Sähköinen regenerointitoiminto jarrutuksen ja hidastuksen aikana

Muutama vuosi sitten perinteisissä dieselvetureissa käyttöön otetun regeneratiivisen jarrutuksen merkitys kasvaa nyt, kun hybridi- ja sähköajoneuvot muuttuvat demokraattisemmiksi.

Joten katsotaanpa tämän tekniikan perusnäkökohtia, mikä siksi tarkoittaa sähkön saamista liikkeestä (tai pikemminkin kineettistä energiaa / inertiavoimaa).

Perusperiaate

Olipa kyseessä lämpökamera, hybridi tai sähköajoneuvo, energian talteenotto on nyt kaikkialla.

Lämpökuvauskoneissa tavoitteena on kuormittaa moottori sammuttamalla vaihtovirtageneraattori mahdollisimman usein, jonka tehtävänä on ladata lyijyakkua. Siten moottorin vapauttaminen laturin rajoituksesta tarkoittaa polttoaineen säästöä ja sähköntuotantoa mahdollisimman paljon, kun ajoneuvo on moottorijarrulla, kun kineettistä energiaa voidaan käyttää moottorin tehon sijasta (hidastaessa tai ajettaessa alas pitkää rinnettä ilman kiihdytystä).

Hybrideissä ja sähköajoneuvoissa se on sama, mutta tällä kertaa tavoitteena on ladata litiumakku, joka on kalibroitu paljon suuremmassa koossa.

Käyttääkö liike-energiaa tuottamalla virtaa?

Periaate on laajalti tunnettu ja demokratisoitunut, mutta minun on palattava siihen nopeasti. Kun ristin johtavan materiaalin kelan (kupari on paras) magneetilla, se tuottaa virran tähän kuuluisaan kelaan. Tätä aiomme tehdä tässä, käyttää käynnissä olevan auton pyörien liikettä magneetin animoimiseen ja siten tuottaa sähköä, joka talteentuu akkuihin (eli akkuun). Mutta jos se kuulostaa alkeelliselta, huomaat, että on vielä muutama hienovaraisuus, joista sinun on oltava tietoinen.

Regeneraatio hybridi- ja sähköajoneuvojen jarrutuksen/hidastuksen aikana

Nämä autot on varustettu sähkömoottoreilla ajamaan niitä, joten on viisasta hyödyntää jälkimmäisen käännettävyyttä eli sitä, että moottori hinaa, jos se saa mehua ja että se antaa energiaa, jos sitä ajaa mekaanisesti ulkopuolisen voiman vaikutuksesta (tässä auto käynnistettiin pyörivät pyörät).

Joten katsotaan nyt hieman tarkemmin (mutta pysytään kaavamaisena), mitä tämä antaa, muutamalla tilanteella.

1) Moottoritila

Aloitetaan sähkömoottorin klassisesta käytöstä, joten kierrätämme virtaa magneetin vieressä olevassa kelassa. Tämä virran kierto sähköjohdossa aiheuttaa sähkömagneettisen kentän kelan ympärille, joka sitten vaikuttaa magneettiin (ja saa sen siten liikkumaan). Suunnittelemalla tämän asian näppärästi (käämiin, jonka sisällä on pyörivä magneetti) saat sähkömoottorin, joka pyörittää akselia niin kauan kuin siihen kohdistuu virtaa.

Se on "tehonohjain" / "tehoelektroniikka", joka vastaa sähkövirran reitityksestä ja ohjaamisesta (se valitsee siirron akkuun, moottoriin tietyllä jännitteellä jne.), joten se on kriittinen. rooli, koska se sallii moottorin olla "moottori"- tai "generaattori"-tilassa.

Tässä olen kehittänyt tämän laitteen synteettisen ja yksinkertaistetun piirin yksivaihemoottorilla, jotta se olisi helpompi ymmärtää (kolmivaiheinen toimii samalla periaatteella, mutta kolme kelaa voivat turhaan monimutkaistaa asioita, ja visuaalisesti se on siksi helpompaa yksivaiheisessa).

Akku toimii tasavirralla, mutta sähkömoottori ei, joten tarvitaan invertteri ja tasasuuntaaja. Power Electric on laite virran jakamiseen ja annosteluun.

2) Generaattori / energian talteenottotila

Siksi generaattoritilassa teemme päinvastaisen prosessin, eli lähetämme kelasta tulevan virran akkuun.

Mutta takaisin erityistapaukseen, autoni kiihtyi 100 km/h lämpömoottorin (öljynkulutus) tai sähkömoottorin (akun kulutus) ansiosta. Joten, olen hankkinut tähän 100 km / h liittyvän kineettisen energian, ja haluan muuntaa tämän energian sähköksi ...

Joten tätä varten lopetan virran lähettämisen akusta sähkömoottoriin, logiikkaa haluan hidastaa (siis päinvastoin saa minut nopeuttamaan). Sen sijaan tehoelektroniikka kääntää energiavirtojen suunnan, eli ohjaa kaiken moottorin tuottaman sähkön akkuihin.

Itse asiassa se yksinkertainen tosiasia, että pyörät saavat magneetin pyörimään, aiheuttaa sähkön muodostumisen kelassa. Ja tämä kelaan indusoitunut sähkö synnyttää jälleen magneettikentän, joka sitten hidastaa magneettia eikä enää kiihdyttää sitä, kuten silloin kun se tehdään kohdistamalla sähköä kelaan (siis akun ansiosta) ...

Juuri tämä jarrutus liittyy energian talteenottoon ja mahdollistaa näin ollen ajoneuvon hidastamisen samalla kun se ottaa talteen sähköä. Mutta on joitain ongelmia.

Jos haluan saada energiaa talteen samalla kun jatkan liikkumista tasaisella nopeudella (eli hybridi), käytän lämpömoottoria ajamaan autoa ja sähkömoottoria generaattorina (moottorin liikkeiden ansiosta).

Ja jos en halua, että moottorissa on liikaa jarruja (generaattorin takia), lähetän virran generaattoriin/moottoriin).

Kun jarrutat, tietokone jakaa voiman regeneratiivisen jarrun ja tavanomaisten levyjarrujen välillä, tätä kutsutaan "yhdistetyksi jarrutukseksi". Vaikeus ja siten äkillisen ja muun ajoa häiritsevän ilmiön eliminointi (heikosti tehtynä jarrutustuntumaa voidaan parantaa).

Ongelma akussa ja sen kapasiteetissa.

Ensimmäinen ongelma on, että akku ei pysty imemään kaikkea sille siirrettyä energiaa, sillä on latausraja, joka estää liikaa mehua ruiskuttamasta samanaikaisesti. Ja täydellä akulla ongelma on sama, se ei syö mitään!

Valitettavasti kun akku imee sähköä, syntyy sähkövastusta, ja juuri silloin jarrutus on voimakkainta. Näin ollen mitä enemmän "pumppaamme" tuotettua sähköä (ja siten lisäämällä sähkövastusta), sitä voimakkaampi moottorijarrutus on. Toisaalta, mitä enemmän tunnet moottorin jarrutuksen, sitä enemmän se tarkoittaa, että akut latautuvat (tai pikemminkin moottori tuottaa paljon virtaa).

Mutta kuten juuri sanoin, akuilla on absorptioraja, ja siksi ei ole toivottavaa tehdä kovaa ja pitkäkestoista jarrutusta akun lataamiseksi. Jälkimmäinen ei pysty ottamaan sitä, ja ylijäämä heitetään roskakoriin ...

Ongelma liittyy regeneratiivisen jarrutuksen progressiivisuuteen

Jotkut haluaisivat käyttää regeneratiivista jarrutusta ensisijaisena ja siksi luopuvat ehdottomasti levyjarruista, jotka ovat energisesti huonoja. Mutta valitettavasti sähkömoottorin toimintaperiaate estää pääsyn tähän toimintoon.

Jarrutus on todellakin voimakkaampaa, kun roottorin ja staattorin välillä on nopeusero. Näin ollen mitä enemmän hidastat, sitä heikompi jarrutus on. Pohjimmiltaan et voi pysäyttää autoa tämän prosessin aikana, sinulla on oltava normaalit lisäjarrut auton pysäyttämiseksi.

Kahdella kytketyllä akselilla (tässä E-Tense / HYbrid4 PSA hybridisaatio), joissa kummassakin on sähkömoottori, energian talteenotto jarrutuksen aikana voidaan kaksinkertaistaa. Tietysti tämä riippuu myös akun puolen pullonkaulasta... Jos jälkimmäisellä ei ole paljon ruokahalua, ei ole paljon järkeä pitää kahta generaattoria. Voidaan mainita myös Q7 e-Tron, jonka neljä pyörää on kytketty sähkömoottoriin Quattron ansiosta, mutta tässä tapauksessa neljälle pyörälle on asennettu vain yksi sähkömoottori, ei kaksi kuten kaaviossa (joten meillä on vain yksi generaattori)

3) Akku on kyllästynyt tai piiri on ylikuumentunut

Kuten sanoimme, kun akku on ladattu täyteen tai se kuluttaa liian paljon virtaa liian lyhyessä ajassa (akku ei voi latautua liian suurella nopeudella), meillä on kaksi ratkaisua laitteen vahingoittumisen välttämiseksi:

• Ensimmäinen ratkaisu on yksinkertainen, katkaisin kaiken ... Katkaisin kytkimen (tehoelektroniikan ohjaama) avulla sähköpiirin, jolloin se avautuu (toistan tarkan termin). Näin virta ei enää kulje ja minulla ei ole enää sähköä keloissa eikä minulla siksi ole enää magneettikenttiä. Tämän seurauksena regeneratiivinen jarrutus ei enää toimi ja ajoneuvo liikkuu vapaasti. Ikään kuin minulla ei olisi enää generaattoria, ja siksi minulla ei ole enää sähkömagneettista kitkaa, joka hidastaa liikkuvia massojani.
• Toinen ratkaisu on ohjata vastuksiin virta, jolla emme enää tiedä mitä tehdä. Nämä vastukset on suunniteltu tähän tarkoitukseen, ja ollakseni rehellisiä, ne ovat melko yksinkertaisia ​​... Niiden tehtävänä on todellakin imeä virtaa ja hajottaa tämä energia lämpönä, siksi Joule-ilmiön ansiosta. Tätä laitetta käytetään kuorma-autoissa apujarruna perinteisten levyjen/jarrusatulaen lisäksi. Siksi akun lataamisen sijaan lähetämme virran eräänlaisiin "sähköisiin roskakoriin", jotka haihduttavat jälkimmäisen lämmön muodossa. Huomaa, että tämä on parempi kuin levyjarru, koska samalla jarrutusnopeudella reostaattijarru kuumenee vähemmän (nimi on annettu sähkömagneettiselle jarrutukselle, joka haihduttaa energiansa vastuksissa).

Täällä katkaisemme piirin ja kaikki menettää sähkömagneettiset ominaisuutensa (ikään kuin kiertäisin puupalaa muovikelassa, vaikutus ei ole enää olemassa)

Tässä käytämme reostaattijarrua, joka

4) regeneratiivisen jarrutusvoiman modulointi

Sähköajoneuvoissa on nyt sopivasti siivet paluuvoiman säätämiseksi. Mutta miten regeneratiivisesta jarrutuksesta saadaan enemmän tai vähemmän tehokasta? Ja kuinka tehdä se niin, että se ei ole liian voimakas, jotta ajaminen on siedettävää?

No, jos regeneratiivisessa tilassa 0 (ei regeneratiivista jarrutusta) minun täytyy vain irrottaa piiri voidakseni moduloida regeneratiivista jarrutusta, on löydettävä toinen ratkaisu.

Ja niiden joukossa voimme sitten palauttaa osan virrasta kelaan. Koska jos mehun tuottaminen pyörittämällä kelassa olevaa magneettia aiheuttaa vastuksen, minulla olisi paljon vähemmän (vastusta), jos toisaalta ruiskuttaisin mehun itse kelaan. Mitä enemmän ruiskutan, sitä vähemmän jarruja minulla on, ja mikä vielä pahempaa, jos ruiskutan liikaa, päädyn kiihtymään (ja silloin moottorista tulee moottori, ei generaattori).

Siksi se osa virrasta, joka syötetään takaisin kelaan, tekee regeneratiivisesta jarrutuksesta enemmän tai vähemmän tehokkaan.

Vapaakierrokseen palaamiseksi voimme jopa löytää toisen ratkaisun piirin irrotuksen lisäksi, nimittäin lähettää virtaa (täsmälleen sitä mitä tarvitaan), jotta saadaan tunne, että olemme vapaakäyntitilassa... Vähän niin kuin pysyisimme keskellä lämpöpatterin poljin pysäköimään tasaiseen tahtiin.

Tässä lähetämme hieman sähköä käämiin vähentämään sähkömoottorin "moottorijarrua" (se ei ole varsinaisesti moottorijarru, jos haluamme olla tarkkoja). Voimme saada jopa vapaakäyntiefektin, jos lähetämme tarpeeksi sähköä nopeuden vakauttamiseksi.

Kaikki kommentit ja reaktiot

Dernier kommentti lähetetty:

Reggan (Päivämäärä: 2021, 07:15:01)

Hei,

Muutama päivä sitten minulla oli tapaaminen Kia-liikkeessä vuoden 48000 Soul EV 2020 XNUMX km aikataulun mukaisesta huollosta. Ã ?? suuri yllätykseni, minua neuvottiin vaihtamaan kaikki etujarrut (levyt ja palat), koska ne olivat valmiit!!

Sanoin huoltopäällikölle, että tämä ei ole mahdollista, koska hyödynsin rekuperatiivisia jarruja alusta alkaen. Hänen vastauksensa: sähköauton jarrut kuluvat jopa tavallista autoa nopeammin!!

Tämä on todella hauskaa. Lukiessani selitystäsi regeneratiivisten jarrujen toiminnasta, sain vahvistuksen, että auto hidastaa nopeutta käyttämällä muuta prosessia kuin vakiojarruja.

Il I. 1 reaktioita tähän kommenttiin:

• hallintomies SIVUSTON HALLINTA (2021-07-15 08:09:43): Jälleenmyyjänä oleminen ja sanominen, että sähköauto kuluttaa jarrut nopeammin, on edelleen rajana.

  Koska jos tämäntyyppisten ajoneuvojen liiallinen ankaruus johtaa loogisesti nopeampaan kulumiseen, regeneraatio kääntää suuntauksen.

  Nyt ehkä palautumistaso 3 käyttää jarruja rinnakkain lisätäkseen keinotekoisesti moottorijarrua (täten käyttämällä moottorin ja jarrujen magneettista voimaa). Tässä tapauksessa voit ymmärtää, miksi jarrut kuluvat nopeammin. Ja kun regenerointia käytetään usein, tämä aiheuttaa pitkiä tyynyjä levyihin, joissa on epämiellyttävää kulutusta ja kulumisesta aiheutuvaa lämpöä (kun opimme ajamaan, meille kerrotaan, että jarrujen paineen on oltava voimakasta, mutta lyhyttä kuumenemisen rajoittamiseksi).

  Olisi mukavaa, jos näkisit näiden elementtien kulumisen omin silmin nähdäksesi, onko jälleenmyyjällä houkutus tehdä laittomia numeroita (epätodennäköistä, mutta on totta, että "tässä voimme epäillä sitä").

(Viestisi näkyy kommentin alla vahvistuksen jälkeen)

Kirjoita kommentti

Huollon ja korjausten osalta aion: