ROWERY I INNE POJAZDY ELEKTRYCZNE - FORUM ARBITER

[Profess]

Witam,

Przepraszam jeśli dubluję temat ale nie umiałem znaleźć na forum konkretnego odnośnika.
Wiadomo, że odzysk energii kinetycznej, pozwala zamienić ją na energię elektryczną, że powoduje mniejsze zużycie układu ham. np. klocków i tarcz hamulcowych i zwiększa trwałość elementów ciernych.
Na pewno wielokrotnie było o tym pisane ale pytanie brzmi, czy odzysk energii przy hamowaniu skraca drogę hamowania ?
Mówimy o dwóch jednakowych pojazdach, takiej samej konstrukcji, masie, oponach, rozkładzie obciążenia na osie i identycznych warunkach drogowych, różnica pomiędzy nimi jest tylko taka, ze jeden posiada odzysk energii, a drugi nie.

[MixhaL]

Z tego co wiem to w hybrydach wystarcza hamowanie praktycznie odzyskiem.

[Zbyszek Kopeć]

Jak się uwzględni zjawiska ZDERZAKA ŁĄGIEWKI i PĘDNIKA ŁĄGIEWKI, to sądzę, że ta droga się skraca; kwestia prawidłowych montaży elementów jednego i drugiego hamowania.

[Profess]

No tak Panie Zbyszku ale mnie chodzi o zwykły uklad hamulcowy, pytanie brzmi czy odzysk hamowania pozwala jednocześnie zahamować pojazd na odcinku krótszym, niż identyczny pojazd ale bez odzysku hamowania ?

[Zbyszek Kopeć]

I tak napisałem, zjawiska odbioru energii w dynamice silnika elektrycznego działającego jako prądnica maja trochę podobieństwa do zjawisk "Łągiewki", czyli powinny skrócić drogę, ale nikt nie robił dotychczas tych analiz.
Faktem jest, że zazwyczaj w aucie moc odzyskiwana powinna wynosić maksymalnie połowę mocy przyspieszenia, żeby moduły wartości były równe, czyli żeby ludzie nie wylecieli przez szybę (oczywiście ta akcja bez hamulców ciernych, ktore zawsze muszą być sprawne w pojeździe pomimo posiadania innych.
Też jest ciekawe hamowanie spadochronem (i efekty na ewentualnym skrzyżowaniu).

Przypominam, że auto na koła oponowych inaczej się liczy, bo inaczej się zachowuje, niż pojazd szynowy (tramwaj, drezyna, pociąg, a i długość (czyli stosunek długości do gabarytów czoła pojazdu) mają odpowiednio inny wpływ - ważne przy ewentualnym liczeniu superkondensatorów.

[Zbyszek Kopeć]

Dodam, że
moc razy czas = energia,
a tu moc jest znacznie mniejsza od porzyspieszenia (opory toczenia też są od przodu) i czas jest mocno krótszy w wyniku tych powyższych oporów oraz pewnie zjawiska "Łągiewki" wirujących elementów; czyli energia odzyskana jest śladowa; więc należy analizować korzyści i koszty.

[Profess]

No właśnie trzeba by zrobić obliczenia, jednak skoro energia, która normalnie oddawana jest do otoczenia w postaci ciepła, jest odzyskiwana, to skoro w pojeździe z rekuperacyjnym hamowaniem elementy cierne zużywają się mniej niż w w pojeździe bez odzysku, to pytanie skąd różnica w zużyciu elementów hamulcowych ?
Nalezaloby przyjąć, że przy większym nacisku na pedał hamulca, elementy cierne zużywałyby się jednakowo ale wtedy pojazd z odzyskiem powinien zahamować na krótszym odcinku.

[Nostusek]

Zatem widzę że pora na Nostuskowe przemyślenia...

Rozpędzony pojazd posiada energię, przy normalnym hamowaniu hamulcami ciernymi energia ta jest zamieniana w bezużyteczne ciepło które się wytraca w układzie hamulcowym i pojazd zwalnia.

Gdyby w ten sam pojazd wmontować maszynę elektryczną która będąc odpowiednio sterowaną służyłaby jako hamulec i pojazd ten nie miałby hamulców ciernych to teoretycznie maszyna ta ten musiałby mieć sprawność ZWIĘKSZAJĄCĄ się wraz ze spadkiem obrotów aby zachować jednakową skuteczność hamowania. Celowo nie napisałem że musiałby to być silnik lub prądnica bo w tych sprawność rośnie wraz ze wzrostem obrotów a tutaj musiałoby być odwrotnie.

Teraz przyjmijmy dwa przypadki do rozważań.

A - mamy pojazd napędzany silnikiem elektrycznym który może służyć jako prądnica i POZWALA odzyskiwać energię z hamowania oraz posiada hamulce cierne w kołach.

B - mamy pojazd napędzany silnikiem elektrycznym który NIE POZWALA odzyskiwać energii z hamowania oraz posiada hamulce cierne w kołach

Zatem w przypadku A możemy hamować dwojako - używając samego silnika sterowanego jako prądnica i energię z hamowania magazynować w akumulatorach. Ma to istotną wadę - im mniejsze obroty będzie miał ten silnik to tym mniejsze napięcie wytworzy a im mniejsze napięcie przy stałych wartościach rezystancji wewnętrznych akumulatorów i układu sterowania oraz uzwojeń silnika da to prąd będzie również mniejszy - w efekcie spada efektywna moc prądu elektrycznego który ładuje nam akumulator. W drugim przypadku możemy hamować jednocześnie i silnikiem i hamulcami ciernymi - w tym momencie silnik pracuje jako prądnica i hamulce wytracają energię w postaci ciepła. Odzysk energi możemy ustawić na taki sam poziom jak w przypadku hamowania bez hamulców ciernych lecz dołączając dodatkowo hamowanie hamulcami ciernymi skracamy czas działania ukłądu ponieważ koła szybciej wytracają swoją prędkość - zatem odzysk energi jest mniejszy bo siła przyspieszenia -a rośnie i pojazd zatrzymuje się wcześniej.

W przypadku B - aby zachować taką samą długość drogi hamowania jak w przypadku hamowania w przypadku A trzeba więcej energi wytracić w ciepło w hamulcach ciernych - czyli mocniej nacisnąć pedał hamulca.

Podsumowując - i jednocześnie odpowiadając na pytanie jaki jest wpływ odzysku energi z hamowania na długość drogi mogę odpowiedzieć jasno.

TAK - hamowanie z odzyskiem energii skraca drogę hamowania i jednocześnie zwiększa trwałość układu hamulców ciernych.

Jeżeli przyjmiemy że do hamowania ciernego użyjemy identycznej wartości siły nacisku okładzin ciernych na tarcze/bębny hamulcowe i przyczepność kół do podłoża będą identyczne w obu przypadkach to w przypadku A silnik sterowany jako prądnica spowoduje wzrost siły hamującej pojazd ponieważ będzie działał jako dodatkowy hamulec. To tak jakby pojazd normalnie poruszał się na 4 kołach a hamowane były tylko 2 - też się zatrzyma ale hamowanie nie będzie idealne bo droga hamowania będzie dłuższa niż hamowanie na 4 koła. W ten sam sposób zwiększamy siłę hamującą pojazd bo dorzucamy hamulec silnikowy.

Zmniejszenie zużycia elementów ciernych układu hamulcowego przy hamowaniu odzyskowym można wytłumaczyć bardzo prosto:

Załóżmy że całkowita siła energi cieplnej wytworzonej w hamulcach ciernych potrzebna do zatrzymania rozpędzonego do prędkości V pojazdu za pomocą hamulców ciernych wynosi X to zachodzi równość dwu przeciwnie zwr wektorów sił V=X. Gdy użyjemy połowy tej energi w hamulcach ciernych to wektor tej siły będzie dwuktornie którtszy. Aby zachować identyczną energię hamowania musimy drugą część wektora siły hamujacej wykorzystać do hamowania prądnicą. Zatem - hamowanie hamulcami ciernymi i prądnicą powoduje że hamulce nie muszą być mocno zaciskane aby wytworzyć równoważną siłę hamującą. Zmniejsza się wtedy wytwarzanie ciepła w wyniku tarcia w elementach ciernych hamulców, nie potrzeba dużych ciśnień w układach hydraulicznego sterowania dociskiem okładzin ciernych.

Gdy przyjąć że hamujemy jednakowo mocno hamulcami ciernymi z odzyskiem i bez odzysku energi to przypadku odzysku skracamy drogę hamowania. Jeżeli zachowujemy jednakową drogę hamowania to w przypadku gdzie mamy odzysk zmniejszamy zużycie elementów ciernych hamulców bo odciążamy układ hamulców ciernych którego rolę przejmuje silnik sterowany jako prądnica - gdy odzysku nie mamy - okładziny zużywają się w sposób normalny...

Jeżeli zasłużyłem na piwo za wytłumaczenie - kliknij F13...

[r2d2]

Ja bym jeszcze dodał że w przypadku pojazdu el. którego prędkość max. wynosi 100km/h, hamowanie odzyskowe w zakresie 100-50km/h będzie efektywniejsze niż hamowanie cierne, natomiast poniżej tych 50km/h nastąpi odwrócenie efektywności hamulców (no chyba że mamy automatyczną skrzynię biegów która utrzyma wtedy wysokie obroty silnika jako prądnicy)
Jak wiadomo przy większych prędkościach klasyczne hamulce zużywają się bardziej...

Pozdro.

[Zbyszek Kopeć]

Normalnie to jest prosta sprawa. Zawsze jak jest odzysk energii, to elementy cierne się mniej zużywają, szczególnie to jest potrzebne w terenie bardzo górzystym. W górach autobusy i chyba ciężarowe muszą mieć hamowanie elektrodynamiczne (odzysk albo zamiana na prąd, a ten w ciepło).
Normalnie tej energii odzyskanej jest symboliczna ilość, chociaż komputery pojazdu dobrze marketingowo nastawione potrafią jej dużo wykazać. Duża nawet moc razy króciutki czas daje śladową ilość energii.
Każdy silnik jest prądnicą, tylko kwestia nakładów na układ np. elektroniczny, który energię skieruje do akumulatora elektrochemicznego albo mechanicznego itp. itp..
Te obroty silnika elektrycznego mają mniejsze znaczenie, bo czas hamowania jest króciutki, a np. elektronika prawidłowo "impulsuje".
Rzecz też w tym, że można hamować z odzyskiem np. małym prądem do dolnego napięcia 40V, a można też uzyskać droższą energoelektroniką większe prądy na silniku hamującym załóżmy 100A do dolnego napięcia 6V, a dalej zablokują hamulce cierne; czyli albo podhamowanie, albo wyhamowanie. Ważne, że te prądy dają moment hamujący, a on jest najważniejszy i się przekłada na moc, ale nieliniowo, zresztą w aucie EV i innych pojazdach EV moment napędowy lub moment hamujący jest podstawą, a moc jest w efekcie sprawą wtórną.

[Zbyszek Kopeć]

Prędkość maksymalna pojazdu elektrycznego np. samochodu może wynieść 200km/h i dużo wiecej (moje mają przekładnię na ok. 150km/h. EV jest w efekcie zawsze względnie szybsze od spalinowca, a dobrym przykładem jest sławna kolej w Chinach, chociaż tam ma chyba tylko jedną szynę i te ponad 504km/h leci dzięki napędowi elektrycznemu, bo spalinowca to by spaliny wyprzedzały.
Więc kolej i inne szynowe (długie) mogą znacznie większy procent energii odzyskać, stosunkowo mniej energii idzie na podtrzymanie prędkości itd., ale i tak to jest mało, ale moce ich hamowania są większe w liczbach.

[Profess]

Nostusek zasłużyłes na piwo Dziękuję Panowie za potwierdzenie, walczę na jednym forum z kilkoma wichrzycielami, którzy podwazają każdą zaletę elektryków i wypisują bzdury, które czytają później laicy... Nie mogłem im wytłumaczyć, że rekuperacja w sposób oczywisty skraca drogę hamowania.

[Nostusek]

[Zbyszek Kopeć]

Np. w moim kompie nie ma F13 i co daje takie kliknięcie ?

[highend]