, за да стабилизираме скоростта.

Всички коментари и реакции

последен публикуван коментар:

Реджан (Дата: 2021 07:15:01)

Hi,

Преди няколко дни имах среща в представителство на Kia относно планираната поддръжка на моя 48000 Soul EV 2020 XNUMX км. Ã ?? голямата ми изненада, бях посъветван да сменя всички предни спирачки (дискове и накладки), защото бяха готови !!

Казах на сервизния мениджър, че не е възможно, защото се възползвах максимално от рекуперативните спирачки от самото начало. Отговорът му: спирачките на електрическата кола се износват дори по-бързо от обикновената кола !!

Това е наистина смешно. Четейки вашето обяснение за това как работят регенеративните спирачки, получих потвърждение, че колата забавя, използвайки процес, различен от стандартните спирачки.

Ил Дж. 1 реакция (и) на този коментар:

• администратор АДМИНИСТРАТОР НА САЙТА (2021-07-15 08:09:43): Да си търговец и да кажеш, че електрическата кола износва спирачките по-бързо, все още е границата.

  Защото ако прекомерната тежест на този тип превозно средство логично трябва да доведе до по-бързо износване, регенерацията обръща тенденцията.

  Сега, може би ниво на възстановяване 3 използва спирачките успоредно, за да увеличи изкуствено спирачката на двигателя (по този начин използвайки магнитната сила на двигателя и спирачките). В този случай можете да разберете защо спирачките се износват по-бързо. А при често използване на регенерация това ще предизвика дълги накладки на дискове с неприятна топлина от износване (когато се научим да караме, ни казват, че натискът върху спирачките трябва да е силен, но къс, за да ограничи нагряването).

  Би било хубаво, ако видите износването на тези елементи със собствените си очи, за да видите дали дилърът се изкушава да прави незаконни номера (малко вероятно, но е вярно, че „тук можем да се съмняваме“).

(Вашата публикация ще бъде видима под коментара след проверка)

Напиши коментар

За поддръжка и поправки ще: