Elektrischer Rückspeisebetrieb beim Bremsen und Verzögern

Vor einigen Jahren bei konventionellen Diesellokomotiven eingeführt, wird das regenerative Bremsen jetzt immer wichtiger, da Hybrid- und Elektrofahrzeuge demokratischer werden.

Werfen wir also einen Blick auf die grundlegenden Aspekte dieser Technik, bei der es also darum geht, Elektrizität aus Bewegung (oder besser gesagt kinetischer Energie / Trägheitskraft) zu gewinnen.

Grundprinzip

Ob Wärmebildkamera, Hybrid- oder Elektrofahrzeug, Energierückgewinnung ist mittlerweile überall.

Bei Wärmebildgeräten besteht das Ziel darin, den Motor durch möglichst häufiges Abschalten der Lichtmaschine zu entlasten, deren Aufgabe es ist, die Blei-Säure-Batterie wieder aufzuladen. Durch die Befreiung des Motors von der Lichtmaschinenbegrenzung werden Kraftstoffeinsparungen und Stromerzeugung so weit wie möglich erzielt, wenn das Fahrzeug an der Motorbremse steht, wenn kinetische Energie anstelle der Motorleistung verwendet werden kann (beim Verlangsamen oder Langsamfahren). Steigung ohne Beschleunigung).

Bei Hybrid- und Elektrofahrzeugen wird es dasselbe sein, aber dieses Mal wird das Ziel sein, die Lithium-Batterie aufzuladen, die auf eine viel größere Größe kalibriert ist.

kinetische Energie durch Stromerzeugung nutzen?

Das Prinzip ist allgemein bekannt und demokratisiert, aber ich muss schnell darauf zurückkommen. Wenn ich eine Spule aus leitfähigem Material (am besten Kupfer) mit einem Magneten kreuze, erzeugt er einen Strom in dieser berühmten Spule. Das machen wir hier, nutzen die Bewegung der Räder eines fahrenden Autos, um einen Magneten zu animieren und so Strom zu erzeugen, der in den Batterien (d. h. der Batterie) zurückgewonnen wird. Aber wenn es elementar klingt, werden Sie sehen, dass es noch ein paar Feinheiten zu beachten gibt.

Regeneration beim Bremsen / Verzögern von Hybrid- und Elektrofahrzeugen

Diese Autos sind mit Elektromotoren ausgestattet, um sie anzutreiben mit drehenden Rädern).

Schauen wir uns nun etwas genauer an (aber bleiben schematisch), was dies mit einigen Situationen ergibt.

1) Motormodus

Beginnen wir mit der klassischen Verwendung eines Elektromotors, also zirkulieren wir den Strom in einer Spule, die sich neben dem Magneten befindet. Diese Stromzirkulation im elektrischen Draht induziert ein elektromagnetisches Feld um die Spule, das dann auf den Magneten einwirkt (und ihn daher in Bewegung setzt). Durch geschicktes Design dieses Dings (in einer Spule mit einem rotierenden Magneten eingewickelt) können Sie einen Elektromotor erhalten, der die Achse dreht, solange der Strom daran anliegt.

Es ist der "Leistungsregler" / "Leistungselektronik", der für die Weiterleitung und Steuerung des Stromflusses verantwortlich ist (er wählt die Übertragung auf die Batterie, den Motor bei einer bestimmten Spannung usw.), daher ist er kritisch. Rolle, da es dem Motor ermöglicht, sich im Modus "Motor" oder "Generator" zu befinden.

Ich habe hier eine synthetische und vereinfachte Schaltung dieses Gerätes mit einem einphasigen Motor entwickelt, um es leichter zu verstehen (ein dreiphasiger funktioniert nach dem gleichen Prinzip, aber drei Spulen können die Dinge umsonst komplizieren, und optisch ist es daher einfacher einphasig).

Die Batterie wird mit Gleichstrom betrieben, der Elektromotor jedoch nicht, sodass ein Wechselrichter und ein Gleichrichter benötigt werden. Power electric ist ein Gerät zum Verteilen und Dosieren von Strom.

2) Generator-/Energierückgewinnungsmodus

Daher werden wir im Generatormodus den umgekehrten Vorgang ausführen, dh den von der Spule kommenden Strom an die Batterie senden.

Aber zurück zum konkreten Fall, mein Auto beschleunigte dank eines Wärmemotors (Ölverbrauch) oder eines Elektromotors (Batterieverbrauch) auf 100 km / h. Ich habe also kinetische Energie im Zusammenhang mit diesen 100 km / h erworben und möchte diese Energie in Strom umwandeln ...

Deshalb werde ich aufhören, Strom von der Batterie zum Elektromotor zu senden, die Logik, die ich verlangsamen möchte (daher wird das Gegenteil mich beschleunigen). Stattdessen wird die Leistungselektronik die Richtung des Energieflusses umkehren, d. h. den gesamten vom Motor produzierten Strom in die Batterien leiten.

Die einfache Tatsache, dass die Räder den Magneten zum Drehen bringen, führt dazu, dass in der Spule Strom erzeugt wird. Und dieser in der Spule induzierte Strom erzeugt wieder ein Magnetfeld, das dann den Magneten verlangsamt und nicht mehr beschleunigt, wie wenn dies durch Anlegen von Strom an die Spule geschieht (also dank der Batterie) ...

Es ist dieses Bremsen, das mit der Energierückgewinnung verbunden ist und daher das Fahrzeug verlangsamt, während es Strom zurückgewonnen wird. Aber es gibt einige Probleme.

Wenn ich Energie zurückgewinnen möchte, während ich mich mit stabilisierter Geschwindigkeit weiterbewege (z.B. Hybrid), verwende ich eine Wärmekraftmaschine als Antrieb und einen Elektromotor als Generator (dank der Bewegungen des Motors).

Und wenn ich nicht möchte, dass der Motor zu viele Bremsen hat (wegen des Generators), schicke ich den Strom an den Generator / Motor).

Beim Bremsen verteilt der Computer die Kraft zwischen der regenerativen Bremse und herkömmlichen Scheibenbremsen, dies wird als „kombiniertes Bremsen“ bezeichnet. Schwierigkeiten und damit Beseitigung des plötzlichen und anderen Phänomens, das das Fahren beeinträchtigen kann (bei schlechter Ausführung kann das Bremsgefühl verbessert werden).

Ein Problem mit dem Akku und seiner Kapazität.

Das erste Problem ist, dass die Batterie nicht die gesamte übertragene Energie aufnehmen kann, sie hat eine Ladegrenze, die verhindert, dass zu viel Saft gleichzeitig eingespritzt wird. Und bei vollem Akku ist das Problem das gleiche, es frisst nichts!

Wenn die Batterie Strom aufnimmt, tritt leider ein elektrischer Widerstand auf, und dies ist dann der Fall, wenn das Bremsen am stärksten ist. Je mehr wir also den erzeugten Strom „pumpen“ (und damit den elektrischen Widerstand erhöhen), desto stärker wird die Motorbremsung. Umgekehrt, je stärker Sie das Bremsen des Motors spüren, desto mehr werden Ihre Batterien aufgeladen (oder besser gesagt, der Motor erzeugt viel Strom).

Aber, wie ich gerade sagte, Batterien haben eine Absorptionsgrenze, und daher ist es unerwünscht, plötzliches und längeres Bremsen durchzuführen, um die Batterie aufzuladen. Letztere können es sich nicht aneignen, und der Überschuss wird in den Müll geworfen ...

Das Problem hängt mit der Progressivität des regenerativen Bremsens zusammen

Manche möchten primär regeneratives Bremsen nutzen und verzichten deshalb definitiv auf die energetisch schlechten Scheibenbremsen. Aber leider verhindert das Funktionsprinzip des Elektromotors den Zugriff auf diese Funktion.

Tatsächlich ist die Bremsung umso stärker, wenn zwischen Rotor und Stator ein Drehzahlunterschied besteht. Je stärker Sie also verzögern, desto weniger stark wird gebremst. Grundsätzlich können Sie das Auto durch diesen Vorgang nicht immobilisieren, Sie müssen zusätzliche normale Bremsen haben, um das Auto anzuhalten.

Mit zwei gekoppelten Achsen (hier E-Tense / HYbrid4 PSA-Hybridisierung), jeweils mit einem Elektromotor, kann die Energierückgewinnung beim Bremsen verdoppelt werden. Das hängt natürlich auch vom Flaschenhals auf der Seite des Akkus ab ... Wenn dieser nicht viel Appetit hat, macht es wenig Sinn, zwei Generatoren zu haben. Erwähnenswert ist auch der Q7 e-Tron, dessen vier Räder dank Quattro mit einem Elektromotor verbunden sind, in diesem Fall aber nur ein Elektromotor an den vier Rädern verbaut ist, nicht zwei wie im Diagramm (wir haben also nur ein Generator)

3) Die Batterie ist gesättigt oder der Stromkreis ist überhitzt

Wie gesagt, wenn der Akku voll aufgeladen ist oder in zu kurzer Zeit zu viel Strom verbraucht (der Akku kann nicht mit zu hoher Geschwindigkeit geladen werden), haben wir zwei Lösungen, um eine Beschädigung des Geräts zu vermeiden:

• Die erste Lösung ist einfach, ich schneide alles aus ... Mit Hilfe eines Schalters (von der Leistungselektronik gesteuert) trenne ich den Stromkreis und öffne ihn damit (ich wiederhole den genauen Begriff). Auf diese Weise fließt kein Strom mehr und ich habe keinen Strom mehr in den Spulen und somit keine Magnetfelder mehr. Dadurch funktioniert das regenerative Bremsen nicht mehr und das Fahrzeug trudelt aus. Als hätte ich keinen Generator mehr und damit keine elektromagnetische Reibung mehr, die meine bewegten Massen bremst.
• Die zweite Lösung besteht darin, den Strom, mit dem wir nicht mehr wissen, was wir tun sollen, auf die Widerstände zu leiten. Diese Widerstände sind dafür ausgelegt, und ehrlich gesagt sind sie ganz einfach ... Ihre Aufgabe ist es, Strom aufzunehmen und diese Energie als Wärme abzuführen, also dank des Joule-Effekts. Diese Vorrichtung wird bei LKWs als Zusatzbremsen zusätzlich zu herkömmlichen Scheiben / Bremssätteln verwendet. Anstatt die Batterie aufzuladen, schicken wir daher Strom in eine Art „elektrischer Mülleimer“, die diesen in Form von Wärme abführen. Beachten Sie, dass dies besser ist als Scheibenbremsen, da sich die Rheostat-Bremse bei gleicher Bremsrate weniger erwärmt (ein Name für elektromagnetisches Bremsen, das seine Energie in Widerständen ableitet).

Hier schneiden wir den Stromkreis und alles verliert seine elektromagnetischen Eigenschaften (es ist, als würde ich ein Stück Holz in einer Plastikspule drehen, der Effekt ist nicht mehr da)

Hier verwenden wir eine Rheostatbremse, die

4) Modulation der regenerativen Bremskraft

Passenderweise haben Elektrofahrzeuge jetzt Paddel, um die Kraft des Rücklaufs einzustellen. Aber wie macht man regeneratives Bremsen mehr oder weniger stark? Und wie macht man es so, dass es nicht zu stark wird, damit das Fahren erträglich ist?

Nun, wenn ich im regenerativen Modus 0 (kein regeneratives Bremsen) nur den Stromkreis trennen muss, um das regenerative Bremsen zu modulieren, muss eine andere Lösung gefunden werden.

Und unter ihnen können wir dann einen Teil des Stroms in die Spule zurückführen. Denn wenn die Saftproduktion durch Drehen des Magneten in der Spule Widerstand verursacht, hätte ich viel weniger (Widerstand), wenn ich den Saft hingegen selbst in die Spule spritze. Je mehr ich einspritze, desto weniger Bremsen habe ich, und noch schlimmer, wenn ich zu viel einspritze, beschleunige ich am Ende (und dort wird der Motor zum Motor, nicht zum Generator).

Daher ist es der Bruchteil des wieder in die Spule eingespeisten Stroms, der das regenerative Bremsen mehr oder weniger stark macht.

Um in den Freilaufmodus zurückzukehren, können wir neben dem Trennen des Stromkreises sogar eine andere Lösung finden, nämlich Strom senden (genau das, was benötigt wird), um das Gefühl zu haben, dass wir uns im Freilaufmodus befinden ... Mitte des Pedals auf der Thermik zum Einparken in gleichmäßigem Tempo.

Hier schicken wir etwas Strom in die Wicklung, um die "Motorbremse" des Elektromotors zu reduzieren (es ist eigentlich keine Motorbremse, wenn wir genau sein wollen). Wir können sogar einen Freilaufeffekt erzielen, wenn wir genug Strom schicken, um die Geschwindigkeit zu stabilisieren.

Alle Kommentare und Reaktionen

Dernier Kommentar gepostet:

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

Hallo,

Vor ein paar Tagen hatte ich ein Treffen bei einem Kia-Händler wegen der geplanten Wartung meines 48000 Soul EV 2020 km. EIN ?? Meine große Überraschung, mir wurde geraten, alle Vorderbremsen (Scheiben und Beläge) zu ersetzen, da sie fertig waren !!

Ich sagte dem Serviceleiter, dass dies nicht möglich sei, da ich von Anfang an die rekuperative Bremse ausgenutzt habe. Seine Antwort: Die Bremsen eines Elektroautos verschleißen noch schneller als bei einem normalen Auto !!

Das ist wirklich lustig. Als ich Ihre Erklärung zur Funktionsweise regenerativer Bremsen las, erhielt ich die Bestätigung, dass das Auto mit einem anderen Prozess als den Standardbremsen langsamer wird.

Il J. 1 Reaktion(en) auf diesen Kommentar:

• Administrator SEITENADMINISTRATOR (2021-07-15 08:09:43): Händler zu sein und zu sagen, dass ein Elektroauto die Bremsen schneller abnutzt, ist immer noch die Grenze.

  Denn sollte die übermäßige Schwere dieses Fahrzeugtyps logischerweise zu einem schnelleren Verschleiß führen, kehrt die Regeneration den Trend um.

  Jetzt nutzt die Erholungsstufe 3 vielleicht die Bremsen parallel, um die Motorbremse künstlich zu erhöhen (also unter Nutzung der Magnetkraft von Motor und Bremsen). In diesem Fall können Sie verstehen, warum die Bremsen schneller verschleißen. Und bei häufigem Einsatz der Regeneration führt dies zu langen Belägen auf Scheiben mit unangenehmer Hitze durch Verschleiß (wenn wir das Fahren lernen, wird uns gesagt, dass der Druck auf die Bremsen stark, aber kurz sein muss, um die Erwärmung zu begrenzen).

  Es wäre schön, wenn Sie die Abnutzung dieser Elemente mit eigenen Augen sehen würden, um zu sehen, ob das Autohaus versucht ist, illegale Zahlen zu machen (unwahrscheinlich, aber es stimmt, "hier können wir daran zweifeln").

(Ihr Beitrag wird nach Überprüfung unter dem Kommentar sichtbar)

Schreibe einen Kommentar

Für Wartung und Reparaturen werde ich: