Elektrische regeneratie tijdens remmen en vertragen

Een paar jaar geleden geïntroduceerd op conventionele diesellocomotieven, wordt regeneratief remmen nu steeds belangrijker naarmate hybride en elektrische voertuigen democratischer worden.

Laten we dus eens kijken naar de fundamentele aspecten van deze techniek, die daarom gaat over het verkrijgen van elektriciteit uit beweging (of liever kinetische energie / traagheidskracht).

Het basisprincipe

Of het nu een warmtebeeldcamera, een hybride of een elektrisch voertuig is, energieterugwinning is nu overal mogelijk.

In het geval van warmtebeeldmachines is het doel om de motor te ontladen door de dynamo zo vaak mogelijk uit te schakelen, met als functie het opladen van de loodzuuraccu. Het bevrijden van de motor van de beperking van de dynamo betekent dus brandstofbesparing en energieopwekking zoveel mogelijk worden gegenereerd wanneer het voertuig op de motorrem staat wanneer kinetische energie kan worden gebruikt in plaats van motorvermogen (bij het vertragen of het afdalen van een lange helling zonder versnelling).

Voor hybrides en elektrische voertuigen zal het hetzelfde zijn, maar dit keer is het doel om de lithiumbatterij op te laden, die op een veel groter formaat is gekalibreerd.

Kinetische energie gebruiken door stroom op te wekken?

Het principe is algemeen bekend en gedemocratiseerd, maar ik moet er snel op terugkomen. Wanneer ik een spoel van geleidend materiaal (koper is het beste) kruis met een magneet, genereert deze een stroom in deze beroemde spoel. Dit is wat we hier gaan doen, de beweging van de wielen van een rijdende auto gebruiken om de magneet te animeren en zo elektriciteit op te wekken die wordt teruggewonnen in de batterijen (d.w.z. de batterij). Maar als het elementair klinkt, zul je zien dat er nog een paar subtiliteiten zijn om op te letten.

Regeneratie tijdens remmen / vertragen van hybride en elektrische voertuigen

Deze auto's zijn uitgerust met elektromotoren om ze voort te stuwen, dus het is verstandig om gebruik te maken van de omkeerbaarheid van deze laatste, namelijk dat de motor trekt als hij sap ontvangt, en dat hij energie levert als hij mechanisch wordt aangedreven door een externe kracht (hier een auto gestart met draaiende wielen).

Dus laten we nu wat specifieker kijken (maar blijven schematisch) wat dit geeft, met een paar situaties.

1) Motormodus:

Laten we beginnen met het klassieke gebruik van een elektromotor, dus we circuleren de stroom in een spoel naast de magneet. Deze circulatie van stroom in de elektrische draad zal een elektromagnetisch veld rond de spoel induceren, dat vervolgens op de magneet inwerkt (en deze dus laat bewegen). Door dit ding slim te ontwerpen (gewikkeld in een spoel met een roterende magneet erin), kun je een elektromotor krijgen die de as laat draaien zolang de stroom erop staat.

Het is de "vermogensregelaar" / "vermogenselektronica" die verantwoordelijk is voor het routeren en regelen van de stroom van elektriciteit (hij kiest de overdracht naar de batterij, de motor bij een bepaalde spanning, enz.), dus het is van cruciaal belang. rol, omdat de motor hierdoor in de modus "motor" of "generator" kan staan.

Hier heb ik een synthetische en vereenvoudigde schakeling van dit apparaat met een eenfasige motor ontwikkeld om het gemakkelijker te begrijpen te maken (een driefasige werkt volgens hetzelfde principe, maar drie spoelen kunnen dingen tevergeefs ingewikkeld maken, en visueel is het daarom gemakkelijker in een eenfase).

De batterij werkt op gelijkstroom, maar de elektromotor niet, dus een omvormer en een gelijkrichter zijn nodig. Power electric is een apparaat voor het verdelen en doseren van stroom.

2) Generator / energieterugwinningsmodus

Daarom zullen we in de generatormodus het tegenovergestelde proces doen, dat wil zeggen, de stroom die van de spoel komt naar de batterij sturen.

Maar terug naar het specifieke geval, mijn auto versnelde tot 100 km / u dankzij een warmtemotor (olieverbruik) of een elektrische motor (batterijverbruik). Dus ik heb kinetische energie verworven die verband houdt met deze 100 km / u, en ik wil deze energie omzetten in elektriciteit ...

Dus hiervoor zal ik stoppen met het sturen van stroom van de batterij naar de elektromotor, de logica die ik wil vertragen (vandaar het tegenovergestelde zal me versnellen). In plaats daarvan zal de vermogenselektronica de richting van de energiestromen omkeren, d.w.z. alle door de motor geproduceerde elektriciteit naar de accu's leiden.

Inderdaad, het simpele feit dat de wielen de magneet laten draaien, zorgt ervoor dat er elektriciteit wordt opgewekt in de spoel. En deze elektriciteit die in de spoel wordt geïnduceerd, zal opnieuw een magnetisch veld genereren, dat de magneet dan zal vertragen en niet langer zal versnellen zoals wanneer het wordt gedaan door elektriciteit op de spoel aan te brengen (dus dankzij de batterij) ...

Het is dit remmen dat wordt geassocieerd met energieterugwinning en daardoor kan het voertuig vertragen terwijl het elektriciteit terugwint. Maar er zijn enkele problemen.

Als ik energie wil recupereren terwijl ik blijf rijden met een gestabiliseerde snelheid (d.w.z. hybride), zal ik een warmtemotor gebruiken om de auto aan te drijven en een elektromotor als generator (dankzij de bewegingen van de motor).

En als ik niet wil dat de motor te veel remmen heeft (vanwege de generator), stuur ik de stroom naar de generator/motor).

Wanneer u remt, verdeelt de computer de kracht tussen de regeneratieve rem en conventionele schijfremmen, dit wordt "gecombineerd remmen" genoemd. Moeilijkheid en daarom eliminatie van het plotselinge en andere fenomeen dat het rijden kan verstoren (wanneer slecht gedaan, kan het remgevoel worden verbeterd).

Een probleem met de batterij en de capaciteit ervan.

Het eerste probleem is dat de batterij niet alle energie kan absorberen die eraan wordt overgedragen, het heeft een laadlimiet die voorkomt dat er tegelijkertijd te veel sap wordt geïnjecteerd. En met een volle batterij is het probleem hetzelfde, hij eet niets!

Helaas, wanneer de batterij elektriciteit absorbeert, treedt er elektrische weerstand op, en dit is wanneer het remmen het meest hevig is. Dus hoe meer we de opgewekte elektriciteit "pompen" (en dus door de elektrische weerstand te vergroten), hoe sterker het remmen op de motor zal zijn. Omgekeerd, hoe meer u de motor voelt afremmen, hoe meer het betekent dat uw accu's worden opgeladen (of beter gezegd, de motor genereert veel stroom).

Maar, zoals ik net zei, batterijen hebben een absorptielimiet en daarom is het onwenselijk om hard en langdurig te remmen om de batterij op te laden. De laatste zal het zich niet kunnen toe-eigenen en het overschot zal in de prullenbak worden gegooid ...

Het probleem houdt verband met de progressiviteit van regeneratief remmen

Sommigen willen regeneratief remmen als primair middel gebruiken en daarom absoluut afzien van schijfremmen, die energetisch slecht zijn. Maar helaas verhindert het werkingsprincipe van de elektromotor de toegang tot deze functie.

Inderdaad, het remmen is sterker wanneer er een verschil in snelheid is tussen de rotor en de stator. Dus hoe meer u afremt, hoe minder krachtig het remmen zal zijn. In principe kunt u de auto door dit proces niet immobiliseren, u moet extra normale remmen hebben om de auto te helpen stoppen.

Met twee gekoppelde assen (hier E-Tense / HYbrid4 PSA hybridisatie), elk met een elektromotor, kan de energieterugwinning tijdens het remmen worden verdubbeld. Dit zal natuurlijk ook afhangen van de bottleneck aan de zijkant van de accu... Als die laatste niet veel trek heeft, heeft het ook weinig zin om twee generatoren te hebben. We kunnen ook de Q7 e-Tron noemen, waarvan de vier wielen zijn verbonden met een elektromotor dankzij de Quattro, maar in dit geval is er slechts één elektromotor op de vier wielen geïnstalleerd, niet twee zoals in het diagram (daarom hebben we heb maar één generator)

3) De batterij is verzadigd of het circuit is oververhit

Zoals we al zeiden, wanneer de batterij volledig is opgeladen of te veel stroom verbruikt in een te korte tijd (de batterij kan niet met een te hoge snelheid opladen), hebben we twee oplossingen om schade aan het apparaat te voorkomen:

• De eerste oplossing is simpel, ik schakel alles uit ... Met een schakelaar (aangestuurd door de vermogenselektronica) onderbreek ik het elektrische circuit, waardoor het opengaat (ik herhaal de exacte term). Zo vloeit de stroom niet meer en heb ik geen elektriciteit meer in de spoelen en dus ook geen magnetische velden meer. Als gevolg hiervan werkt het regeneratief remmen niet meer en loopt het voertuig uit. Alsof ik geen generator meer heb, en daarom geen elektromagnetische wrijving meer heb die mijn bewegende massa's afremt.
• De tweede oplossing is om de stroom waarmee we niet meer weten wat te doen met de weerstanden te richten. Deze weerstanden zijn ontworpen om dit te doen, en om eerlijk te zijn, ze zijn vrij eenvoudig ... Hun rol is eigenlijk om stroom op te nemen en die energie als warmte af te voeren, dankzij het Joule-effect. Dit apparaat wordt op vrachtwagens gebruikt als hulpremmen naast conventionele schijven / remklauwen. Daarom sturen we, in plaats van de batterij op te laden, stroom naar een soort "elektrische vuilnisbakken" die de laatste in de vorm van warmte afvoeren. Merk op dat dit beter is dan schijfremmen omdat bij dezelfde remsnelheid de reostaatrem minder opwarmt (een naam die wordt gegeven aan elektromagnetisch remmen, dat zijn energie in weerstanden dissipeert).

Hier snijden we het circuit en alles verliest zijn elektromagnetische eigenschappen (het is alsof ik een stuk hout in een plastic spoel draai, het effect is er niet meer)

Hier gebruiken we een reostaatrem die:

4) modulatie van regeneratieve remkracht

Het is passend dat elektrische voertuigen nu peddels hebben om de kracht van de terugkeer aan te passen. Maar hoe maak je regeneratief remmen meer of minder krachtig? En hoe het zo te maken dat het niet te krachtig is, zodat het rijden draaglijk is?

Welnu, als ik in regeneratieve modus 0 (geen regeneratief remmen) alleen het circuit moet uitschakelen om het regeneratief remmen te moduleren, moet er een andere oplossing worden gevonden.

En onder hen kunnen we dan een deel van de stroom teruggeven aan de spoel. Want als de productie van sap door het draaien van de magneet in de spoel weerstand veroorzaakt, zou ik veel minder (weerstand) hebben als ik daarentegen zelf het sap in de spoel zou spuiten. Hoe meer ik inspuit, hoe minder remmen ik zal hebben, en erger nog, als ik te veel inspuit, versnel ik uiteindelijk (en daar wordt de motor de motor, niet de generator).

Daarom is het de fractie van de stroom die opnieuw in de spoel wordt geïnjecteerd, waardoor het regeneratieve remmen meer of minder krachtig wordt.

Om terug te keren naar de vrijloopmodus, kunnen we naast het loskoppelen van het circuit zelfs een andere oplossing vinden, namelijk stroom sturen (precies wat nodig is) om het gevoel te hebben dat we in de vrijloopmodus zijn ... Een beetje zoals wanneer we in de midden van het pedaal op de thermiek om in een gestaag tempo te parkeren.

Hier sturen we wat elektriciteit in de wikkeling om de "motorrem" van de elektromotor te verminderen (het is eigenlijk geen motorrem, als we precies willen zijn). We kunnen zelfs een vrijloopeffect krijgen als we genoeg elektriciteit sturen om de snelheid te stabiliseren.

Alle opmerkingen en reacties

Modesnufje- commentaar geplaatst:

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

Hello,

Een paar dagen geleden had ik een vergadering bij een Kia-dealer over het geplande onderhoud van mijn 48000 Soul EV 2020 km. EEN ?? mijn grote verrassing, ik kreeg het advies om alle voorremmen (schijven en blokken) te vervangen omdat ze klaar waren !!

Ik vertelde de servicemanager dat dit niet mogelijk was omdat ik vanaf het begin optimaal gebruik had gemaakt van de recuperatieve remmen. Zijn antwoord: de remmen van een elektrische auto verslijten nog sneller dan een gewone auto!!

Dit is echt grappig. Toen ik uw uitleg las over hoe regeneratieve remmen werken, kreeg ik de bevestiging dat de auto vertraagt ​​met een ander proces dan standaardremmen.

Il ik. 1 reactie(s) op deze reactie:

• administrateur SITEBEHEERDER (2021-07-15 08:09:43): Dealer zijn en zeggen dat een elektrische auto de remmen sneller verslijt, is nog steeds de limiet.

  Want als de buitensporige zwaarte van dit type voertuig logischerwijs tot snellere slijtage zou leiden, keert regeneratie de trend om.

  Nu gebruikt herstelniveau 3 misschien de remmen parallel om de motorrem kunstmatig te verhogen (waardoor de magnetische kracht van de motor en de remmen wordt gebruikt). In dit geval begrijpt u waarom de remmen sneller verslijten. En bij veelvuldig gebruik van regeneratie zal dit leiden tot een lange druk van de remblokken op schijven met onaangename hitte door slijtage (wanneer we leren rijden, wordt ons verteld dat de druk op de remmen sterk moet zijn, maar kort om opwarming te beperken).

  Het zou leuk zijn als je de slijtage van deze elementen met eigen ogen zou zien om te zien of de dealer in de verleiding komt om illegale nummers te maken (onwaarschijnlijk, maar het is waar dat "hier kunnen we eraan twijfelen").

(Je bericht zal na verificatie zichtbaar zijn onder de reactie)

Schrijf een reactie

Voor onderhoud en reparaties zal ik: