Funcționare de regenerare electrică în timpul frânării și decelerației

Introdusă în urmă cu câțiva ani pe locomotivele diesel convenționale, frânarea regenerativă devine acum din ce în ce mai importantă pe măsură ce vehiculele hibride și electrice devin mai democratice.

Deci, să aruncăm o privire asupra aspectelor fundamentale ale acestei tehnici, care, prin urmare, este despre obținerea de electricitate din mișcare (sau mai degrabă energie cinetică / forță inerțială).

Principiul de bază

Fie că este vorba despre o cameră termică, un hibrid sau un vehicul electric, recuperarea energiei este acum peste tot.

În cazul aparatelor de termoviziune se urmărește descărcarea motorului prin oprirea cât mai des a alternatorului, al cărui rol este reîncărcarea bateriei plumb-acid. Astfel, eliberarea motorului de limitarea alternatorului înseamnă economii de combustibil și generarea de energie cât mai mult posibil atunci când vehiculul este pe frâna de motor, când energia cinetică poate fi folosită mai degrabă decât puterea motorului (când încetiniți sau coborâți o perioadă lungă de timp). panta fara acceleratie).

Pentru vehiculele hibride și electrice, va fi la fel, dar de data aceasta scopul va fi reîncărcarea bateriei cu litiu, care este calibrată la o dimensiune mult mai mare.

Folosind energia cinetică prin generarea de curent?

Principiul este larg cunoscut și democratizat, dar trebuie să mă întorc repede la el. Când încrucișez o bobină de material conductiv (cuprul este cel mai bun) cu un magnet, acesta generează un curent în această bobină faimoasă. Acesta este ceea ce vom face aici, folosim mișcarea roților unei mașini care rulează pentru a anima un magnet și, prin urmare, a genera energie electrică care va fi recuperată în baterii (adică în baterie). Dar dacă sună elementar, vei vedea că mai sunt câteva subtilități de care trebuie să fii conștient.

Regenerare în timpul frânării/decelerației vehiculelor hibride și electrice

Aceste mașini sunt echipate cu motoare electrice pentru a le propulsa, așa că este înțelept să folosim reversibilitatea acestuia din urmă, și anume că motorul remorcă dacă primește suc, și că livrează energie dacă este condus mecanic de o forță exterioară (aici o mașină a pornit). cu roți care se învârtesc).

Așa că acum să ne uităm puțin mai specific (dar să rămânem schematic) ce dă acest lucru, cu câteva situații.

1) Modul motor

Să începem cu utilizarea clasică a unui motor electric, așa că facem în circulație curentul într-o bobină situată lângă magnet. Această circulație a curentului în firul electric va induce un câmp electromagnetic în jurul bobinei, care acționează apoi asupra magnetului (și prin urmare îl face să se miște). Proiectând inteligent acest lucru (învelit într-o bobină cu un magnet rotativ în interior), puteți obține un motor electric care rotește axa atâta timp cât i se aplică curent.

Este „controlerul de putere” / „electronica de putere” care este responsabil pentru rutarea și controlul fluxului de energie electrică (alege transferul la baterie, motorul la o anumită tensiune etc.), deci este critic. rol, deoarece acesta este cel care permite motorului să fie în modul „motor” sau „generator”.

Aici am dezvoltat un circuit sintetic și simplificat al acestui dispozitiv cu un motor monofazat pentru a fi mai ușor de înțeles (un trifazat funcționează pe același principiu, dar trei bobine pot complica lucrurile în zadar și vizual este, prin urmare, mai ușor într-o singură fază).

Bateria funcționează pe curent continuu, dar motorul electric nu, așa că este nevoie de un invertor și un redresor. Power electric este un dispozitiv de distribuție și dozare a curentului.

2) Modul generator / recuperare energie

Prin urmare, în modul generator, vom face procesul opus, adică trimitem curentul care vine de la bobină la baterie.

Dar revenind la cazul concret, mașina mea a accelerat până la 100 km/h datorită unui motor termic (consum de ulei) sau unui motor electric (consum de baterie). Deci, am dobândit energie cinetică asociată cu acești 100 km / h și vreau să convertesc această energie în electricitate ...

Așa că pentru asta o să nu mai trimit curent de la baterie la motorul electric, logica pe care vreau să o încetinesc (deci invers mă va face să accelerez). În schimb, electronica de putere va inversa direcția fluxurilor de energie, adică va direcționa toată electricitatea produsă de motor către baterii.

Într-adevăr, simplul fapt că roțile fac magnetul să se învârtească face ca în bobină să fie generată electricitate. Și această energie electrică indusă în bobină va genera din nou un câmp magnetic, care va încetini apoi magnetul și nu-l va mai accelera ca atunci când se face prin aplicarea de electricitate la bobină (deci datorită bateriei)...

Această frânare este asociată cu recuperarea energiei și, prin urmare, permite vehiculului să încetinească în timp ce recuperează electricitatea. Dar sunt unele probleme.

Dacă vreau să recuperez energia continuând să mă mișc cu o viteză stabilizată (adică hibrid), voi folosi un motor termic pentru a propulsa mașina și un motor electric ca generator (mulțumită mișcărilor motorului).

Si daca nu vreau ca motorul sa aiba prea multe frane (din cauza generatorului), trimit curentul catre generator/motor).

Când frânezi, computerul distribuie forța dintre frâna regenerativă și frânele cu disc convenționale, aceasta se numește „frânare combinată”. Dificultate și, prin urmare, eliminarea fenomenului brusc și a altor fenomene care pot interfera cu conducerea (atunci când este făcut prost, senzația de frânare poate fi îmbunătățită).

O problemă cu bateria și capacitatea acesteia.

Prima problema este ca bateria nu poate absorbi toata energia transferata catre ea, are o limita de incarcare care impiedica sa fie injectat prea mult suc in acelasi timp. Si cu bateria plina problema este aceeasi, nu mananca nimic!

Din păcate, atunci când bateria absoarbe electricitate, apare rezistența electrică și atunci frânarea este cea mai severă. Astfel, cu cât „pompăm” mai mult electricitatea generată (și, prin urmare, prin creșterea rezistenței electrice), cu atât frânarea motorului va fi mai puternică. Dimpotrivă, cu cât simți mai mult frânarea motorului, cu atât mai mult va însemna că bateriile tale se încarcă (sau mai bine zis, motorul generează mult curent).

Dar, așa cum tocmai am spus, bateriile au o limită de absorbție și, prin urmare, nu este de dorit să faceți frânări bruște și prelungite pentru a reîncărca bateria. Acesta din urmă nu-l va putea însuși, iar surplusul va fi aruncat la gunoi...

Problema este legată de progresivitatea frânării regenerative

Unii ar dori să folosească frânarea regenerativă ca principală și, prin urmare, să renunțe cu siguranță la frânele cu disc, care sunt slabe din punct de vedere energetic. Dar, din păcate, însuși principiul de funcționare al motorului electric împiedică accesul la această funcție.

Într-adevăr, frânarea este mai puternică atunci când există o diferență de viteză între rotor și stator. Astfel, cu cât decelerați mai mult, cu atât frânarea va fi mai puțin puternică. Practic, nu puteți imobiliza mașina prin acest proces, trebuie să aveți frâne normale suplimentare pentru a ajuta la oprirea mașinii.

Cu două osii cuplate (aici hibridizare E-Tense / HYbrid4 PSA), fiecare cu un motor electric, recuperarea energiei în timpul frânării poate fi dublată. Desigur, asta va depinde și de blocajul de pe partea laterală a bateriei... Dacă acesta din urmă nu are prea multă poftă, nu prea are sens să ai două generatoare. Mai putem aminti de Q7 e-Tron, ale cărui patru roți sunt conectate la un motor electric datorită Quattro, dar în acest caz este instalat doar un motor electric pe cele patru roți, nu două ca în diagramă (deci avem doar un generator)

3) Bateria este saturată sau circuitul este supraîncălzit

După cum am spus, atunci când bateria este încărcată complet sau consumă prea multă putere într-un timp prea scurt (bateria nu se poate încărca la o viteză prea mare), avem două soluții pentru a evita deteriorarea dispozitivului:

• Prima soluție este simplă, decupez totul... Cu ajutorul unui comutator (controlat de electronica de putere), decupez circuitul electric, făcându-l astfel deschis (repet termenul exact). In acest fel curentul nu mai curge si nu mai am curent electric in bobine si deci nu mai am campuri magnetice. Ca urmare, frânarea regenerativă nu mai funcționează, iar vehiculul se deplasează. De parcă nu mai am un generator și, prin urmare, nu mai am frecare electromagnetică care îmi încetinește masele în mișcare.
• A doua soluție este să direcționăm curentul cu care nu mai știm ce să facem rezistențelor. Aceste rezistențe sunt concepute pentru asta și, să fiu sincer, sunt destul de simple... Rolul lor este într-adevăr de a absorbi curent și de a disipa această energie sub formă de căldură, mulțumită prin urmare efectului Joule. Acest dispozitiv este utilizat pe camioane ca frâne auxiliare în plus față de discurile / etrierele convenționale. Prin urmare, în loc să încărcăm bateria, trimitem curent într-un fel de „coșuri de gunoi electrice” care le disipă pe acestea din urmă sub formă de căldură. Rețineți că aceasta este mai bună decât frânarea pe disc, deoarece la aceeași viteză de frânare frâna reostat se încălzește mai puțin (un nume dat frânării electromagnetice, care își disipează energia în rezistențe).

Aici tăiem circuitul și totul își pierde proprietățile electromagnetice (parcă aș răsuci o bucată de lemn într-o bobină de plastic, efectul nu mai este)

Aici folosim o frână reostat care

4) modularea forței de frânare regenerativă

În mod potrivit, vehiculele electrice au acum palete pentru a regla forța de întoarcere. Dar cum faci frânarea regenerativă mai mult sau mai puțin puternică? Și cum să-l faci astfel încât să nu fie prea puternic, astfel încât conducerea să fie suportabilă?

Ei bine, dacă în modul regenerativ 0 (fără frânare regenerativă) trebuie doar să opresc circuitul pentru a modula frânarea regenerativă, va trebui găsită o altă soluție.

Și printre ele, putem apoi returna o parte din curent la bobină. Pentru ca daca producerea de suc prin rotirea magnetului din bobina produce rezistenta, as avea mult mai putina (rezistenta) daca, in schimb, aș injecta eu sucul in bobina. Cu cât injectez mai mult, cu atât voi avea mai puține frâne și și mai rău, dacă injectez prea mult ajung să accelerez (și acolo, motorul devine motor, nu generator).

Prin urmare, fracția de curent reinjectată în bobină este cea care va face frânarea regenerativă mai mult sau mai puțin puternică.

Pentru a reveni la modul roată liberă, putem găsi chiar și o altă soluție pe lângă deconectarea circuitului și anume, trimitem curent (exact ce este necesar) pentru a avea senzația că suntem în modul roată liberă... Un pic ca atunci când stăm în mijlocul pedalei pe termica pentru parcare in ritm constant.

Aici trimitem putina energie electrica in infasurare pentru a reduce "frana de motor" a motorului electric (nu este de fapt o frana de motor, daca vrem sa fim mai exacti). Putem obține chiar și un efect de roată liberă dacă trimitem suficientă energie electrică pentru a stabiliza viteza.

Toate comentariile și reacțiile

Dernier comentariu postat:

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

Bună ziua,

Acum câteva zile, am avut o întâlnire la o reprezentanță Kia despre întreținerea programată a Soul EV 48000 de 2020 km. A ?? marea mea surpriză, am fost sfătuit să schimb toate frânele din față (discuri și plăcuțe) pentru că erau terminate !!

I-am spus șefului de service că acest lucru nu este posibil pentru că am profitat la maximum de frânele recuperatoare de la început. Răspunsul lui: frânele unei mașini electrice se uzează și mai repede decât o mașină obișnuită !!

Acest lucru este chiar amuzant. Citind explicația dvs. despre cum funcționează frânele regenerative, am primit confirmarea că mașina încetinește folosind un alt proces decât frânele standard.

Il J. 1 reacție (e) la acest comentariu:

• administrator ADMINISTRATOR DE SITE (2021-07-15 08:09:43): A fi dealer și a spune că o mașină electrică uzează frânele mai repede este încă limita.

  Pentru că dacă severitatea excesivă a acestui tip de vehicul ar trebui să ducă în mod logic la o uzură mai rapidă, regenerarea inversează tendința.

  Acum, poate că nivelul de recuperare 3 folosește frânele în paralel pentru a crește artificial frâna de motor (utilizand astfel forța magnetică a motorului și a frânelor). În acest caz, puteți înțelege de ce frânele se uzează mai repede. Iar cu utilizarea frecventă a regenerării, aceasta va determina apăsarea lungă a plăcuțelor pe discurile cu căldură neplăcută de la uzură (când învățăm să conducem, ni se spune că presiunea asupra frânelor trebuie să fie puternică, dar scurtă pentru a limita încălzirea).

  Ar fi bine dacă ai vedea uzura acestor elemente cu ochii tăi să vezi dacă dealer-ul este tentat să facă numere ilegale (putin probabil, dar e adevărat că „aici ne putem îndoi”).

(Postarea dvs. va fi vizibilă sub comentariu după verificare)

A scrie un comentariu

Pentru întreținere și remedieri, voi: