Come funziona la frenata rigenerativa nelle auto ibride

Ibridi e veicoli completamente elettrici creano la propria energia per ricarica della batteria attraverso un processo noto come frenata rigenerativa (modalità rigenerazione). Abbiamo spiegato che cos'è la frenata rigenerativa e come funziona il processo in termini generali, ma molte persone sono interessate ai dettagli più profondi della generazione di elettricità. Capiscono che in un veicolo ibrido o completamente elettrico la parola "rigenerativo" in termini di frenata rigenerativa, significa catturare lo slancio del veicolo (energia cinetica) e trasformarlo in elettricità che ricarica (rigenera) la batteria di bordo mentre il veicolo rallenta e / o si arresta. È questa batteria carica che a sua volta alimenta il motore di trazione elettrico del veicolo. In un veicolo completamente elettrico, questo motore è l'unica fonte di locomozione. In un ibrido, il motore funziona in collaborazione con un motore a combustione interna. Ma quel motore non è solo una fonte di propulsione, è anche un generatore.

Qualsiasi motore a magnete permanente può funzionare come motore o generatore. In tutti i componenti elettrici e ibridi, sono più precisamente chiamati un motore / generatore (M / G). Ma i tecnologicamente curiosi vogliono saperne di più e spesso chiedono "Come, e con quale meccanismo o processo, è il l'elettricità creata? "È una buona domanda, quindi prima di iniziare a spiegare come funzionano gli M / G e la frenata rigenerativa ibridi e veicoli elettrici, è importante avere conoscenze di base su come viene generata l'elettricità e su come funziona un motore / generatore.

Indipendentemente dal design del veicolo, deve esserci un collegamento meccanico tra la M / G e la trasmissione. In un veicolo completamente elettrico, potrebbe esserci un singolo M / G su ciascuna ruota o un M / G centrale collegato alla trasmissione attraverso un cambio. In un ibrido, il motore / generatore potrebbe essere un singolo componente che è guidato da una cinghia accessoria dal motore (molto simile a un alternatore su un veicolo convenzionale - ecco come funziona il sistema GM BAS), potrebbe essere un pancake M / G che è imbullonato tra il motore e trasmissione (questa è la configurazione più comune - la Prius, per esempio), oppure potrebbe essere M / G multipli montati all'interno della trasmissione (questo è come il due modalità di lavoro). In ogni caso, la M / G deve essere in grado di spingere il veicolo oltre a essere guidata dal veicolo in modalità rigenerata.

La maggior parte, se non tutti, ibridi ed elettrici utilizzano un sistema di controllo elettronico dell'acceleratore. Quando viene premuto il pedale dell'acceleratore, viene inviato un segnale al computer di bordo, che attiva ulteriormente un relè il controller che invierà la corrente della batteria attraverso un inverter / convertitore a M / G causando il veicolo mossa. Più forte viene premuto il pedale, più corrente scorre sotto la direzione di un controller a resistenza variabile e più veloce procede il veicolo. In un ibrido, a seconda del carico, dello stato di carica della batteria e del design della trasmissione ibrida, una valvola a farfalla pesante attiverà anche il motore a combustione interna (ICE) per una maggiore potenza. Viceversa, sollevare leggermente l'acceleratore diminuirà il flusso di corrente al motore e il veicolo rallenterà. Sollevando ulteriormente o completamente l'acceleratore, la corrente cambierà direzione - spostando l'M / G dalla modalità motore alla modalità generatore - e inizierà il processo di frenata rigenerativa.

Questo è davvero ciò che riguarda la modalità rigenerazione. Con l'acceleratore elettronico chiuso e il veicolo ancora in movimento, è possibile catturare tutta la sua energia cinetica per rallentare il veicolo e ricaricare la batteria. Quando il computer di bordo segnala alla batteria di interrompere l'invio di elettricità (tramite il relè del controller) e di iniziare a riceverla (tramite una carica controller), l'M / G interrompe contemporaneamente la ricezione di elettricità per alimentare il veicolo e inizia a inviare nuovamente corrente alla batteria per ricarica.

Ricorda dal nostro discussione sull'elettromagnetismo e l'azione del motore / generatore: quando un M / G è alimentato con elettricità produce energia meccanica, quando è alimentato con energia meccanica produce elettricità. Ma in che modo la generazione di elettricità rallenta il veicolo? Attrito. È il nemico del movimento. L'armatura di M / G è rallentata dalla forza di indurre corrente negli avvolgimenti mentre passa sopra poli opposti dei magneti nello statore (combatte costantemente la spinta / trazione dell'avversario polarità). È questo attrito magnetico che assorbe lentamente l'energia cinetica del veicolo e aiuta a ridurre la velocità.