制動時・減速時の回生動作

数年前に従来のディーゼル機関車に導入された回生ブレーキは、ハイブリッド車や電気自動車がより手頃な価格になるにつれて、現在ますます重要になっています。

それでは、このテクニックの基本的な側面を見てみましょう。つまり、運動 (または運動エネルギー/慣性力) から電気を得るということです。

基本原則

サーマルイメージャー、ハイブリッド車、電気自動車など、今やあらゆるところでエネルギー回収が行われています。

赤外線画像装置の場合、目的は、鉛酸バッテリーを再充電する役割を持つオルタネーターをできるだけ頻繁にオフにして、エンジンの負担を軽減することです。 したがって、エンジンをオルタネーターの制限から解放することは燃料の節約を意味し、エンジンの動力よりも運動エネルギーを利用できるエンジンブレーキ時（減速時や加速せずに長い坂を下る時）に最大限発電することになります。

ハイブリッド車や電気自動車の場合も同様ですが、今回の目的は、より大きなサイズに調整されたリチウム電池を充電することです。

電流を発生させて運動エネルギーを利用する？

この原則は広く知られ、民主化されていますが、私はすぐにその原則に立ち返らなければなりません。 導電性材料 (できれば銅) のコイルを磁石で横切ると、この有名なコイルに電流が発生します。 これがここでやろうとしていることです。走行中の車の車輪の動きを利用して磁石に生命を吹き込み、電池 (つまりバッテリー) で回収される電気を生成します。 しかし、これが初歩的なように聞こえる場合は、注意すべき点がさらにいくつかあることがわかるでしょう。

ハイブリッド車や電気自動車の制動時・減速時の回生

これらの車には推進用の電気モーターが装備されているため、後者の可逆性を利用することは理にかなっています。つまり、エンジンがジュースを受け取ると牽引し、外部の力によって機械的に駆動されると動力を出力します（ここでは、車輪が回転する車）。

それでは、これが何をするのかを、いくつかの状況でもう少し具体的に (ただし大まかにとどめておきます) 見てみましょう。

1) モーターモード

電気モーターの古典的な使用法から始めましょう。磁石の隣に置かれたコイルに電流を循環させます。 電線内の電流の循環により、コイルの周囲に電磁場が誘導され、磁石に作用します (したがって磁石が動きます)。 これを巧みに設計すること（内部に回転磁石を備えたコイルの周りに巻かれている）により、電流が流れている限り軸を回転させる電気モーターを得ることができます。

電気の流れのルーティングと管理を担当するのは「パワー コントローラー」/「パワー エレクトロニクス」です (バッテリーや特定の電圧のモーターなどへの転送を選択します)。したがって、これは重要です。 この役割により、エンジンを「エンジン」モードまたは「発電機」モードにすることができます。

ここでは、理解を容易にするために、単相モーターを使用したこのデバイスの合成および簡略化された回路を開発しました (三相でも同じ原理で動作しますが、XNUMX つのコイルは物事を不必要に複雑にする可能性があるため、視覚的には単相の方が単純です)。

バッテリーは直流で動きますが、電気モーターは直流ではないため、インバーターと整流器が必要です。 パワーエレクトリックは、電流を分配および投与するためのデバイスです。

2) 発電機/エネルギー回生モード

したがって、ジェネレーターモードでは、逆のプロセスを実行します。つまり、コイルからの電流をバッテリーに送ります。

しかし、特定のケースに戻りますが、私の車は熱エンジン (オイルの消費) または電気エンジン (バッテリーの消費) のおかげで 100 km/h まで加速しました。 それで、これらの 100 km/h に関連する運動エネルギーを取得しました。このエネルギーを電気に変換したいと考えています...

したがって、このために、バッテリーから電気モーターへの電流の送信を停止します。これは、速度を低下させたいロジックです (したがって、その逆の処理を行うと速度が上がります)。 代わりに、パワーエレクトロニクスはエネルギーの流れを逆転させます。つまり、エンジンによって生成されたすべての電力がバッテリーに送られます。

実際、車輪が磁石を回転させるという単純な事実により、コイル内に電気が発生します。 そして、コイルに誘導されたこの電気は再び磁場を生成し、コイルに電気を印加することによって行われる場合のように（したがってバッテリーのおかげで）磁石の速度が低下し、速度が上がらなくなります...

このブレーキはエネルギー回収に関連しており、したがってエネルギー回収によって車両を減速させることができます。 しかし、いくつかの問題もあります。

安定した速度で走行し続けながらエネルギーを回収したい場合（つまり、ハイブリッド）、車を推進するために熱エンジンを使用し、（エンジンの動きにより）発電機として電気モーターを使用します。

また、モーターにあまりにも多くのブレーキをかけたくない場合は（オルタネーターのせいで）、オルタネーター/モーターに電流を送ります。

ブレーキをかけると、コンピューターは回生ブレーキと従来のディスク ブレーキの間で力を配分します。これは「複合ブレーキ」と呼ばれます。 複雑さ、したがって運転を妨げる可能性のある突然の異なる現象の排除（下手をするとブレーキフィーリングが改善される可能性があります）。

問題はバッテリーとその容量に関連しています。

最初の問題は、バッテリーが転送されたすべてのエネルギーを吸収できないことです。バッテリーには、同時に注入されすぎることを防ぐ充電制限があります。 バッテリーが満タンの場合も問題は同じで、何も食べません。

残念ながら、バッテリーが電気を吸収すると電気抵抗が発生し、ブレーキが最も強くかかるときになります。 したがって、生成された電気を「汲み上げる」ほど（したがって電気抵抗が増加するほど）、エンジンブレーキはより強くなります。 逆に、エンジンブレーキを強く感じるほど、バッテリーが充電されている（というよりは、モーターが大量の電流を生成している）ことを示しています。

ただし、先ほども述べたようにバッテリーには吸収限界があるため、バッテリーを充電するために急ブレーキや長時間のブレーキをかけることは望ましくありません。 後者はそれを活用することができず、余剰はゴミ箱に捨てられます...

問題は回生ブレーキの進行性に関係する

回生ブレーキをメインとして使用したいため、エネルギー的に悪いディスクブレーキを絶対に使用しない人もいます。 しかし、残念なことに、電気モーターの動作原理そのものがこの機能へのアクセスを妨げています。

確かに、ローターとステーターの間に速度差がある場合、ブレーキはより強力になります。 そのため、減速すればするほどブレーキの効きが弱まります。 基本的に、このプロセスでは車を固定することはできません。車を停止するには追加の通常のブレーキが必要です。

4 つのアクスルが接続され (ここでは E-Tense/HYbrid7 PSA ハイブリッド)、それぞれに電気モーターが搭載されており、ブレーキ時のエネルギー回収が XNUMX 倍になります。 もちろん、これはバッテリー側のボトルネックにも依存します...後者に大きな食欲がない限り、XNUMXつの発電機を持つことはあまり意味がありません。 また、Quattro のおかげで XNUMX つの車輪が電気モーターに接続されている QXNUMX e-Tron についても言及できますが、この場合、図のように XNUMX つではなく XNUMX つの電気モーターのみが XNUMX つの車輪に取り付けられています (つまり、発電機は XNUMX つだけです)。

3) バッテリーが飽和しているか、回路が過熱しています

すでに述べたように、バッテリーが完全に充電されている場合、または短期間に多量の電力を受信した場合 (バッテリーがあまりにも高い速度で充電できない場合)、デバイスへの損傷を回避するための解決策が XNUMX つあります。

• 最初の解決策は単純です。すべてを切断します。スイッチ (パワー エレクトロニクスによって制御される) を使用して電気回路を切断し、それによって回路を開いた状態にします (正確な用語を繰り返します)。 したがって、電流はもう流れず、コイルに電気が流れなくなり、したがって磁場もなくなりました。 その結果、回生ブレーキが効かなくなり、車両は惰行してしまいます。 それは、もう発電機を持っていないようなもので、したがって、動く塊の速度を遅くする電磁摩擦ももうありません。
• XNUMX 番目の解決策は、どうすればよいか分からない電流を抵抗器に流すことです。 これらの抵抗器はまさにそれを行うように設計されており、正直に言うと、それらは非常に単純です...それらの役割は、実際には電流を吸収し、そのエネルギーを熱として放散すること、つまりジュール効果です。 この装置は、通常のディスク/キャリパーに加えて、トラックの補助ブレーキとして使用されます。 そこで、バッテリーを充電する代わりに、一種の「電気ゴミ箱」に電流を送り、電気ゴミ箱を熱の形で放散させます。 同じ制動量でもレオスタティックブレーキの発熱が少ないため、これはディスクブレーキよりも優れていることに注意してください（電磁ブレーキに与えられた名前であり、抵抗器でエネルギーを放散します）。

ここで回路を切断すると、すべての電磁特性が失われます (プラスチックのコイルの中で木片をねじった場合に、その効果がなくなるようなものです)

ここではレオスタティックブレーキを使用します。

4) 回生制動力調整

適切なことに、電気自動車には現在、戻る力を調整できるパドルが付いています。 しかし、回生ブレーキを多かれ少なかれ強力にするにはどうすればよいでしょうか? そして、運転に耐えられるように、パワーが強すぎないことを確認するにはどうすればよいでしょうか?

そうですね、回生モード 0 (回生ブレーキなし) で回生ブレーキを調整するために回路をオフにする必要があるだけの場合は、別の解決策を見つける必要があります。

そしてその中で、電流の一部をコイルに戻すことができます。 コイル内の磁石の回転によるジュースの生成が抵抗を引き起こす場合、逆に、自分でジュースをコイルに注入すれば、（抵抗は）はるかに少なくなるからです。 噴射すればするほどブレーキが効かなくなり、さらに悪いことに噴射しすぎると加速してしまいます（そこでエンジンは発電機ではなくエンジンになります）。

したがって、回生ブレーキの強弱は、コイルに再導入される電流の一部によって決まります。

フリーホイーリングに戻るには、回路を切断する以外の別の解決策を見つけることもできます。それは、電流 (まさに必要なもの) を送り、フリーホイーリング モードに入っていると感じさせることです... 一定のペースで駐車するためにサーマルのペダルの真ん中に留まるときと少し似ています。

ここでは、電気モーターの「モーター ブレーキ」を軽減するために巻線に電気を送ります (正確に言うと、実際にはモーター ブレーキではありません)。 速度を安定させるのに十分な電力を送れば、フリーホイール効果も得られます。

すべてのコメントと反応

Dernier 投稿されたコメント：

レジャン （日付：2021、07：15：01）

こんにちは、

数日前、私は起亜ディーラーで 48000 Soul EV の 2020 km の定期メンテナンスの予約をしていました。 Ã?? 驚いたのは、フロントブレーキ（ディスクとパッド）が完成したため、すべて交換するようにアドバイスされたことです。

サービスマネージャーには、最初から回生ブレーキを最大限に活用していたので、これは不可能であると言いました。 彼の答えは、電気自動車は従来の自動車よりもさらに早くブレーキが摩耗するというものでした。

本当に面白いですね。 回生ブレーキの仕組みについての説明を読んで、標準ブレーキとは異なるプロセスによって車が減速することが確認されました。

IlI。 1 このコメントに対する反応：

• 管理者 サイト管理者 (2021-07-15 08:09:43): ディーラーとして、電気自動車はブレーキの消耗が早いと言うのは、まだ限界です。

  なぜなら、このタイプの車両の過度の重量が論理的に摩耗の加速につながる場合、再生によってその傾向が逆転するからです。

  おそらく回復レベル 3 は、ブレーキを並列に使用して、モーター ブレーキを人為的に増加させます (つまり、モーターとブレーキの磁力を使用します)。 この場合、ブレーキの摩耗が早くなる理由が理解できます。 また、再生を頻繁に使用すると、ディスク上のパッドが長時間押し付けられることになり、不快な摩耗熱が発生します（運転を習うとき、発熱を抑えるためにブレーキの圧力は強く、短くすべきだと教えられます）。

  これらのアイテムの磨耗を自分の目で見て、販売店が違法な番号を作ることを目的としているかどうかを確認できれば良いでしょう（ありそうもないことですが、「ここで疑う余地がある」のは事実です）。

（確認後、コメントの下に投稿が表示されます）

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