Hoạt động tái tạo điện trong quá trình phanh và giảm tốc

Được giới thiệu cách đây vài năm trên các đầu máy diesel thông thường, phanh tái tạo ngày càng trở nên quan trọng khi các phương tiện hybrid và xe điện trở nên dân chủ hơn.

Vì vậy, chúng ta hãy xem xét các khía cạnh cơ bản của kỹ thuật này, do đó, là về việc nhận điện từ chuyển động (hay đúng hơn là động năng / lực quán tính).

Nguyên tắc cơ bản

Cho dù đó là máy ảnh nhiệt, xe hybrid hay xe điện, hiện nay việc phục hồi năng lượng đã có ở khắp mọi nơi.

Trong trường hợp máy chụp ảnh nhiệt, mục đích là để động cơ không hoạt động bằng cách tắt máy phát điện càng thường xuyên càng tốt, vai trò của việc này là sạc lại ắc quy axit-chì. Do đó, giải phóng động cơ khỏi giới hạn của máy phát điện có nghĩa là tiết kiệm nhiên liệu và năng lượng sẽ được tạo ra nhiều nhất có thể khi xe đang phanh động cơ, khi động năng có thể được sử dụng chứ không phải công suất động cơ (khi giảm tốc độ hoặc giảm tốc độ dài. dốc không có gia tốc).

Đối với xe hybrid và xe điện, nó sẽ giống nhau, nhưng lần này mục tiêu sẽ là sạc lại pin lithium, được hiệu chỉnh với kích thước lớn hơn nhiều.

Sử dụng động năng bằng cách tạo ra dòng điện?

Nguyên tắc được biết đến rộng rãi và được dân chủ hóa, nhưng tôi phải nhanh chóng quay lại với nó. Khi tôi bắt chéo một cuộn dây bằng vật liệu dẫn điện (tốt nhất là đồng) với một nam châm, nó tạo ra một dòng điện trong cuộn dây nổi tiếng này. Đây là những gì chúng ta sẽ làm ở đây, sử dụng chuyển động của các bánh xe của một chiếc ô tô đang chạy để làm hoạt hình một nam châm và do đó tạo ra điện sẽ được thu hồi trong pin (tức là pin). Nhưng nếu nó nghe có vẻ sơ đẳng, bạn sẽ thấy rằng có một vài điều tinh tế hơn cần lưu ý.

Tái tạo trong quá trình phanh / giảm tốc của xe hybrid và xe điện

Những chiếc xe này được trang bị động cơ điện để đẩy chúng, vì vậy, khôn ngoan là sử dụng khả năng đảo chiều của loại xe sau, cụ thể là động cơ kéo nếu nó nhận được nước trái cây và nó cung cấp năng lượng nếu nó được điều khiển cơ học bởi một lực bên ngoài (ở đây là một chiếc ô tô đã khởi động có bánh xe quay).

Vì vậy, bây giờ chúng ta hãy xem xét cụ thể hơn một chút (nhưng vẫn là sơ đồ) những gì điều này mang lại, với một vài tình huống.

1) Chế độ động cơ

Hãy bắt đầu với cách sử dụng cổ điển của động cơ điện, vì vậy chúng ta luân chuyển dòng điện trong một cuộn dây đặt bên cạnh nam châm. Dòng điện tuần hoàn này trong dây dẫn điện sẽ tạo ra một trường điện từ xung quanh cuộn dây, sau đó sẽ tác dụng lên nam châm (và do đó làm cho nó chuyển động). Bằng cách khéo léo thiết kế thứ này (được quấn trong một cuộn dây với nam châm quay bên trong), bạn có thể có được một động cơ điện quay trục xe miễn là có dòng điện đặt vào nó.

Nó là “bộ điều khiển công suất” / “điện tử công suất” chịu trách nhiệm định tuyến và điều khiển dòng điện (nó chọn truyền đến pin, động cơ ở một điện áp nhất định, v.v.), vì vậy nó rất quan trọng. vì nó cho phép động cơ ở chế độ "động cơ" hoặc "máy phát điện".

Ở đây tôi đã phát triển một mạch tổng hợp và đơn giản hóa của thiết bị này với động cơ một pha để dễ hiểu hơn (ba pha hoạt động trên cùng một nguyên tắc, nhưng ba cuộn dây có thể phức tạp hóa mọi thứ một cách vô ích và về mặt trực quan, do đó dễ dàng hơn trong một pha).

Pin chạy bằng dòng điện một chiều, nhưng động cơ điện thì không, vì vậy cần có bộ biến tần và bộ chỉnh lưu. Nguồn điện là một thiết bị để phân phối và định lượng dòng điện.

2) Máy phát điện / chế độ phục hồi năng lượng

Do đó, ở chế độ máy phát điện, chúng ta sẽ thực hiện quá trình ngược lại, đó là đưa dòng điện đi từ cuộn dây đến pin.

Nhưng trở lại trường hợp cụ thể, xe tôi tăng tốc lên 100 km / h là nhờ động cơ nhiệt (hao dầu) hoặc động cơ điện (hao pin). Vì vậy, tôi đã nhận được động năng liên quan đến 100 km / h này, và tôi muốn chuyển đổi năng lượng này thành điện ...

Vì vậy, để làm điều đó, tôi sẽ ngừng gửi dòng điện từ pin đến động cơ điện, theo logic mà tôi muốn làm chậm lại (do đó điều ngược lại sẽ khiến tôi tăng tốc độ). Thay vào đó, thiết bị điện tử công suất sẽ đảo ngược dòng năng lượng, tức là hướng tất cả điện năng do động cơ tạo ra đến pin.

Thật vậy, thực tế đơn giản là các bánh xe làm cho nam châm quay làm cho dòng điện được tạo ra trong cuộn dây. Và dòng điện sinh ra trong cuộn dây này sẽ lại tạo ra một từ trường, từ trường này sẽ làm nam châm chậm lại và không còn tăng tốc như khi nó được thực hiện bằng cách đưa điện vào cuộn dây (do đó nhờ vào pin) ...

Việc phanh này có liên quan đến việc thu hồi năng lượng và do đó cho phép xe giảm tốc độ trong khi thu hồi điện năng. Nhưng có một số vấn đề.

Nếu tôi muốn phục hồi năng lượng trong khi tiếp tục di chuyển với tốc độ ổn định (tức là hybrid), tôi sẽ sử dụng động cơ nhiệt để đẩy xe và động cơ điện làm máy phát điện (nhờ chuyển động của động cơ).

Và nếu tôi không muốn động cơ có quá nhiều phanh (do máy phát điện), tôi gửi dòng điện đến máy phát / động cơ).

Khi bạn phanh, máy tính sẽ phân phối lực giữa phanh tái sinh và phanh đĩa thông thường, đây được gọi là "phanh kết hợp". Khó khăn và do đó loại bỏ hiện tượng đột ngột và các hiện tượng khác có thể cản trở việc lái xe (khi thực hiện kém, cảm giác phanh có thể được cải thiện).

Một vấn đề với pin và dung lượng của nó.

Vấn đề đầu tiên là pin không thể hấp thụ tất cả năng lượng truyền vào nó, nó có giới hạn sạc khiến cho quá nhiều nước không được bơm vào cùng một lúc. Và với một viên pin đầy, vấn đề cũng giống như vậy, nó không ăn nhập gì cả!

Thật không may, khi pin hấp thụ điện, hiện tượng kháng điện sẽ xảy ra và đây là lúc quá trình phanh diễn ra nghiêm trọng nhất. Do đó, chúng ta càng “bơm” nhiều điện năng tạo ra (và do đó, bằng cách tăng điện trở), thì phanh động cơ sẽ càng mạnh. Ngược lại, bạn càng cảm thấy động cơ phanh càng nhiều thì điều đó có nghĩa là ắc quy của bạn đang sạc (hay nói đúng hơn là động cơ đang tạo ra rất nhiều dòng điện).

Tuy nhiên, như tôi vừa nói, pin có giới hạn hấp thụ, và do đó không mong muốn thực hiện phanh khắc nghiệt và kéo dài để sạc lại pin. Sau này sẽ không thể chiếm đoạt được, và phần dư thừa sẽ bị ném vào sọt rác ...

Vấn đề liên quan đến tiến độ của phanh tái tạo

Một số muốn sử dụng phanh tái sinh làm hệ thống phanh chính và do đó chắc chắn sẽ sử dụng phanh đĩa, loại phanh kém về mặt năng lượng. Nhưng, thật không may, chính nguyên lý hoạt động của động cơ điện lại ngăn cản việc truy cập vào chức năng này.

Thật vậy, phanh càng mạnh khi có sự khác biệt về tốc độ giữa rôto và stato. Vì vậy, khi bạn càng giảm tốc, lực phanh sẽ càng giảm. Về cơ bản, bạn không thể cố định xe trong quá trình này, bạn phải có thêm phanh bình thường để giúp xe dừng lại.

Với hai trục ghép (ở đây là lai giữa E-Tense / HYbrid4 PSA), mỗi trục có một động cơ điện, năng lượng thu hồi trong quá trình phanh có thể tăng gấp đôi. Tất nhiên, điều này cũng sẽ phụ thuộc vào nút cổ chai ở phía bên của pin ... Nếu sau này không có nhiều cảm giác ngon miệng, nó không có ý nghĩa nhiều để có hai máy phát điện. Chúng ta cũng có thể kể đến Q7 e-Tron, có bốn bánh được kết nối với động cơ điện nhờ Quattro, nhưng trong trường hợp này chỉ có một động cơ điện được lắp trên bốn bánh chứ không phải hai như trong sơ đồ (vì vậy chúng tôi chỉ có một máy phát điện)

3) Pin bị bão hòa hoặc mạch quá nóng

Như chúng tôi đã nói, khi pin được sạc đầy hoặc sử dụng quá nhiều năng lượng trong thời gian quá ngắn (pin không thể sạc với tốc độ quá cao), chúng tôi có hai giải pháp để tránh làm hỏng thiết bị:

• Giải pháp đầu tiên rất đơn giản, tôi cắt bỏ mọi thứ ... Với sự trợ giúp của một công tắc (được điều khiển bởi điện tử công suất), tôi cắt mạch điện, từ đó làm cho nó mở ra (tôi nhắc lại thuật ngữ chính xác). Bằng cách này, dòng điện không còn chạy và tôi không còn điện trong các cuộn dây và do đó tôi không còn có từ trường nữa. Do đó, phanh tái tạo không còn hoạt động và xe sẽ bị trượt bánh. Như thể tôi không còn máy phát điện nữa, và do đó tôi không còn ma sát điện từ làm chậm khối lượng chuyển động của tôi nữa.
• Giải pháp thứ hai là hướng dòng điện mà chúng ta không còn biết phải làm gì vào các điện trở. Những điện trở này được thiết kế để làm điều này, và thành thật mà nói, chúng khá đơn giản ... Vai trò của chúng thực sự là hấp thụ dòng điện và tiêu tán năng lượng đó dưới dạng nhiệt, nhờ đó có hiệu ứng Joule. Thiết bị này được sử dụng trên xe tải làm phanh phụ ngoài đĩa / kẹp thông thường. Do đó, thay vì sạc pin, chúng tôi gửi dòng điện vào một loại "thùng rác điện" để tản nhiệt dưới dạng nhiệt. Lưu ý rằng điều này tốt hơn phanh đĩa vì ở cùng tốc độ phanh, phanh biến trở nóng ít hơn (tên gọi của phanh điện từ, làm tiêu hao năng lượng của nó trong các điện trở).

Ở đây chúng tôi cắt mạch và mọi thứ mất đặc tính điện từ của nó (giống như thể tôi đang xoắn một miếng gỗ trong một cuộn dây nhựa, hiệu ứng không còn nữa)

Ở đây chúng tôi sử dụng một phanh điều hướng

4) điều biến lực hãm tái sinh

Rất phù hợp, các loại xe điện hiện nay có mái chèo để điều chỉnh lực quay trở lại. Nhưng làm thế nào để bạn làm cho phanh tái tạo mạnh hơn hoặc ít hơn? Và làm thế nào để nó không quá mạnh, để lái xe có thể chịu được?

Vâng, nếu ở chế độ phục hồi 0 (không có phanh phục hồi), tôi chỉ cần tắt mạch để điều chỉnh phanh phục hồi, một giải pháp khác sẽ cần được tìm ra.

Và trong số đó, chúng ta có thể trả lại một phần dòng điện cho cuộn dây. Bởi vì nếu việc sản xuất nước trái cây bằng cách quay nam châm trong cuộn dây gây ra điện trở, tôi sẽ có ít (điện trở) hơn nhiều nếu, mặt khác, tôi tự mình bơm nước ép vào cuộn dây. Tôi càng bơm nhiều, tôi sẽ càng ít phanh, và thậm chí tệ hơn, nếu tôi bơm quá nhiều, tôi sẽ tăng tốc (và ở đó, động cơ trở thành động cơ, không phải máy phát điện).

Do đó, chính phần dòng điện được bơm lại vào cuộn dây sẽ làm cho quá trình hãm tái sinh mạnh hơn hoặc ít hơn.

Để quay lại chế độ quay tự do, chúng ta thậm chí có thể tìm một giải pháp khác ngoài việc ngắt kết nối mạch, cụ thể là gửi dòng điện (chính xác những gì cần thiết) để có cảm giác rằng chúng ta đang ở chế độ quay tự do ... Một chút giống như khi chúng ta ở trong giữa bàn đạp trên nhiệt để đỗ xe với tốc độ ổn định.

Ở đây chúng tôi đang gửi một số điện vào cuộn dây để giảm "phanh động cơ" của động cơ điện (nó thực sự không phải là phanh động cơ, nếu chúng ta muốn chính xác). Chúng tôi thậm chí có thể nhận được hiệu ứng freewheel nếu chúng tôi gửi đủ điện để ổn định tốc độ.

Tất cả các nhận xét và phản ứng

cuối cùng bình luận đã đăng:

Reggan (Ngày: 2021, 07:15:01)

Hi,

Cách đây vài ngày, tôi có cuộc họp tại đại lý Kia về việc bảo dưỡng theo lịch cho chiếc Soul EV 48000 2020 km của mình. MỘT ?? sự ngạc nhiên lớn của tôi, tôi đã được khuyên nên thay thế tất cả các phanh trước (đĩa và đệm) vì chúng đã hoàn thành !!

Tôi đã nói với người quản lý dịch vụ rằng điều này là không thể bởi vì tôi đã tận dụng tối đa các phanh phục hồi ngay từ đầu. Câu trả lời của anh ấy: phanh của một chiếc ô tô điện còn nhanh hơn ô tô thông thường !!

Điều này thực sự hài hước. Đọc lời giải thích của bạn về cách hoạt động của phanh tái tạo, tôi nhận được xác nhận rằng chiếc xe đang giảm tốc độ bằng cách sử dụng một quy trình khác với phanh tiêu chuẩn.

I’m I. 1 (các) phản ứng với nhận xét này:

• Quản trị viên NHÀ QUẢN TRỊ TRANG WEB (2021-07-15 08:09:43): Làm đại lý mà nói xe điện mau mòn phanh hơn thì đúng là có giới hạn.

  Bởi vì nếu mức độ nghiêm trọng quá mức của loại xe này về mặt logic sẽ dẫn đến sự mài mòn nhanh hơn, sự tái sinh sẽ đảo ngược xu hướng.

  Bây giờ, có lẽ mức độ phục hồi 3 sử dụng phanh song song để tăng phanh động cơ một cách giả tạo (do đó sử dụng lực từ của động cơ và phanh). Trong trường hợp này, bạn có thể hiểu tại sao phanh lại mòn nhanh hơn. Và với việc sử dụng tái tạo thường xuyên, điều này sẽ làm cho đĩa đệm lâu bị ép lên đĩa với nhiệt khó chịu do mài mòn (khi học lái xe, chúng tôi được biết rằng áp lực lên phanh phải mạnh, nhưng ngắn để hạn chế nóng).

  Sẽ thật tuyệt nếu bạn tận mắt chứng kiến ​​sự hao mòn của những yếu tố này để xem liệu người kinh doanh có bị dụ dỗ để đưa ra những con số bất hợp pháp hay không (không chắc, nhưng đúng là “ở đây chúng tôi có thể nghi ngờ điều đó”).

(Bài đăng của bạn sẽ hiển thị dưới bình luận sau khi xác minh)

Viết bình luận

Để bảo trì và sửa lỗi, tôi sẽ: