Regenerativ brems - Regenerative brake

Mekanisme for regenerativ brems på taket på en Škoda Astra trikk
Den S7 / 8 på lagertunnel kan vende tilbake omkring 20% av sin energiforbruket til strømforsyningen.

Regenerativ bremsing er en energigjenvinningsmekanisme som bremser et kjøretøy eller objekt i bevegelse ved å konvertere kinetisk energi til en form som enten kan brukes umiddelbart eller lagres inntil det er nødvendig. I denne mekanismen bruker den elektriske trekkmotoren kjøretøyets momentum til å gjenvinne energi som ellers ville gå tapt for bremseskivene som varme. Dette står i kontrast til konvensjonelle bremsesystemer, hvor overskytende kinetisk energi omdannes til uønsket og bortkastet varme på grunn av friksjon i bremsene , eller med dynamiske bremser , hvor energien gjenvinnes ved bruk av elektriske motorer som generatorer, men som umiddelbart blir spredt som varme i motstander . I tillegg til å forbedre kjøretøyets generelle effektivitet, kan regenerering forlenge levetiden til bremsesystemet betydelig, ettersom de mekaniske delene ikke vil slites ut veldig raskt.

Generelt prinsipp

Den vanligste formen for regenerativ brems innebærer at en elektrisk motor fungerer som en elektrisk generator. I elektriske jernbaner føres strømmen som genereres tilbake til trekkraftforsyningen . I elektriske og hybridbiler med batteri lagres energien kjemisk i et batteri , elektrisk i en kondensatorbank eller mekanisk i et roterende svinghjul . Hydrauliske hybridbiler bruker hydrauliske motorer til å lagre energi i form av trykkluft . I en hydrogenbrenselcellen drevet kjøretøy, blir den elektriske energi som genereres av den motor som er lagret kjemisk i et batteri, i likhet med og batteri og elektriske kjøretøyer.

Praktisk regenerativ bremsing

Regenerativ bremsing er ikke i seg selv tilstrekkelig som det eneste middelet for å trygt stille et kjøretøy, eller bremse det etter behov, så det må brukes sammen med et annet bremsesystem som friksjonsbasert bremsing.

  • Den regenerative bremseeffekten faller av ved lavere hastigheter, og kan ikke bringe et kjøretøy til å stoppe helt rimelig raskt med dagens teknologi, selv om noen biler som Chevrolet Bolt kan stoppe bilen helt på jevne overflater når føreren kjenner kjøretøyets regenerative bremselengde. Dette kalles One Pedal Driving.
  • Gjeldende regenerative bremser immobiliserer ikke et stillestående kjøretøy; fysisk låsing er nødvendig, for eksempel for å forhindre at kjøretøyer ruller ned bakker.
  • Mange kjøretøyer med regenerativ bremsing har ikke drivmotorer på alle hjul (som i en tohjulsdrevet bil); regenerativ bremsing er normalt bare aktuelt for hjul med motorer. For sikkerhet er det nødvendig å bremse alle hjul.
  • Den tilgjengelige regenerative bremseeffekten er begrenset, og mekanisk bremsing er fremdeles nødvendig for betydelige hastighetsreduksjoner, for å stoppe et kjøretøy eller for å holde et kjøretøy stille.

Regenerativ og friksjonsbremsing må begge brukes, noe som skaper behov for å kontrollere dem for å produsere den nødvendige totalbremsingen. GM EV-1 var den første kommersielle bilen som gjorde dette. I 1997 og 1998 ble ingeniørene Abraham Farag og Loren Majersik utstedt to patenter for denne brems-for-tråd- teknologien.

Tidlige applikasjoner led ofte av en alvorlig sikkerhetsfare: I mange tidlige elektriske kjøretøyer med regenerativ bremsing ble de samme kontrollerposisjonene brukt for å bruke kraft og for å bruke den regenerative bremsen, og funksjonene ble byttet med en separat manuell bryter. Dette førte til en rekke alvorlige ulykker da sjåfører ved et uhell akselererte da de hadde til hensikt å bremse, for eksempel den rømte togulykken i Wädenswil, Sveits i 1948, som drepte tjueen mennesker.

Konvertering til elektrisk energi: motoren som generator

En Tesla Model S P85+ som bruker regenerativ bremseeffekt på over 60 kW. Under regenerativ bremsing er strømindikatoren grønn

Elektriske motorer , når de brukes omvendt, fungerer som generatorer og vil deretter konvertere mekanisk energi til elektrisk energi. Kjøretøyer som drives av elektriske motorer bruker dem som generatorer når de bruker regenerativ bremsing, bremser ved å overføre mekanisk energi fra hjulene til en elektrisk last.

Tidlige eksempler på dette systemet var forhjulsdrevne ombygginger av hestetrukne drosjer av Louis Antoine Krieger i Paris på 1890-tallet. Krieger elektriske landaulet hadde en drivmotor i hvert forhjul med et annet sett med parallelle viklinger ( bifilar spole ) for regenerativ bremsing. Orwell Electric Truck introdusert av Ransomes, Sims & Jefferies i England under første verdenskrig brukte regenerativ bremsing byttet av sjåføren.

I England ble "automatisk regenerativ kontroll" introdusert for sporveisoperatører av John S. Raworths trekkpatenter 1903–1908, og ga dem økonomiske og operasjonelle fordeler som forklart i detalj av sønnen Alfred Raworth . Disse inkluderte sporveisystemer i Devonport (1903), Rawtenstall , Birmingham , Crystal Palace-Croydon (1906) og mange andre. Ved å senke hastigheten på bilene eller holde den i kontroll på fallende stigninger, fungerte motorene som generatorer og bremset kjøretøyene. Trikkevognene hadde også hjulbremser og sporbremser som kunne stoppe trikken hvis de elektriske bremsesystemene svikter. I flere tilfeller ble sporvognsmotorene shuntviklet i stedet for seriesår, og systemene på Crystal Palace-linjen benyttet serie-parallelle kontroller. Etter en alvorlig ulykke på Rawtenstall ble det i 1911 satt en embargo på denne formen for trekkraft; det regenerative bremsesystemet ble gjeninnført tjue år senere.

Regenerativ bremsing har vært i omfattende bruk på jernbaner i mange tiår. Baku-Tbilisi-Batumi-jernbanen ( Transcaucasus Railway eller Georgian jernbane) begynte å bruke regenerativ bremsing på begynnelsen av 1930-tallet. Dette var spesielt effektivt på det bratte og farlige Suramipasset . I Skandinavia bærer den elektrifiserte jernbanen Kiruna til Narvik jernmalm på den bratt graderte ruten fra gruvene i Kiruna , i Nord-Sverige, ned til havnen i Narvik i Norge den dag i dag. Jernbanevognene er fulle av tusenvis av tonn jernmalm på vei ned til Narvik, og disse togene genererer store mengder elektrisitet ved regenererende bremsing, med en maksimal rekreativ bremsekraft på 750  kN . Fra Riksgränsen på riksgrensen til Narvik havn bruker togene bare en femtedel av kraften de regenererer. Den regenererte energien er tilstrekkelig til å drive de tomme togene tilbake til landegrensen. Eventuell overflødig energi fra jernbanen pumpes inn i strømnettet for å forsyne boliger og virksomheter i regionen, og jernbanen er en nettgenerator for elektrisitet.

Elbiler brukte regenerativ bremsing siden de tidligste forsøkene, men dette var ofte en kompleks affære der sjåføren måtte vende brytere mellom forskjellige driftsmoduser for å bruke den. Den Baker Electric Runabout og Owen magnetiske var tidlige eksempler, som brukes mange brytere og modi som styres av en dyr "black box" eller "trommel switch" som en del av deres elektriske system. Disse, i likhet med Krieger -designet, kunne praktisk talt bare brukes på nedoverbakke deler av en tur, og måtte kobles inn manuelt.

Forbedringer innen elektronikk tillot at denne prosessen ble fullt automatisert, fra og med AMC Amitron eksperimentelle elbil fra 1967 . Motorkontrolleren ble designet av Gulton Industries og begynte automatisk å lade batteriet da bremsepedalen ble påført. Mange moderne hybrid- og elektriske kjøretøyer bruker denne teknikken for å utvide rekkevidden til batteripakken, spesielt de som bruker en AC -drivlinje (de fleste tidligere designene brukte likestrøm).

En AC/DC likeretter og en veldig stor kondensator kan brukes til å lagre den regenererte energien, i stedet for et batteri. Bruken av en kondensator tillater mye raskere topplagring av energi, og ved høyere spenninger. Mazda bruker dette systemet i noen nåværende (2018) veibiler, der det er merket i-ELOOP.

Drift av elektrisk jernbanekjøretøy

I 1886 introduserte Sprague Electric Railway & Motor Company, grunnlagt av Frank J. Sprague , to viktige oppfinnelser: en motor med konstant hastighet, ikke-gnist med faste børster og regenerativ bremsing.

Under bremsing endres trekkmotorforbindelsene for å gjøre dem til elektriske generatorer. Motorfeltene er koblet på tvers av hovedtrekkgeneratoren (MG) og motorarmaturene er koblet over lasten. MG begeistrer nå motorfeltene. Det rullende lokomotivet eller flere enhetshjul dreier motorens armaturer, og motorene fungerer som generatorer, enten sender den genererte strømmen ombord motstander ( dynamisk bremsing ) eller tilbake til forsyningen (regenerativ bremsing). Sammenlignet med elektro-pneumatiske friksjonsbremser, kan bremsing med trekkmotorene reguleres raskere og forbedre ytelsen til hjulglidesikring .

For en gitt kjøreretning vil strømmen gjennom motorarmaturene under bremsing være motsatt den under kjøring. Derfor utøver motoren dreiemoment i en retning som er motsatt av rullingsretningen.

Bremseinnsatsen er proporsjonal med produktet av den magnetiske styrken til feltviklingene, multiplisert med ankerviklingene.

Besparelser på 17%og mindre slitasje på friksjonsbremsekomponenter kreves for British Rail Class 390s . Den Delhi Metro reduserte mengden av karbondioksid ( CO
2
) sluppet ut i atmosfæren med rundt 90 000 tonn ved å regenerere 112 500 megawattimer elektrisitet ved bruk av regenerative bremsesystemer mellom 2004 og 2007. Det var forventet at Delhi Metro ville redusere utslippene med over 100 000 tonn CO
2
per år når fasen II var fullført, ved bruk av regenerativ bremsing.

Elektrisitet generert ved regenerativ bremsing kan føres tilbake til trekkraftforsyningen; enten utlignes mot andre elektriske belastningen på nettet ved det øyeblikk, som brukes til hodeenden strømbelastninger, eller lagres i line lagringssystemer for senere bruk.

En form for det som kan beskrives som regenerativ bremsing brukes på noen deler av London Underground , oppnådd ved å ha små bakker som fører opp og ned fra stasjoner. Toget bremses av stigningen, og går deretter nedover en skråning, så kinetisk energi omdannes til gravitasjonspotensialenergi i stasjonen. Dette finnes vanligvis på de dype tunnelseksjonene i nettverket og ikke generelt over bakken eller på snitt- og dekkdelene i Metropolitan og District Lines.

Sammenligning av dynamiske og regenerative bremser

Boksen som strekker seg sidelengs fra taket rett over ordet "drift" gjør at luft fritt kan strømme gjennom motstandene til de dynamiske bremsene på dette dieselelektriske lokomotivet.

Det som beskrives som dynamiske bremser (" reostatiske bremser " på britisk engelsk) på elektriske trekksystemer, i motsetning til regenerative bremser, spreder elektrisk energi som varme i stedet for å bruke den, ved å føre strømmen gjennom store motstandsbanker . Kjøretøyer som bruker dynamiske bremser inkluderer gaffeltrucker , dieselelektriske lokomotiver og trikker . Denne varmen kan brukes til å varme kjøretøyets interiør, eller spres utvendig av store radiatorlignende deksler for å huse motstandsbankene.

General Electrics eksperimentelle dampturbinlokomotiver fra 1936 inneholdt ekte regenerering. Disse to lokomotivene kjørte dampvannet over motstandspakkene, i motsetning til luftkjøling som ble brukt i de fleste dynamiske bremser. Denne energien fortrengte oljen som vanligvis brant for å holde vannet varmt, og gjenvunnet dermed energi som kunne brukes til å akselerere igjen.

Den største ulempen med regenerative bremser sammenlignet med dynamiske bremser er behovet for å tett matche den genererte strømmen med forsyningskarakteristikkene og økte vedlikeholdskostnader for linjene. Med likestrømforsyninger krever dette at spenningen kontrolleres nøye. Strømforsyningen og frekvensomformeren pioner Miro Zorič og hans første vekselstrømselektronikk har også gjort dette mulig med AC -forsyninger. Forsyningsfrekvensen må også matches (dette gjelder hovedsakelig lokomotiver der en vekselstrømforsyning blir utbedret for likestrømsmotorer).

I områder der det er et konstant behov for strøm som ikke er relatert til å flytte kjøretøyet, for eksempel elektrisk togvarme eller klimaanlegg , kan dette belastningskravet brukes som en vask for den gjenvunne energien via moderne vekselstrømsystem . Denne metoden har blitt populært med nordamerikanske passasjer jernbaner der hodet end kraftbelastninger er typisk i området 500 kW året. Bruk av HEP-belastninger på denne måten har ført til at de siste elektriske lokomotivdesignene som ALP-46 og ACS-64 har eliminert bruken av dynamiske bremsemotstandsgitter og eliminerer også behovet for ekstern kraftinfrastruktur for å ta i mot gjenvinning slik at selvdrevne kjøretøyer å benytte regenerativ bremsing også.

Et lite antall bratte jernbaner har brukt 3-fase strømforsyninger og induksjonsmotorer . Dette resulterer i en nesten konstant hastighet for alle tog, ettersom motorene roterer med tilførselsfrekvensen både når du kjører og bremser.

Konvertering til mekanisk energi

Systemer for gjenvinning av kinetisk energi

Kers (KERS) ble brukt til motorsport Formula One 's 2009-sesongen , og er under utvikling for road kjøretøyer. KERS ble forlatt for Formel 1-sesongen 2010 , men ble introdusert på nytt for 2011-sesongen . I 2013 brukte alle lagene KERS med Marussia F1 som startet for sesongen 2013. En av hovedårsakene til at ikke alle biler brukte KERS umiddelbart er fordi den hever bilens tyngdepunkt, og reduserer mengden ballast som er tilgjengelig for å balansere bilen, slik at den er mer forutsigbar ved sving. FIA -regler begrenser også utnyttelsen av systemet. Konseptet med å overføre kjøretøyets kinetiske energi ved hjelp av svinghjulet energilagring ble postulert av fysiker Richard Feynman i 1950 og er eksemplifisert i slike systemer som det Zytek , Flybrid, Torotrak og XTRAC brukes i F1. Differensialbaserte systemer eksisterer også, for eksempel Cambridge Passenger/Commercial Vehicle Kinetic Energy Recovery System (CPC-KERS).

Xtrac og Flybrid er begge rettighetshavere av Torotraks teknologier, som bruker en liten og sofistikert tilleggsgirkasse med en kontinuerlig variabel girkasse (CVT). CPC-KERS er lik, da den også er en del av drivlinjenheten. Imidlertid sitter hele mekanismen inkludert svinghjulet helt i bilens nav (ser ut som en trommelbrems). I CPC-KERS erstatter en differensial CVT og overfører dreiemoment mellom svinghjulet , drivhjulet og veihjulet.

Bruk i motorsport

Historie

Et kinetisk energigjenvinningssystem for Flybrid Systems

Det første av disse systemene som ble avslørt var Flybrid. Dette systemet veier 24 kg og har en energikapasitet på 400 kJ etter at det har åpnet for interne tap. En maksimal effektøkning på 60 kW (81,6 hk, 80,4 hk) i 6,67 sekunder er tilgjengelig. Svinghjulet med en diameter på 240 mm veier 5,0 kg og roterer med opptil 64.500 o / min. Maksimalt dreiemoment er 18 Nm (13,3 ftlbs). Systemet har et volum på 13 liter.

Formel en

Et KERS svinghjul

Formel 1 har uttalt at de støtter ansvarlige løsninger på verdens miljøutfordringer, og FIA tillot bruk av 81 hk (60 kW; 82 hk) KERS i regelverket for Formel 1 -sesongen 2009 . Team begynte å teste systemer i 2008: energi kan enten lagres som mekanisk energi (som i et svinghjul ) eller som elektrisk energi (som i et batteri eller en superkondensator ).

To mindre hendelser ble rapportert under testing av KERS -systemer i 2008 . Det første skjedde da Red Bull Racing -teamet testet sitt KERS -batteri for første gang i juli: det fungerte feil og forårsaket en brannskrekk som førte til at lagets fabrikk ble evakuert. Den andre var mindre enn en uke senere da en BMW Sauber- mekaniker fikk et elektrisk støt da han berørte Christian Kliens KERS-utstyrte bil under en test på Jerez-kretsen .

Med introduksjonen av KERS i 2009 -sesongen brukte fire lag det på et tidspunkt i sesongen: Ferrari , Renault , BMW og McLaren . I løpet av sesongen sluttet Renault og BMW å bruke systemet. McLaren Mercedes ble det første laget som vant en F1 GP ved hjelp av en KERS -utstyrt bil da Lewis Hamilton vant 2009 Ungarske Grand Prix 26. juli 2009. Deres andre KERS -utstyrte bil endte på femteplass. I det påfølgende løpet ble Lewis Hamilton den første sjåføren som tok pole position med en KERS -bil, lagkameraten hans, Heikki Kovalainen som kvalifiserte seg som andre. Dette var også den første forekomsten av en første KERS på første rad. 30. august 2009 vant Kimi Räikkönen det belgiske Grand Prix med sin KERS -utstyrte Ferrari. Det var første gang at KERS bidro direkte til en seier, med andreplass Giancarlo Fisichella som hevdet "Egentlig var jeg raskere enn Kimi. Han tok meg bare på grunn av KERS i begynnelsen".

Selv om KERS fortsatt var lovlig i Formel 1 i 2010 -sesongen, hadde alle lagene blitt enige om å ikke bruke den. Nye regler for F1 -sesongen 2011 som økte minimumsvektgrensen for bil og sjåfør med 20 kg til 640 kg, sammen med at FOTA -lagene gikk med på bruk av KERS -enheter igjen, betydde at KERS kom tilbake for sesongen 2011. Dette er fortsatt valgfritt som det var i 2009 -sesongen; i sesongen 2011 valgte 3 lag å ikke bruke den. For sesongen 2012 var det bare Marussia og HRT som kjørte uten KERS, og innen 2013, med tilbaketrekking av HRT, kjørte alle 11 lagene på nettet KERS.

I sesongen 2014 ble effektutgangen til MGU-K (erstatningen av KERS og en del av ERS-systemet som også inkluderer et turbolader spillvarmegjenvinningssystem ) økt fra 60 kW til 120 kW, og det ble tillatt å gjenopprette 2 mega- joule per omgang. Dette var for å balansere sportens bevegelse fra 2,4-liters V8-motorer til 1,6-liters V6-motorer. De feilsikre innstillingene til brems-for-ledningssystemet som nå supplerer KERS ble undersøkt som en medvirkende årsak til krasj av Jules Bianchi ved den japanske Grand Prix 2014 .

Autopart -produsenter

Bosch Motorsport Service utvikler en KERS for bruk i motorsport. Disse elektrisitetslagringssystemene for hybrid- og motorfunksjoner inkluderer et litiumionbatteri med skalerbar kapasitet eller et svinghjul , en fire til åtte kilogram elektrisk motor (med et maksimalt effektnivå på 60 kW eller 80 hk), samt KERS-kontrolleren for strøm- og batteristyring. Bosch tilbyr også en rekke elektriske hybridsystemer for kommersielle og lette bruksområder.

Bilprodusenter

Bilprodusenter inkludert Honda har testet KERS -systemer. På 1000 km Silverstone 2008 , presenterte Peugeot Sport Peugeot 908 HY , en hybrid elektrisk variant av diesel 908, med KERS. Peugeot planla å kampanje bilen i Le Mans Series -sesongen 2009 , selv om den ikke var i stand til å score mesterskapspoeng. Peugeot planlegger også et komprimert luft -regenerativt bremsekraftverk kalt Hybrid Air.

McLaren begynte å teste KERS i september 2008 på Jerez -testbanen som forberedelse til F1 -sesongen 2009, selv om det på det tidspunktet ennå ikke var kjent om de ville bruke et elektrisk eller mekanisk system. I november 2008 ble det kunngjort at Freescale Semiconductor ville samarbeide med McLaren Electronic Systems for å videreutvikle KERS for McLarens Formel 1 -bil fra 2010 og fremover. Begge parter trodde at dette samarbeidet ville forbedre McLarens KERS -system og hjelpe systemet med å filtrere ned til bilbilteknologi.

Toyota har brukt en superkondensator for regenerering på en Supra HV-R hybrid racerbil som vant Tokachi 24 timers løp i juli 2007.

BMW har brukt regenerativ bremsing på E90 3 -serien, så vel som i nåværende modeller som F25 5 -serien under EfficientDynamics -monikeren. Volkswagen har regenerative bremseteknologier under BlueMotion -merket i modeller som Volkswagen Golf Mk7 og Mk7 Golf Estate / Wagon -modeller, andre merker i VW -gruppen som SEAT , Skoda og Audi .

Motorsykler

KTM racing sjef Harald Bartol har avslørt at fabrikken kjørte med et hemmelig kinetisk energigjenvinningssystem (KERS) montert på Tommy Koyamas motorsykkel i løpet av sesongavslutningen på 125cc Valencian Grand Prix i 2008 . Dette var i strid med reglene, så de ble forbudt fra å gjøre det etterpå.

Løp

Automobile Club de l'Ouest , arrangøren bak det årlige 24 Hours of Le Mans -arrangementet og Le Mans -serien , "studerte spesifikke regler for LMP1 som vil bli utstyrt med et kinetisk energigjenvinningssystem" i 2007. Peugeot var den første produsenten for å avdekke en fullt fungerende LMP1 -bil i form av 908 HY ved Autosport 1000 km -løp 2008 i Silverstone.

Bruk i sivil transport

Sykler

Regenerativ bremsing er også mulig på en ikke-elektrisk sykkel. The Environmental Protection Agency , som arbeider med studenter fra University of Michigan , utviklet den hydrauliske regenerativ bremsing Launch Assist (RBLA). Den er tilgjengelig på elektriske sykler med direkte-driv hub motorer .

Biler

Mange elektriske kjøretøyer bruker regenerativ bremsing i forbindelse med friksjonsbremsing, som først ble brukt i USA av den elektriske konseptbilen AMC Amitron fra 1967. Regenerative bremsesystemer kan ikke fullt ut etterligne konvensjonell bremsefunksjon for sjåfører, men det er fortsatte fremskritt. Kalibreringene som brukes til å bestemme når energi skal regenereres og når friksjonsbremsing brukes for å bremse kjøretøyet påvirker måten føreren føler bremsevirkningen på.

Eksempler på biler inkluderer:

Termodynamikk

KERS svinghjul

Energien til et svinghjul kan beskrives ved denne generelle energiligningen, forutsatt at svinghjulet er systemet:

hvor

  • er energien inn i svinghjulet.
  • er energien ut av svinghjulet.
  • er endringen i svinghjulets energi.

Det antas at under bremsing er det ingen endring i potensiell energi, svinghjulets entalpi, trykk eller volum på svinghjulet, så bare kinetisk energi vil bli vurdert. Når bilen bremser, blir ingen energi spredt av svinghjulet, og den eneste energien inn i svinghjulet er bilens første kinetiske energi. Ligningen kan forenkles til:

hvor

  • er bilens masse.
  • er bilens starthastighet like før bremsing.

Svinghjulet samler en prosentandel av den opprinnelige kinetiske energien til bilen, og denne prosentandelen kan representeres av . Svinghjulet lagrer energien som roterende kinetisk energi. Fordi energien beholdes som kinetisk energi og ikke omdannes til en annen energitype, er denne prosessen effektiv. Svinghjulet kan imidlertid bare lagre så mye energi, og dette er begrenset av den maksimale mengden roterende kinetisk energi. Dette bestemmes ut fra svinghjulets treghet og vinkelhastigheten . Når bilen sitter inaktiv, går liten rotasjons kinetisk energi tapt over tid, slik at den opprinnelige energimengden i svinghjulet kan antas å være lik den endelige energimengden som fordeles av svinghjulet. Mengden kinetisk energi distribuert av svinghjulet er derfor:

Regenerative bremser

Regenerativ bremsing har en lignende energiligning som ligningen for det mekaniske svinghjulet. Regenerativ bremsing er en to-trinns prosess som involverer motoren/generatoren og batteriet. Den første kinetiske energien transformeres til elektrisk energi av generatoren og omdannes deretter til kjemisk energi av batteriet. Denne prosessen er mindre effektiv enn svinghjulet. Effektiviteten til generatoren kan representeres av:

hvor

  • er arbeidet inn i generatoren.
  • er arbeidet produsert av generatoren.

Det eneste arbeidet inn i generatoren er den opprinnelige kinetiske energien til bilen, og det eneste arbeidet som genereres av generatoren er den elektriske energien. Omorganisering av denne ligningen for å løse for kraften produsert av generatoren gir denne ligningen:

hvor

  • er hvor lang tid bilen bremser.
  • er bilens masse.
  • er bilens starthastighet like før bremsing.

Batteriets effektivitet kan beskrives som:

hvor

Arbeidet ut av batteriet representerer mengden energi som produseres av de regenerative bremsene. Dette kan representeres av:

I biler

Energieffektivitet for biler i byer og på motorveier i henhold til DoE
Energieffektivitet for elektriske biler i byer og på motorveier ifølge United States Department of Energy .

Et diagram av United States Department of Energy (DoE) viser at biler med forbrenningsmotorer har en effektivitet på typisk 13% i bykjøring, 20% under motorvei. Bremsing i forhold til nyttig mekanisk energi utgjør 6/13, dvs. 46% i byene, og 2/20, dvs. 10% på motorveier.

DoE sier at elbiler konverterer over 77% av den elektriske energien fra nettet til strøm ved hjulene. Effektiviteten til et elektrisk kjøretøy, med tanke på tap på grunn av det elektriske nettverket, oppvarming og klimaanlegg er omtrent 50% ifølge Jean-Marc Jancovici (men for den totale konverteringen se Legemliggjort energi#Legemliggjort energi i energifeltet ).

Tenk på effektiviteten til den elektriske motoren og bremseandelen i byer og på motorveier .

La oss introdusere som er den gjenvunne andelen bremseenergi. La oss anta .

Beskrivelse av energifluksen ved regenerativ bremsing.

Under disse omstendighetene, som er energifluxen som kommer til den elektriske motoren, energifluxen tapt under bremsing og den utvinnede energifluxen, oppnås en likevekt i henhold til ligningene

og

og dermed

Det er som om den gamle energifluksen ble erstattet av en ny

Den forventede gevinsten utgjør

Jo høyere rekreasjonseffektivitet, desto høyere rekreasjon.

Jo høyere effektivitet mellom elmotoren og hjulene er, desto høyere blir rekreasjonen.

Jo høyere bremseandel, desto høyere blir restitusjonen.

På motorveier vil dette tallet være 3%, og i byer vil det utgjøre 14%.

Se også

Referanser