Работа электрической регенерации при торможении и замедлении

Появившееся несколько лет назад на обычных тепловозах, рекуперативное торможение сейчас становится все более важным, поскольку гибридные и электрические автомобили становятся все более демократичными.

Итак, давайте посмотрим на фундаментальные аспекты этой техники, которая, следовательно, заключается в получении электричества от движения (или, скорее, кинетической энергии / силы инерции).

Основной принцип

Будь то тепловизор, гибрид или электромобиль, рекуперация энергии теперь повсюду.

В случае тепловизионных машин цель состоит в том, чтобы разгрузить двигатель путем как можно более частого отключения генератора переменного тока, роль которого заключается в подзарядке свинцово-кислотной батареи. Таким образом, освобождение двигателя от ограничения генератора переменного тока означает экономию топлива, а выработка электроэнергии будет производиться в максимально возможной степени, когда автомобиль находится на тормозе двигателя, когда может использоваться кинетическая энергия, а не сила двигателя ( при замедлении или спуске по длинному склону без ускорения).

Для гибридных и электромобилей это будет то же самое, но на этот раз цель будет заключаться в подзарядке литиевой батареи, которая откалибрована намного большего размера.

Использование кинетической энергии путем генерации тока?

Принцип широко известен и демократизирован, но я должен вернуться к нему быстро. Когда я пересекаю катушку из проводящего материала (лучше всего медь) с помощью магнита, он генерирует ток в этой знаменитой катушке. Это то, что мы собираемся здесь сделать, использовать движение колес запущенного автомобиля, чтобы оживить магнит и, следовательно, вырабатывать электричество, которое будет восстанавливаться в аккумуляторах (то есть в батарее). Но если это звучит элементарно, вы увидите, что есть еще несколько тонкостей, о которых нужно знать.

Регенерация при торможении / замедлении гибридных и электромобилей

Эти автомобили оснащены электродвигателями для их приведения в движение, поэтому разумно использовать обратимость последнего, а именно то, что двигатель буксирует, если он получает сок, и что он выдает энергию, если он приводится в движение механически под действием внешней силы (здесь автомобиль, запущенный с прялками).

Итак, теперь давайте посмотрим немного более конкретно (но оставаясь схематично), что это дает, с несколькими ситуациями.

1) Моторный режим

Начнем с классического использования электродвигателя, поэтому мы циркулируем ток в катушке, расположенной рядом с магнитом. Эта циркуляция тока в электрическом проводе будет индуцировать электромагнитное поле вокруг катушки, которое затем воздействует на магнит (и, следовательно, заставляет его двигаться). Умно сконструировав эту вещь (обмотанная катушкой с вращающимся магнитом внутри), можно получить электродвигатель, который вращает ось, пока на него подается ток.

Именно «контроллер мощности» / «силовая электроника» отвечает за маршрутизацию и управление потоком электроэнергии (он выбирает передачу на аккумулятор, двигатель при определенном напряжении и т. Д.), Поэтому он имеет решающее значение. роль, поскольку именно она позволяет двигателю находиться в режиме «двигатель» или «генератор».

Я здесь разработал синтетическую и упрощенную схему этого устройства с однофазным двигателем, чтобы его было легче понять (трехфазный работает по тому же принципу, но три катушки могут усложнить вещь напрасно, и визуально это поэтому проще в однофазном).

Батарея работает от постоянного тока, а электродвигатель – нет, поэтому необходимы инвертор и выпрямитель. Силовой электрический – это устройство для разводки и дозирования тока.

2) Генератор / режим рекуперации энергии

Поэтому в режиме генератора мы будем делать обратный процесс, то есть отправлять ток, идущий от катушки, к батарее.

Но вернемся к конкретному случаю, у меня машина разогналась до 100 км / ч благодаря тепловому двигателю (расход масла) или электрическому (расход аккумулятора). Итак, я приобрел кинетическую энергию, связанную с этими 100 км / ч, и эту энергию я хочу преобразовать в электричество …

Поэтому для этого я перестану посылать ток от аккумулятора на электродвигатель, логика, которую я хочу замедлить (следовательно, противоположное заставит меня ускориться). Вместо этого силовая электроника изменит направление потоков энергии, т. Е. Направит всю электроэнергию, произведенную двигателем, на батареи.

Действительно, тот простой факт, что колеса заставляют магнит вращаться, вызывает выработку электричества в катушке. И это электричество, индуцированное в катушке, снова будет генерировать магнитное поле, которое затем замедлит магнит и больше не будет его ускорять, как когда это делается путем подачи электричества в катушку (поэтому благодаря батарее) …

Именно это торможение связано с рекуперацией энергии и, следовательно, позволяет замедлить автомобиль при рекуперации электроэнергии. Но есть некоторые проблемы.

Если я хочу рекуперировать энергию, продолжая двигаться со стабилизированной скоростью (то есть гибридной), я буду использовать тепловой двигатель для приведения в движение автомобиля и электродвигатель в качестве генератора (благодаря движениям двигателя).

И если я не хочу, чтобы у двигателя было слишком много тормозов (из-за генератора), я посылаю ток на генератор / электродвигатель).

Когда вы тормозите, компьютер распределяет усилие между рекуперативным тормозом и обычными дисковыми тормозами, это называется «комбинированным торможением». Сложность и, следовательно, устранение внезапного и другого явления, которое может помешать вождению (когда это сделано плохо, ощущение при торможении может быть улучшено).

Проблема, связанная с аккумулятором и его емкостью.

Первая проблема заключается в том, что аккумулятор не может поглотить всю переданную ему энергию, у него есть предел заряда, который предотвращает одновременное введение слишком большого количества сока. А при полном аккумуляторе проблема та же, ничего не ест!

К сожалению, когда аккумулятор поглощает электричество, возникает электрическое сопротивление, и именно тогда торможение наиболее сильное. Таким образом, чем больше мы «качаем» произведенного электричества (и, следовательно, за счет увеличения электрического сопротивления), тем сильнее будет торможение двигателем. И наоборот, чем сильнее вы почувствуете торможение двигателем, тем больше это будет означать, что ваши аккумуляторы заряжаются (или, скорее, двигатель вырабатывает большой ток).

Но, как я только что сказал, у аккумуляторов есть предел поглощения, и поэтому нежелательно делать резкие и длительные торможения для подзарядки аккумулятора. Последний не сможет его присвоить, а излишки выбросят в помойку …

Проблема связана с прогрессивностью рекуперативного торможения

Некоторые хотели бы использовать рекуперативное торможение в качестве основного и поэтому определенно обходятся без дисковых тормозов, которые являются энергетически плохими. Но, к сожалению, сам принцип работы электродвигателя препятствует доступу к этой функции.

Действительно, торможение тем сильнее, когда есть разница в скорости между ротором и статором. Таким образом, чем больше вы замедляете, тем менее мощным будет торможение. По сути, вы не можете обездвижить машину с помощью этого процесса, у вас должны быть дополнительные обычные тормоза, чтобы помочь остановить машину.

С двумя соединенными осями (здесь гибридизация E-Tense / HYbrid4 PSA), каждая из которых имеет электродвигатель, рекуперация энергии при торможении может быть увеличена вдвое. Конечно, это также будет зависеть от узкого места на стороне аккумулятора … Если последний не имеет большого аппетита, не будет особого смысла иметь два генератора. Мы также можем упомянуть Q7 e-Tron, четыре колеса которого подключены к электродвигателю благодаря Quattro, но в этом случае на четыре колеса установлен только один электродвигатель, а не два, как на схеме (поэтому мы только есть один генератор)

3) Батарея насыщена или цепь перегрета

Как мы уже говорили, когда аккумулятор полностью заряжен или он получает слишком много энергии за слишком короткое время (аккумулятор не может заряжаться на слишком высокой скорости), у нас есть два решения, чтобы избежать повреждения устройства:

• Первое решение простое, я вырезал все … С помощью переключателя (управляемого силовой электроникой) я разрезал электрическую цепь, тем самым сделав ее разомкнутой (повторяю точный термин). Таким образом, ток больше не течет, и у меня больше нет электричества в катушках, и, следовательно, у меня больше нет магнитных полей. В результате рекуперативное торможение больше не работает, и автомобиль движется по инерции. Как будто у меня больше нет генератора, и поэтому у меня больше нет электромагнитного трения, которое замедляет мои движущиеся массы.
• Второе решение состоит в том, чтобы направить ток, с которым мы больше не знаем, что делать, к резисторам. Эти резисторы предназначены для этого, и, честно говоря, они довольно простые … Их роль действительно состоит в том, чтобы поглощать ток и отводить эту энергию в виде тепла, благодаря, следовательно, эффекту Джоуля. Это устройство используется на грузовиках в качестве вспомогательных тормозов в дополнение к обычным дискам / суппортам. Поэтому вместо того, чтобы заряжать аккумулятор, мы отправляем ток в своего рода «электрические мусорные баки», которые рассеивают последний в виде тепла. Обратите внимание, что это лучше, чем дисковое торможение, потому что при той же интенсивности торможения реостатный тормоз нагревается меньше (название, данное электромагнитному торможению, которое рассеивает свою энергию в резисторах).

Здесь мы перерезаем схему и все теряет свои электромагнитные свойства (это как если бы я крутил кусок дерева в пластиковой катушке, эффекта больше нет)

Здесь мы используем реостатный тормоз, который

4) модуляция рекуперативной тормозной силы

Уместно, что у электромобилей теперь есть лопасти, позволяющие регулировать силу возврата. Но как сделать регенеративное торможение более или менее мощным? И как сделать так, чтобы он не был слишком мощным, чтобы вождение было сносным?

Что ж, если в регенеративном режиме 0 (без рекуперативного торможения) мне просто нужно отключить цепь, чтобы модулировать рекуперативное торможение, необходимо будет найти другое решение.

И среди них мы можем затем вернуть часть тока в катушку. Потому что, если выработка сока вращением магнита в катушке вызывает сопротивление, у меня было бы гораздо меньше (сопротивления), если бы, с другой стороны, я сам впрыснул сок в катушку. Чем больше я впрыскиваю, тем меньше тормозов у ​​меня будет, и даже хуже, если я впрысну слишком много, я в конечном итоге буду ускоряться (и там двигатель становится двигателем, а не генератором).

Следовательно, именно доля тока, повторно вводимого в катушку, сделает рекуперативное торможение более или менее мощным.

Чтобы вернуться в режим свободного хода, мы можем даже найти другое решение, кроме отключения цепи, а именно, посылать ток (именно то, что нужно), чтобы иметь ощущение, что находимся в режиме свободного хода … Немного похоже на то, когда мы остаемся на середине педали на термальный для парковки в стабильном темпе.

Здесь мы посылаем немного электричества в обмотку, чтобы уменьшить «моторный тормоз» электродвигателя (на самом деле это не моторный тормоз, если мы хотим быть точными). Мы даже можем получить эффект свободного хода, если направим достаточно электричества для стабилизации скорости.

Все комментарии и реакции

Dernier комментарий опубликован:

Реджан (Дата: 2021, 07:15:01)

Привет,

Несколько дней назад у меня была встреча в дилерском центре Kia по поводу планового технического обслуживания 48000 км моего Soul EV 2020 года. Ã ?? мое большое удивление, мне посоветовали заменить все передние тормоза (диски и колодки), потому что они были закончены !!

Я сказал менеджеру сервисной службы, что это невозможно, потому что я с самого начала максимально использовал рекуперативные тормоза. Его ответ: у электромобиля тормоза изнашиваются даже быстрее, чем у обычного автомобиля !!

Это действительно смешно. Читая ваше объяснение того, как работают рекуперативные тормоза, я получил подтверждение, что автомобиль замедляется с помощью процесса, отличного от стандартных тормозов.

Il Я. 1 реакция (и) на этот комментарий:

• Администратор АДМИНИСТРАТОР САЙТА (2021-07-15 08:09:43): Быть дилером и говорить, что электромобиль изнашивает тормоза быстрее, – это все еще предел.

  Потому что, если чрезмерная тяжесть этого типа автомобиля должна логически привести к более быстрому износу, регенерация меняет тенденцию.

  Теперь, возможно, уровень восстановления 3 использует тормоза параллельно, чтобы искусственно увеличить моторный тормоз (таким образом, с помощью магнитной силы двигателя и тормозов). В этом случае можно понять, почему тормоза изнашиваются быстрее. А при частом использовании регенерации это вызовет длительное нажатие колодок на диски с неприятным нагревом от износа (когда мы учимся водить, нам говорят, что давление на тормоза должно быть сильным, но коротким, чтобы ограничить обогрев).

  Было бы неплохо, если бы вы своими глазами увидели износ этих элементов, чтобы увидеть, не стремится ли дилерский центр делать незаконные цифры (маловероятно, но это правда, что «здесь мы можем сомневаться в этом»).

(Ваш пост будет виден под комментарием после проверки)

Написать комментарий

Для обслуживания и исправлений я буду: