Rejeneratif frenleme nedir ve neden kullanmıyoruz?

Birçok elektrikli otomobilin, ısı enerjisini neyin kaybedeceğini daha faydalı ve yeniden kullanılabilir bir enerji biçimine dönüştürerek aracın daha verimli hale gelmesini sağlamak için rejeneratif fren kullandığını biliyorum.

Elbette, bu teknolojinin normal içten yanmalı bir motorla çalışan daha geleneksel bir otomobilde kullanılmasını sağlayacak yeni bir fren tasarımının bir şekilde tasarlanması gerekir.

Anlamadığım şey:

• Rejeneratif frenleme tam olarak nedir?
• Neden elektrikli ve hibrit otomobillerde rejeneratif fren kullanıyoruz?
• Krank milinin gücünü artırmak veya yakıt tüketimini azaltmak için bu akıllı frenleme teknolojisini kullanmamamız için herhangi bir neden var mı?

Resim Kaynağı: http://sjam4uphysics.pbworks.com/w/page/38936885/Regenerative%20Braking

tl; dr: Yapıyoruz. Bu sadece pahalı.

Elektrik ve kimyasal enerji motorları arasındaki farklardan biri, elektrik sistemlerinin enerjiyi (örneğin bir batarya) yakalamayı ve korumayı çok daha uygun hale getirmesidir. Yapmanız gereken tek şey, frenleme sırasında tamburun orada bir elektrik akımı oluşturmak için indüksiyon kullanmak. O aküde şu akımı işaret edin, aksi takdirde boşa harcanacak enerjiyi korudunuz.

Kimyasal bir enerji motoruyla, fazla enerjiyi depolamak çok daha zordur. Örneğin daha fazla benzin üretmek için frenleri kullanamayız. Bununla birlikte, kinetik enerjiyi KERS gibi bir şeyde tutmak mümkündür . Bu, bir volanı döndürmek için frenlemede enerjiyi kullanır. Bu volan daha sonra gerektiğinde ek hareket gücü için kullanılabilir.

Ne yazık ki, KERS üniteleri pahalıdır ve bir sürü ek mühendislik gerektirir (aracı tam olarak ileriye doğru itmek için o dönme volanını nasıl elde edersiniz?). Ayrıca yaygın değiller, bu nedenle ölçek ekonomilerinden faydalanmıyorlar.

Bütün bunlar, çalıştıklarını söyledi. Formula 1, onları bir geçiş güçlendirme sistemi olarak mükemmel şekilde kullandı. Bu tür yetenekleri yolda kullanmam ama bir galon gazdan daha fazla kurtulmama yardımcı olacak bir şey denemekten mutlu olurum.

“Rejeneratif frenleme nedir ve neden kullanmıyoruz?” Sorusunun cevabını veriyoruz. Normal frenlemede, fren diski içinde ısıya çevrilerek arabanın ileri momenti frenlerle silinir ve sonra kaybolur ve kaybolur. Rejeneratif frenlemeyle, arabanın hareketi atmosfere ısı olarak kaybedilmek yerine, elektrik enerjisine dönüştürülür ve araç aküsünde depolanır.

Volkswagen Bluemotion otomobil yelpazesi (ve diğer üreticilerin bunu yaptığından oldukça eminim ama Volkswagen’in yaptığı konusunda eminim) çok karmaşık bir alternatöre sahip. Otomobil, frenlere basınç uygulanarak yavaşladığını tespit ettiğinde ve otomobil hala viteste iken ve debriyaj yükseldiğinde, alternatör sürücüden önemli ölçüde daha fazla güç çekeceği bir moda geçer. Bu tahrik normalde motordan gelir, ancak fren durumunda yalnızca şanzıman aracılığıyla sağlanır ve etkin olarak aktarma organlarına karşı etkili bir şekilde çalışır.

Bu sistem hem benzinli hem de dizel motorlu Bluemotion donanımlı Volkswagens üzerine kuruludur. Daha fazla bilgiyi burada ve burada bulabilirsiniz

Bunun F1 araçlarının kullandığı kadar aynı ölçüde olmadığını, ancak bir tür rejeneratif frenleme şekli olduğunu ve bugün kamuya açık yollarda kullanıldığını takdir ediyorum.

Rejeneratif frenleme, frenlerde ısıtmak için kaybedilecek enerjiyi depolayan bir sistemdir. Bu sistemler kulağa çok hoş geliyor olsa da, kendi problemlerinin çoğuyla geliyorlar.

1. Enerji depolama ve üretimine başlamadan önce fiili servis frenleri çok karmaşık hale geldi. Rejeneratif frenlemenin düzgün çalışması için, frenler kendi işini yaparken frenler devreye giremez. Daha fazla rejeneratif frenler sadece yüksek hızda çalışır ve siz yavaşladığınızda etkinliklerini kaybeder. Bu, yüksek hızda rejeneratif frenlerin sizi yavaşlatan ve normal frenlerin yavaşlamadığı ve rejeneratif frenlerin daha az ve daha az yaptığı ve normal frenlerin sonunda durduracakları bir geçişi gerektirir. Düzenli frenler hiçbir şey yapmazken fren pedalını normal hissettiren sistem, daha sonra bir anahtarın meydana geldiğini çok karmaşık ve mükemmel hale getirmenin çok zor olduğunu fark ederek sizi düzenli olarak frenlemeye zorlar.
2. Enerji depolaması çok büyük bir sorundur. Her şey melezlerde kulağa hoş geliyor, sadece aküleri şarj edin, gerçekte otomobilin bir duruş sırasında ürettiği enerji miktarı akülerin gerçekten emebileceğinden çok daha fazla. Durdurma hızlıysa sorun daha da artar. @BobCross'un bahsettiği bir sistem KERS. Bir motor / jeneratörü volana birleştirerek, volanı döndürmek için doğrudan akülere giremeyen ekstra enerji üretilir. Daha sonra zamanla, enerji pilleri şarj etmek için elektriğe dönüştürülür. Bu sistemler çok ağır ve pahalıdır. Diğer sistemler süper kapasitör kullanıyor. Ekstra enerji süper kapaklara boşaltılır. Sorun, enerji kapasitörlerde depolandığında, şartlanma olmadan süper yararlı olmamasıdır. Kondansatörlerdeki voltaj çok hızlı düşer. Eğer yüksek voltaj depolarsa, voltajı yararlı bir şeye düşürmek için bir sistem gerekir. Aküden daha fazla voltaj depolamıyorsa, voltajı yararlı bir şeye yükseltmek için bir sistem gerekir. Süper kapasitörler de oldukça pahalıdır.

Hibritler ve elektrikli arabalar, rejeneratif frenlemeden yararlanmak için elektrik sistemlerinde inşa edilmiştir. Bu sorunların tümü, düz benzinli motorlarla daha da güçlendirilir. Yeni bir sistem kurulmalı, masrafa ek olarak rejeneratif frenleme sağlamak için mevcut bir şeyden yararlanamıyorum. Şehirde daha iyi yakıt ekonomisi alan ancak otoyolda sıkıntı çeken bir arabanın fiyatına 5 bin dolar ekleyen bir sistemde birisini satmak zorlaşıyor.

Ford, pozitif bir deplasmanlı pompanın durduğunuzda bir hidrolik akümülatörü şarj ettiği bir sistem geliştiriyor. Tekrar çıkarırken, akışkan basıncı gönderilir, bir durmadan başlamasına yardımcı olmak için bir motora dönüşmek üzere pompadan geri döndürülür. Sistem, sistemin boyutunun çok fazla yük taşımadığı büyük kamyonlar içindir. Ayrıca sistem gürültülü ve sızıntılara eğilimlidir.

Dizel elektrikli demiryolu lokomotifleri rejeneratif fren kullanıyor, ancak buna "dinamik fren" diyorlar. Ayrıca, enerjiyi depolamazlar, tavandaki direnç ızgaralarından ve fanlardan geçirirler.

Tam elektrikli lokomotifler ve bazı tramvaylar, genellikle yenilenen gücü tel veya üçüncü raya geri besleyebilir; DC sistemlerinde bu çok daha basittir.

Ancak çekiş motorları (genellikle her dingil başına bir adet), trenin momentumu tarafından tahrik edilir ve bu nedenle jeneratörler olarak çalışır.

Rejeneratif frenleme, sadece elektrikli veya hibrit otomobillerde, depolanan enerjiyi kullanmanın bir yolunu bulabilmeleri için gerçekten yararlıdır. Ayrıca, bir trenin bir parçası olarak bir elektrik motorunuz olduğunda, rejeneratif frenleme, bir motorun jeneratörü kullandığınız ve daha sonra pil için üretilen gücü aktaracağınız için (en azından donanım açısından) hemen hemen yerleşiktir. kullanın.

Özünde, rejeneratif frenlemenin hibrit bir otomobilden başka bir şeyde kullanılmasının hiçbir anlamı yoktur, aslında rejeneratif frenlemeye sahip olmak, hibrit bir otomobilin iyi bir tanımıdır.

Bir IC motor otomobilini rejeneratif fren sistemine sahip bir konvansiyona sığdırabilmeniz için hiçbir neden olmasa da, aracı kullanmak için bu gücü kullanmayacağınız sürece, o zaman fazladan ilave yaptığınız gibi gerçekten bir başarı elde edemezsiniz. kullanamayacağınız elektrik enerjisini depolamak için ağırlık ve karmaşıklık.

Ayrıca uzun otoyol / otoyol yolculuklarında yardımcı elektrik sistemlerinin küçük ihtiyaçlarını bile karşılamak için yeterli frenleme yapamayacağınız (ışıklar, ateşleme, radyo, aküyü şarj etmek için vb.), alternatöre ihtiyaç duymamak avantajı.

Bir sonraki en iyi şeyi yapabiliriz.

1/2 mil ileride (800m) ileride sarımsı bir ışık görüyorum; 60 milde (100kph) bu 30 saniyedir. Ve ışığın 35 saniyelik bir devir olduğunu ve durdurulan arabaların yığınının hareket etmesi için 10 saniyenin olduğunu biliyorum.

Hızı korumak için sürekli güç uyguluyorum. Bunu bir 25 saniye daha yapmaya devam edeceğim, sonra 5 saniye sert fren yapıp duracağım. Telefonumla 15 saniye çalıyorum, sonra yoldayım.

Ya da ... Derhal boşta kalıyorum. Arabam sahiller. Motor hala viteste iken momentumum, hafif bir frenleme etkisi için motoru bastırıyor (döndürüyor), böylece yakıt enjektörleri tamamen kapanıyor. Benim hız yavaş yavaş ... 50 ... 55 ... 45 yavaşlatır ... Küçük gücü ... 40 (65kph) biti ... çevirmek Hala 1/8 mil (200 m) olduğum sürece ışık dönüşler yeşil geri. Durdurulan otomobiller açılır ve ne zaman güç uygulanacağını ölçerim. Ve asla fren yapmam .

İlk senaryoda, iki enerji değişimi vardır. İlk önce, yakıt seyirde kalması için 3/8 mil (600m) için uygulanmıştır. İkincisi, frenleme enerjisi son 1/8 mil hızla akıyor. Sadece bunlar neredeyse eşit değil , aynı enerjidir . Düzgün bir rejim yapıyor olsaydık, onları ampermetreden okuyabilir ve gerçek joule'leri türetip çıkarabilirdik.

İkinci senaryoda, hiçbiri yoktur. Yakıt harcanmaz ve fren enerjisi akmaz. Rejeneratif frenlemenin etkisi, herhangi bir dönüşüm kaybı olmadan sağlanır.

Verilen, bu bir teknoloji yaklaşımından ziyade bir eğitim yaklaşımıdır ancak işe yarıyor. Hatta regen yapabilen bir EV üzerine, hala çalışıyor iyi regen daha - bu ödeme şekli aslında hatta daha iyi "sahil" olsun, çünkü bir EV daha iyi - Fren ve direksiyon yardımcı sağlamaktır sadece motoru dönmeye kullanım sürükle gerek .