- Bagaimana Motor bertindak sebagai Penjana
- Bagaimana Regenerative Braking berfungsi dalam Kenderaan Elektrik
- Adakah Regenerative Braking layak dilaksanakan di semua Kenderaan Elektrik?
- Keperluan untuk Bank Kapasitor atau Kapasitor Ultra
Pengereman adalah salah satu aspek penting dalam kenderaan. Sistem brek mekanikal yang kita gunakan di kenderaan kita mempunyai kelemahan besar membuang tenaga kinetik kenderaan sebagai haba. Ini menurunkan kecekapan keseluruhan kenderaan dengan mempengaruhi ekonomi bahan bakar. Dalam kitaran pemanduan bandar, kita cenderung untuk memulakan dan menghentikan kenderaan lebih kerap jika dibandingkan dengan kitaran pemanduan lebuh raya. Oleh kerana kita sering menggunakan brek dalam kitaran pemanduan bandar, kehilangan tenaga lebih banyak. Jurutera hadir dengan sistem brek regeneratifuntuk memulihkan tenaga kinetik yang hilang sebagai haba semasa brek dalam kaedah brek tradisional. Dengan mematuhi undang-undang fizik, kita tidak dapat memulihkan semua tenaga kinetik yang hilang tetapi masih banyak tenaga kinetik yang dapat ditukar dan disimpan dalam bateri atau Supercapacitor. Tenaga yang diperoleh kembali membantu meningkatkan ekonomi bahan bakar pada kenderaan konvensional dan membantu memperluas jangkauan kenderaan elektrik. Perlu diperhatikan bahawa proses brek regeneratif mengalami kerugian semasa memulihkan tenaga kinetik. Sebelum melangkah lebih jauh, anda juga boleh menyemak artikel menarik lain mengenai EV:
- Pengenalan Jurutera kepada Kenderaan Elektrik (EV)
- Jenis Motor yang digunakan dalam Kenderaan Elektrik
The konsep brek regeneratif boleh dilaksanakan dalam kenderaan konvensional menggunakan roda Fly. Flywheels adalah cakera dengan inersia tinggi yang berputar pada kelajuan yang sangat tinggi. Mereka bertindak sebagai alat penyimpanan tenaga mekanikal dengan mengambil (menyimpan) tenaga kinetik kenderaan semasa melakukan brek. Tenaga yang diperoleh semasa proses brek dapat digunakan untuk membantu kenderaan semasa memulakan atau menaiki bukit.
Dalam kenderaan elektrik, kita dapat memasukkan brek regeneratif dengan cara yang jauh lebih efisien secara elektronik. Ini akan mengurangkan keperluan roda roda berat, yang menambah berat tambahan kepada jumlah berat kenderaan. Kenderaan elektrik mempunyai masalah kegelisahan antara pengguna. Walaupun kelajuan rata-rata kenderaan dalam kitaran pemanduan bandar sekitar 25-40 km / jam, percepatan dan pengereman yang kerap akan segera habis bateri. Kita tahu bahawa motor boleh bertindak sebagai penjana dalam keadaan tertentu. Dengan menggunakan ciri ini, seseorang dapat mengelakkan tenaga kinetik kenderaan menjadi sia-sia. Apabila kita menggunakan brek pada kenderaan elektrik, pengawal motor (berdasarkan output sensor pedal brek) mengurangkan prestasi atau menghentikan motor. Semasa operasi ini, pengawal motor dirancang untukpulihkan tenaga kinetik dan simpan dalam bateri atau bank kapasitor. Brek regeneratif membantu memperluas jangkauan kenderaan elektrik sebanyak 8-25%. Selain menjimatkan tenaga dan meningkatkan jarak, ia juga membantu mengawal operasi brek secara berkesan.
Dalam sistem brek mekanikal, tork terbalik diberikan pada roda ketika kita menekan pedal brek. Begitu juga, dalam mod brek regeneratif, kelajuan kenderaan dikurangkan dengan memulakan tork negatif (menentang gerakan) pada motor dengan bantuan pengawal motor. Kadang-kadang orang keliru ketika mereka membayangkan konsep bahawa motor bertindak sebagai penjana ketika berputar ke arah terbalik dalam mod brek regeneratif. Dalam artikel ini, seseorang dapat memahami bagaimana memulihkan tenaga kinetik melalui kaedah brek regeneratif pada kenderaan elektrik.
Bagaimana Motor bertindak sebagai Penjana
Pertama, kita akan fokus untuk memahami bagaimana motor dapat bertindak sebagai penjana. Kita semua telah menggunakan motor Permanent Magnet DC dalam aplikasi robotik seperti line follower. Apabila roda robot yang disambungkan ke motor diputar dengan bebas (luaran dengan tangan), kadangkala IC pemandu motor mengalami kerosakan. Ini berlaku kerana motor bertindak sebagai penjana, dan EMF belakang yang dihasilkan (voltan terbalik dengan magnitud yang lebih besar) digunakan di seluruh IC pemandu, yang merosakkannya. Apabila kita memutar angker pada motor ini, ia memotong fluks dari magnet kekal. Akibatnya, EMF didorong untuk menentang perubahan fluks. Oleh itu, kita dapat mengukur voltan pada terminal motor. Ini kerana EMF belakang adalah fungsi kelajuan pemutar (rpm). Apabila rpm lebih banyak dan jika emf belakang yang dihasilkan lebih banyak daripada voltan bekalan, maka motor bertindak sebagai penjana. Mari kita lihat sekarangbagaimana prinsip ini berfungsi dalam kenderaan elektrik untuk mengelakkan kehilangan tenaga akibat pengereman.
Apabila motor mempercepat kenderaan, tenaga kinetik yang berkaitan dengannya meningkat sebagai kuasa dua halaju. Semasa berlabuh, kenderaan berhenti ketika tenaga kinetik menjadi sifar. Apabila kita memasang brek pada kenderaan elektrik, pengawal motor beroperasi sedemikian rupa untuk membawa motor berehat atau mengurangkan kelajuannya. Ini melibatkan membalikkan arah tork motor ke arah putaran. Semasa proses ini, rotor motor yang disambungkan ke gandar pemacu menghasilkan EMF di motor (serupa dengan penggerak utama / turbin yang menggerakkan pemutar penjana). Apabila EMF yang dihasilkan melebihi voltan bank kapasitor, kuasa mengalir dari motor ke bank. Oleh itu tenaga yang dipulihkan disimpan di dalam bateri atau bank kapasitor.
Bagaimana Regenerative Braking berfungsi dalam Kenderaan Elektrik
Mari kita anggap bahawa sebuah kereta mempunyai motor AC Induksi tiga fasa sebagai motor untuk penggeraknya. Dari ciri motor, kita tahu bahawa apabila motor aruhan tiga fasa berjalan di atas kelajuan segeraknya, slip menjadi negatif dan motor bertindak sebagai penjana (alternator). Dalam keadaan praktikal, kelajuan motor aruhan selalu kurang daripada kelajuan segerak. The kelajuan segerakadalah kelajuan medan magnet berputar stator yang dihasilkan kerana interaksi bekalan tiga fasa. Pada masa menghidupkan motor, EMF yang disebabkan dalam rotor adalah maksimum. Semasa motor mula berputar, EMF disebabkan penurunan berfungsi sebagai slip. Apabila kelajuan pemutar mencapai kelajuan segerak, EMF yang disebabkan adalah sifar. Pada ketika ini, jika kita cuba memutar pemutar di atas kelajuan ini, EMF akan terpengaruh. Dalam kes ini, motor membekalkan daya aktif kembali ke bekalan elektrik atau bekalan. Kami menggerakkan brek untuk mengurangkan kelajuan kenderaan. Dalam kes ini, kita tidak boleh menjangkakan kelajuan pemutar melebihi kelajuan segerak. Di sinilah peranan pengawal motor dalam gambar. Untuk tujuan pemahaman, kita dapat menggambarkan seperti contoh yang diberikan di bawah.
Mari kita anggap bahawa motor berputar pada 5900 rpm dan frekuensi bekalannya adalah 200 Hz ketika kita menggunakan brek, kita harus mengurangkan rpm atau menurunkannya menjadi sifar. Pengawal bertindak mengikut input dari sensor pedal brek dan menjalankan operasi tersebut. Semasa proses ini, pengawal akan menetapkan frekuensi bekalan kurang dari 200 Hz seperti 80 Hz. Oleh itu kelajuan segerak motor menjadi 2400 rpm. Dari perspektif pengawal motor, kelajuan motor lebih tinggi daripada kelajuan segeraknya. Oleh kerana kita mengurangkan kelajuan semasa operasi brek, motor sekarang berfungsi sebagai penjana sehingga rpm menurun menjadi 2400. Dalam tempoh ini, kita dapat mengeluarkan kuasa dari motor dan menyimpannya di bank bateri atau kapasitor.Perlu diperhatikan bahawa bateri terus memberi kuasa kepada motor induksi tiga fasa semasa proses brek regeneratif. Ini kerana motor aruhan tidak mempunyai sumber fluks magnet semasa bekalan dimatikan. Oleh itu motor ketika bertindak sebagai penjana menarik daya reaktif dari bekalan untuk mewujudkan hubungan fluks dan membekalkan daya aktif kembali kepadanya. Untuk motor yang berbeza, prinsip memulihkan tenaga kinetik semasa brek regeneratif adalah berbeza. Motor magnet kekal boleh bertindak sebagai penjana tanpa bekalan kuasa kerana mempunyai magnet di pemutar untuk menghasilkan fluks magnet. Begitu juga dengan beberapa motor yang mempunyai daya tahan sisa di dalamnya yang menghilangkan pengujaan luaran yang diperlukan untuk membuat fluks magnet.Ini kerana motor aruhan tidak mempunyai sumber fluks magnet semasa bekalan dimatikan. Oleh itu motor ketika bertindak sebagai penjana menarik daya reaktif dari bekalan untuk mewujudkan hubungan fluks dan membekalkan daya aktif kembali kepadanya. Untuk motor yang berbeza, prinsip memulihkan tenaga kinetik semasa brek regeneratif adalah berbeza. Motor magnet kekal boleh bertindak sebagai penjana tanpa bekalan kuasa kerana mempunyai magnet di pemutar untuk menghasilkan fluks magnet. Begitu juga dengan beberapa motor yang mempunyai daya tahan sisa di dalamnya yang menghilangkan pengujaan luaran yang diperlukan untuk membuat fluks magnet.Ini kerana motor aruhan tidak mempunyai sumber fluks magnet semasa bekalan dimatikan. Oleh itu motor ketika bertindak sebagai penjana menarik daya reaktif dari bekalan untuk mewujudkan hubungan fluks dan membekalkan daya aktif kembali kepadanya. Untuk motor yang berbeza, prinsip memulihkan tenaga kinetik semasa brek regeneratif adalah berbeza. Motor magnet kekal boleh bertindak sebagai penjana tanpa bekalan kuasa kerana mempunyai magnet di pemutar untuk menghasilkan fluks magnet. Begitu juga dengan beberapa motor yang mempunyai daya tahan sisa di dalamnya yang menghilangkan pengujaan luaran yang diperlukan untuk membuat fluks magnet.prinsip memulihkan tenaga kinetik semasa brek regeneratif adalah berbeza. Motor magnet kekal boleh bertindak sebagai penjana tanpa bekalan kuasa kerana mempunyai magnet di pemutar untuk menghasilkan fluks magnet. Begitu juga dengan beberapa motor yang mempunyai daya tahan sisa di dalamnya yang menghilangkan pengujaan luaran yang diperlukan untuk membuat fluks magnet.prinsip memulihkan tenaga kinetik semasa brek regeneratif adalah berbeza. Motor magnet kekal boleh bertindak sebagai penjana tanpa bekalan kuasa kerana mempunyai magnet di pemutar untuk menghasilkan fluks magnet. Begitu juga dengan beberapa motor yang mempunyai daya tahan sisa di dalamnya yang menghilangkan pengujaan luaran yang diperlukan untuk membuat fluks magnet.
Di kebanyakan kenderaan elektrik, motor elektrik hanya dihubungkan ke gandar pemacu tunggal (kebanyakannya ke gandar pemacu roda belakang). Dalam kes ini, kita perlu menggunakan sistem brek mekanikal (brek hidraulik) untuk roda depan. Ini bermaksud pengawal harus menjaga koordinasi antara sistem brek mekanikal dan elektronik semasa menggerakkan brek.
Adakah Regenerative Braking layak dilaksanakan di semua Kenderaan Elektrik?
Tidak ada keraguan dalam potensi pengambilan tenaga dalam konsep kaedah brek regeneratif, tetapi ia juga mempunyai beberapa batasan. Seperti yang ditunjukkan sebelumnya, kadar bateri dapat dicas perlahan jika dibandingkan dengan kadar bateri yang dapat dikeluarkan. Ini mengehadkan jumlah tenaga pulih yang dapat disimpan oleh bateri semasa pengereman secara tiba-tiba (perlambatan cepat). Tidak digalakkan menggunakan brek regeneratif dalam keadaan terisi penuh. Ini kerana pengecasan berlebihan boleh merosakkan bateri, tetapi litar elektronik menghalang pengecasan berlebihan. Dalam kes ini, bank kapasitor dapat menyimpan tenaga dan membantu memperluas jangkauan. Sekiranya tidak ada di sana, maka brek mekanikal digunakan untuk menghentikan kenderaan.
Kita tahu bahawa tenaga kinetik diberikan oleh 0.5 * m * v 2. Jumlah tenaga yang dapat kita perolehi bergantung pada jisim kenderaan dan juga kelajuan di mana ia bergerak. Jumlah jisim lebih banyak pada kenderaan berat seperti kereta elektrik, bas elektrik, dan trak. Dalam kitaran pemanduan bandar, kenderaan berat ini akan mendapat momentum yang besar setelah pecutan walaupun berlayar dengan kelajuan rendah. Jadi semasa melakukan brek, tenaga kinetik yang ada lebih banyak jika dibandingkan dengan skuter elektrik yang bergerak dengan kelajuan yang sama. Oleh itu, keberkesanan brek regeneratif lebih banyak pada kereta elektrik, bas, dan kenderaan berat lain. Walaupun beberapa skuter elektrik mempunyai ciri pengereman regeneratif, kesannya pada sistem (jumlah tenaga yang diambil, atau jarak yang diperpanjang) tidak begitu efektif seperti pada kereta elektrik.
Keperluan untuk Bank Kapasitor atau Kapasitor Ultra
Semasa melakukan brek, kita perlu menghentikan atau mengurangkan kelajuan kenderaan seketika. Oleh itu, operasi pengereman pada masa itu tidak lama lagi. Bateri mempunyai had pada masa pengisian sehingga kita tidak dapat membuang lebih banyak tenaga sekaligus kerana ia akan menurunkan bateri. Selain daripada itu, pengisian dan pengosongan bateri yang kerap juga menurunkan jangka hayat bateri. Untuk mengelakkannya, kami menambah kapasitor atau kapasitor ultra ke sistem. Kapasitor ultra atau Kapasitor Super dapat melepaskan dan mengecas selama banyak kitaran tanpa penurunan prestasi, yang membantu meningkatkan jangka hayat bateri. Kapasitor ultra mempunyai tindak balas pantas, yang membantu menangkap puncak / lonjakan tenaga secara berkesan semasa operasi brek regeneratif.Sebab untuk memilih kapasitor ultra adalah kerana ia dapat menyimpan 20 kali lebih banyak tenaga daripada kapasitor elektrolitik. Sistem ini menempatkan penukar DC ke DC. Semasa pecutan, operasi peningkatan membolehkan kapasitor melepaskan hingga nilai ambang. Semasa perlambatan (iaitu pengereman) operasi buck membolehkan kapasitor mengecas. Kapasitor ultra mempunyai tindak balas sementara yang baik, yang berguna semasa memulakan kenderaan. Dengan menyimpan tenaga yang dipulihkan selain dari bateri, ia dapat membantu memperluas jangkauan kenderaan dan juga dapat menyokong pecutan mendadak dengan bantuan litar penguat.brek) operasi buck membolehkan kapasitor mengecas. Kapasitor ultra mempunyai tindak balas sementara yang baik, yang berguna semasa memulakan kenderaan. Dengan menyimpan tenaga yang dipulihkan selain dari bateri, ia dapat membantu memperluas jangkauan kenderaan dan juga dapat menyokong pecutan mendadak dengan bantuan litar penguat.brek) operasi buck membolehkan kapasitor mengecas. Kapasitor ultra mempunyai tindak balas sementara yang baik, yang berguna semasa memulakan kenderaan. Dengan menyimpan tenaga yang dipulihkan selain daripada bateri, ia dapat membantu memperluas jangkauan kenderaan dan juga dapat menyokong pecutan mendadak dengan bantuan rangkaian pendorong.