Робота електричної регенерації при гальмуванні і уповільнення

Рекуперативне гальмування, що з'явилося кілька років тому на звичайних тепловозах, зараз стає все більш важливим, оскільки гібридні та електричні автомобілі стають все більш демократичними.

Отже, давайте подивимося на фундаментальні аспекти цієї техніки, яка, отже, полягає у отриманні електрики від руху (або, швидше, кінетичної енергії/сили інерції).

основний принцип

Чи це тепловізор, гібрид чи електромобіль, рекуперація енергії тепер скрізь.

У випадку тепловізійних машин мета полягає в тому, щоб розвантажити двигун шляхом якнайчастішого відключення генератора змінного струму, роль якого полягає в підзарядці свинцево-кислотної батареї. Таким чином, звільнення двигуна від обмеження генератора змінного струму означає економію палива, а вироблення електроенергії буде проводитися максимально можливою мірою, коли автомобіль знаходиться на гальмі двигуна, коли може використовуватися кінетична енергія, а не сила двигуна (при уповільненні або спуску по довгому схилу без прискорення).

Для гібридних та електромобілів це буде те саме, але цього разу мета полягатиме в підзарядці літієвої батареї, яка відкалібрована набагато більшого розміру.

Використання кінетичної енергії шляхом генерації струму?

Принцип широко відомий і демократизований, але я маю повернутися до нього швидко. Коли я перетинаю котушку з провідного матеріалу (найкраще мідь) за допомогою магніту, він генерує струм у цій знаменитій котушці. Це те, що ми збираємося тут зробити, використовувати рух коліс запущеного автомобіля, щоб оживити магніт і, отже, виробляти електрику, яка відновлюватиметься в акумуляторах (тобто батареї). Але якщо це звучить елементарно, ви побачите, що є ще кілька тонкощів, про які потрібно знати.

Регенерація при гальмуванні / уповільненні гібридних та електромобілів

Ці автомобілі оснащені електродвигунами для їх приведення в рух, тому розумно використовувати оборотність останнього, а саме те, що двигун буксирує, якщо він отримує сік, і що він видає енергію, якщо він приводиться в рух механічно під дією зовнішньої сили (тут автомобіль запущений з прядками).

Отже, тепер давайте подивимося трохи конкретніше (але залишаючись схематично), що це дає, з кількома ситуаціями.

1) Моторний режим

Почнемо з класичного використання електродвигуна, тому ми циркулюємо струм у котушці, розташованій поруч із магнітом. Ця циркуляція струму в електричному дроті індукуватиме електромагнітне поле навколо котушки, яке потім впливає на магніт (і, отже, змушує його рухатися). Розумно сконструювавши цю річ (обмотана котушкою з магнітом, що обертається всередині), можна отримати електродвигун, який обертає вісь, поки на нього подається струм.

Саме «контролер потужності» / «силова електроніка» відповідає за маршрутизацію та керування потоком електроенергії (він вибирає передачу на акумулятор, двигун при певній напрузі тощо), тому він має вирішальне значення. роль, оскільки вона дозволяє двигуну перебувати у режимі «двигун» чи «генератор».

Я тут розробив синтетичну та спрощену схему цього пристрою з однофазним двигуном, щоб його було легше зрозуміти (трифазний працює за тим же принципом, але три котушки можуть ускладнити річ даремно, і візуально це тому простіше в однофазному).

Батарея працює від постійного струму, а електродвигун – ні, тому потрібні інвертор та випрямляч. Силовий електричний – це пристрій для розведення та дозування струму.

2) Генератор/режим рекуперації енергії

Тому в режимі генератора ми робитимемо зворотний процес, тобто відправляти струм, що йде від котушки, до батареї.

Але повернемося до конкретної нагоди, у мене машина розігналася до 100 км/год завдяки тепловому двигуну (витрата масла) або електричному (витрата акумулятора). Отже, я придбав кінетичну енергію, пов'язану з цими 100 км/год, і цю енергію я хочу перетворити на електрику.

Тому для цього я перестану посилати струм від акумулятора на електродвигун, логіка, яку я хочу сповільнити (отже протилежне змусить мене прискоритися). Натомість силова електроніка змінить напрямок потоків енергії, т. е. спрямує всю електроенергію, вироблену двигуном, на батареї.

Справді, той простий факт, що колеса змушують магніт обертатися, викликає вироблення електрики в котушці. І ця електрика, індукована в котушці, знову генеруватиме магнітне поле, яке потім уповільнить магніт і більше не прискорюватиме його, як коли це робиться шляхом подачі електрики в котушку (тому завдяки батареї).

Саме це гальмування пов'язане з рекуперацією енергії та, отже, дозволяє уповільнити автомобіль при рекуперації електроенергії. Але є певні проблеми.

Якщо я хочу рекуперувати енергію, продовжуючи рухатися зі стабілізованою швидкістю (тобто гібридною), я використовуватиму тепловий двигун для приведення в рух автомобіля та електродвигун як генератор (завдяки рухам двигуна).

І якщо я не хочу, щоб двигун був занадто багато гальм (через генератор), я посилаю струм на генератор / електродвигун).

Коли ви гальмуйте, комп'ютер розподіляє зусилля між рекуперативним гальмом та звичайними дисковими гальмами, це називається «комбінованим гальмуванням». Складність і, отже, усунення раптового та іншого явища, що може завадити водінню (коли це зроблено погано, відчуття при гальмуванні може бути покращено).

Проблема, пов'язана з акумулятором та його ємністю.

Перша проблема полягає в тому, що акумулятор не може поглинути всю передану йому енергію, він має межу заряду, який запобігає одночасному введенню занадто великої кількості соку. А при повному акумуляторі проблема та сама, нічого не їсть!

На жаль, коли акумулятор поглинає електрику, виникає електричний опір, і саме тоді гальмування найбільше. Отже, що більше ми «качаємо» виробленої електрики (і, отже, рахунок збільшення електричного опору), то сильніше буде гальмування двигуном. І навпаки, чим сильніше ви відчуєте гальмування двигуном, тим більше це означатиме, що ваші акумулятори заряджаються (або швидше двигун виробляє великий струм).

Але, як я щойно сказав, акумулятори мають межу поглинання, і тому небажано робити різкі та тривалі гальмування для підзарядки акумулятора. Останній не зможе його привласнити, а надлишки викинуть у смітник.

Проблема пов'язана з прогресивністю рекуперативного гальмування

Деякі хотіли б використовувати рекуперативне гальмування як основне і тому безперечно обходяться без дискових гальм, які є енергетично поганими. Але, на жаль, сам принцип роботи електродвигуна перешкоджає доступу до цієї функції.

Справді, гальмування тим сильніше, коли є різниця у швидкості між ротором та статором. Таким чином, чим більше ви уповільнюєтеся, тим менш потужним буде гальмування. По суті, ви не можете знерухомити машину за допомогою цього процесу, у вас повинні бути додаткові звичайні гальма, щоб допомогти зупинити машину.

З двома з'єднаними осями (тут гібридизація E-Tense / HYbrid4 PSA), кожна з яких має електродвигун, рекуперація енергії при гальмуванні може бути збільшена вдвічі. Звичайно, це також залежатиме від вузького місця на стороні акумулятора… Якщо останній не має великого апетиту, не буде особливого сенсу мати два генератори. Ми також можемо згадати Q7 e-Tron, чотири колеса якого підключені до електродвигуна завдяки Quattro, але в цьому випадку на чотири колеса встановлений лише один електродвигун, а не два, як на схемі (тому ми лише є один генератор)

3) Батарея насичена або ланцюг перегрітий

Як ми вже говорили, коли акумулятор повністю заряджений або він отримує занадто багато енергії за занадто короткий час (акумулятор не може заряджатися на дуже високій швидкості), у нас є два рішення, щоб уникнути пошкодження пристрою:

• Перше рішення просте, я вирізав все… За допомогою перемикача (керованого силовою електронікою) я розрізав електричний ланцюг, тим самим зробивши його розімкненим (повторюю точний термін). Таким чином, струм більше не тече, і я більше не маю електрики в котушках, і, отже, я більше не маю магнітних полів. В результаті рекуперативне гальмування більше не працює, і автомобіль рухається за інерцією. Ніби у мене більше немає генератора, і тому у мене більше немає електромагнітного тертя, яке уповільнює мої маси, що рухаються.
• Друге рішення полягає в тому, щоб направити струм, з яким ми більше не знаємо, що робити, до резисторів. Ці резистори призначені для цього, і, чесно кажучи, вони досить прості… Їхня роль дійсно полягає в тому, щоб поглинати струм і відводити цю енергію у вигляді тепла завдяки, отже, ефекту Джоуля. Цей пристрій використовується на вантажівках як допоміжні гальма на додаток до звичайних дисків/супортів. Тому замість того, щоб заряджати акумулятор, ми відправляємо струм у свого роду «електричні баки для сміття», які розсіюють останній у вигляді тепла. Зверніть увагу, що це краще, ніж дискове гальмування, тому що при тій же інтенсивності гальмування реостатне гальмо нагрівається менше (назва, дана електромагнітному гальмування, яке розсіює свою енергію в резисторах).

Тут ми перерізаємо схему і все втрачає свої електромагнітні властивості (це ніби я крутив шматок дерева в пластиковій котушці, ефекту більше немає)

Тут ми використовуємо реостатне гальмо, яке

4) модуляція рекуперативної гальмівної сили

Доречно, що електромобілі тепер мають лопаті, що дозволяють регулювати силу повернення. Але як зробити регенеративне гальмування більш менш потужним? І як зробити так, щоб він не був надто потужним, щоб водіння було непоганим?

Що ж, якщо в регенеративному режимі 0 (без рекуперативного гальмування) мені просто потрібно вимкнути ланцюг, щоб модулювати рекуперативне гальмування, потрібно буде знайти інше рішення.

І серед них ми можемо потім повернути частину струму в котушку. Тому що, якщо вироблення соку обертанням магніту в котушці викликає опір, у мене було б набагато менше (опір), якби, з іншого боку, я сам упорснув сік у котушку. Чим більше я впорскую, тим менше гальм у мене буде, і навіть гірше, якщо я впорсну занадто багато, я зрештою прискорюватимусь (і там двигун стає двигуном, а не генератором).

Отже, саме частка струму, що повторно вводиться в котушку, зробить рекуперативне гальмування більш менш потужним.

Щоб повернутися в режим вільного ходу, ми можемо навіть знайти інше рішення, крім відключення ланцюга, а саме, посилати струм (саме те, що потрібно), щоб мати відчуття, що знаходимося в режимі вільного ходу… Трохи схоже на те, коли ми залишаємось на середині педалі на термальний для паркування у стабільному темпі.

Тут ми посилаємо трохи електрики в обмотку, щоб зменшити «моторне гальмо» електродвигуна (насправді це не моторне гальмо, якщо ми хочемо бути точними). Ми можемо навіть отримати ефект вільного ходу, якщо направимо достатньо електрики для стабілізації швидкості.

Всі коментарі та реакції

останній коментар опублікований:

Реґґан (Дата: 2021, 07:15:01)

Привет,

Кілька днів тому я мала зустріч у дилерському центрі Kia з приводу планового технічного обслуговування 48000 км мого Soul EV 2020 року. Ã ?? моє велике здивування, мені порадили замінити всі передні гальма (диски та колодки), тому що вони були закінчені!!

Я сказав менеджеру сервісної служби, що це неможливо, тому що я з самого початку максимально використав рекуперативні гальма. Його відповідь: у електромобіля гальма зношуються навіть швидше, ніж у звичайного автомобіля!

Це справді смішно. Читаючи ваше пояснення того, як працюють рекуперативні гальма, я отримав підтвердження, що автомобіль уповільнюється за допомогою процесу, відмінного від стандартних гальм.

Він Я. 1 реакція (і) на цей коментар:

• Адміністратор АДМІНІСТРАТОР САЙТУ (2021-07-15 08:09:43): Бути дилером і говорити, що електромобіль зношує гальма швидше, це все ще межа.

  Тому що, якщо надмірна вага цього типу автомобіля повинна логічно призвести до більш швидкого зносу, регенерація змінює тенденцію.

  Тепер, можливо, рівень відновлення 3 використовує гальма паралельно, щоб штучно збільшити гальмо моторне (таким чином, за допомогою магнітної сили двигуна і гальм). В цьому випадку можна зрозуміти, чому гальма зношуються швидше. А при частому використанні регенерації це призведе до тривалого натискання колодок на диски з неприємним нагріванням від зносу (коли ми вчимося водити, нам кажуть, що тиск на гальма має бути сильним, але коротким, щоб обмежити обігрів).

  Було б непогано, якби ви на власні очі побачили зношування цих елементів, щоб побачити, чи не прагне дилерський центр робити незаконні цифри (малоймовірно, але це правда, що «тут ми можемо сумніватися в цьому»).

(Ваш пост буде видно під коментарем після перевірки)

написати коментар

Для обслуговування і виправлень я буду: