Comment améliorer le système de freinage régénératif de votre véhicule électrique grâce à des lamelles de moteur plus performantes ?

Je travaille sur la technologie des véhicules électriques depuis des années et j'ai vu beaucoup de nouvelles idées qui promettent de les améliorer. Mais j'ai appris que les améliorations les plus importantes proviennent souvent d'éléments auxquels les gens ne pensent pas. Nous parlons souvent de grosses batteries et de logiciels intelligents, mais le véritable secret d'un meilleur moteur électrique et d'un système de freinage régénératif performant se trouve au cœur du moteur : le système de freinage régénératif. tôles de moteur. Ces fines tôles d'acier sont les auxiliaires cachés qui améliorent considérablement la façon dont votre VE récupère l'énergie. Cet article vous montrera comment ces pièces fonctionnent, pourquoi elles sont si importantes pour récupérer de l'énergie et comment elles vous aident à rouler plus loin et à être plus respectueux de l'environnement.

Qu'est-ce que le freinage par récupération dans un VE ?

D'après ce que j'ai vu, de nombreux conducteurs, même les propriétaires de VE, ne comprennent pas vraiment à quel point le freinage régénératif est génial. Pour simplifier, il s'agit d'un système intelligent qui récupère l'énergie de déplacement de la voiture lorsque vous ralentissez. Dans une voiture à essence classique, lorsque vous appuyez sur la pédale de frein, les freins à friction créent de la chaleur pour ralentir la voiture, et toute cette énergie est simplement perdue dans l'air. C'est un énorme gaspillage. Un système de freinage régénératif, en revanche, fait quelque chose d'intelligent. Il fait tourner le moteur électrique en marche arrière, le transformant en générateur.

Ce processus transforme l'énergie en mouvement de la voiture en électricité, qui est ensuite renvoyée à la batterie. Pensez-y : la même force qui poussait la voiture vers l'avant est maintenant utilisée pour charger sa source d'énergie. La récupération de cette énergie fonctionne mieux lorsque vous démarrez et vous arrêtez souvent, comme lorsque vous conduisez en ville. Le résultat est une voiture qui consomme moins d'énergie, qui peut rouler plus loin et qui utilise mieux l'énergie qui aurait été perdue. C'est en grande partie grâce à ce système que les VE modernes sont écologiques.

Pourquoi un noyau moteur solide ne peut-il pas fonctionner pour le système de freinage ?

On me demande souvent pourquoi les moteurs électriques ne sont pas constitués d'une seule pièce de métal. Cela semble plus facile, n'est-ce pas ? Mais avec les aimants et l'électricité, "facile" n'est généralement pas "bon". Si le noyau du moteur était constitué d'une seule pièce métallique, les champs magnétiques changeant rapidement à l'intérieur créeraient de nombreux courants électriques indésirables. C'est ce qu'on appelle les courants de Foucault.

Un noyau solide laisserait ces courants circuler en grands cercles, ce qui créerait une tonne de chaleur et gaspillerait beaucoup d'énergie. Cette chaleur n'entraîne pas seulement un mauvais fonctionnement du moteur, elle peut aussi le faire surchauffer. Cela pourrait l'endommager et l'user beaucoup plus rapidement. De plus, ce problème compromettrait gravement la capacité du moteur à fonctionner comme un générateur pendant le freinage par récupération. La majeure partie de l'énergie cinétique capturée se transformerait directement en chaleur au lieu d'alimenter la batterie en électricité. L'utilisation d'un noyau solide aggraverait le fonctionnement de l'ensemble du système de freinage.

Comment les lamelles du moteur améliorent-elles réellement le système de freinage automobile ?

C'est là qu'intervient l'idée astucieuse de la stratification des moteurs. Au lieu d'être constitué d'une seule pièce, le cœur d'un moteur électrique - à la fois la partie qui reste immobile (stator) et la partie qui tourne (rotor) - est constitué d'un empilement de feuilles de métal très fines. Celles-ci sont souvent appelées tôles d'acier. Chaque tôle fine est séparée de la suivante, généralement par une fine couche de vernis ou d'oxyde.

En découpant le noyau en couches distinctes, les trajectoires des courants de Foucault sont brisées en morceaux beaucoup plus petits. Les courants ne peuvent plus circuler dans de grands cercles qui gaspillent de l'énergie. Cette conception simple mais intelligente permet de réduire considérablement les pertes d'énergie. Le moteur fonctionne donc mieux lorsque vous accélérez, et ses performances lors du freinage par récupération s'en trouvent considérablement améliorées. Un moteur qui fonctionne mieux peut transformer une plus grande partie de l'énergie cinétique de la voiture en électricité. Cela renvoie plus d'énergie à la batterie et permet à l'ensemble du système de freinage par récupération de mieux faire son travail.

Que sont les courants de Foucault et pourquoi sont-ils néfastes pour la performance des moteurs ?

Examinons de plus près ces méchants invisibles. Les courants de Foucault sont des cercles d'électricité créés à l'intérieur d'un objet métallique lorsqu'il se trouve dans un champ magnétique changeant. Dans un moteur électrique, les champs magnétiques changent constamment pour créer une rotation, de sorte que les courants de Foucault sont un résultat inévitable. Ces courants créent leurs propres champs magnétiques qui s'opposent au champ d'origine qui les a créés. En d'autres termes, le moteur se bat contre lui-même.

Cette lutte interne entraîne deux problèmes majeurs. Tout d'abord, il s'agit d'un gaspillage direct d'énergie, qui réduit le rendement global du moteur. Au lieu de contribuer à créer le couple qui fait avancer votre véhicule, cette énergie est gaspillée. Deuxièmement, cette énergie gaspillée se manifeste sous forme de chaleur. Trop de chaleur peut dégrader l'isolation du moteur, affaiblir ses aimants permanents et finalement provoquer la rupture de certaines pièces. Lors du freinage par récupération, ces pertes signifient que moins d'énergie cinétique est transformée en électricité et stockée dans la batterie. En réduisant les courants de Foucault, les lamelles permettent au moteur de fonctionner plus froidement et avec un rendement élevé, ce qui rend le processus de régénération beaucoup plus utile.

Comment les lamelles aident-elles un moteur à courant continu à fonctionner comme un générateur ?

Le passage d'un moteur à un générateur est la clé du freinage par récupération. Lorsque vous levez le pied de l'accélérateur ou que vous appuyez sur la pédale de frein dans un VE, le contrôleur modifie la façon dont l'électricité circule. Le mouvement de la voiture vers l'avant continue de faire tourner le rotor à l'intérieur du moteur. Lorsque le rotor tourne dans le champ magnétique du stator, il crée une tension dans les enroulements du moteur - c'est ainsi que fonctionne un générateur.

Les tôles sont essentielles ici car elles garantissent que ce processus fonctionne le mieux possible. En arrêtant les courants de Foucault et les autres pertes magnétiques (comme l'hystérésis) qui gaspillent de l'énergie, les tôles d'acier permettent au moteur de transformer le maximum d'énergie cinétique du véhicule en énergie électrique. Un moteur dont le noyau est mal fabriqué perdrait une grande partie de cette énergie sous forme de chaleur avant qu'elle n'atteigne la batterie. C'est pour cette raison que le rendement élevé obtenu grâce aux lamelles permet de mettre en place un système de freinage par récupération efficace. Il permet de récupérer directement l'énergie qui allonge l'autonomie.

Le type de matériau de pelliculage peut-il améliorer les performances ?

Oui, sans aucun doute. Le choix du matériau pour les tôles du moteur est un choix très important pour les ingénieurs, qui a une incidence directe sur les performances. Alors que la plupart des moteurs ordinaires utilisent de l'acier au silicium, la nécessité d'améliorer les performances des VE a incité les entreprises à se tourner vers des mélanges de métaux plus spéciaux.

Voici un aperçu de quelques matériaux courants et de leur fonction :

L'épaisseur de la stratification est également très importante. Les moteurs d'usine peuvent utiliser des tôles de 0,35 mm à 0,5 mm d'épaisseur. Mais les moteurs de véhicules électriques haute performance utilisent désormais des tôles beaucoup plus fines, de l'ordre de 0,2 mm, voire moins. Les tôles plus fines réduisent mieux les pertes par courants de Foucault, en particulier dans les moteurs à grande vitesse. Cela permet aux ingénieurs d'améliorer le moteur, avec plus de puissance dans une taille plus petite, et d'augmenter encore l'efficacité.

Quel est le lien entre les laminations, le couple et les performances motrices ?

Le lien est clair et très important. En réduisant les pertes d'énergie dues aux courants de Foucault et à l'hystérésis, les lamelles améliorent le rendement global du moteur. Un moteur qui fonctionne bien a besoin de moins d'électricité de la batterie pour créer un certain couple. Cela se traduit par une meilleure accélération et une plus grande autonomie des véhicules électriques. Cet avantage fonctionne dans les deux sens.

Lors du freinage par récupération, le processus est inversé. Un moteur qui fonctionne très bien, grâce à ses excellentes lamelles, peut transformer une plus grande partie de l'énergie cinétique du véhicule en couple de freinage, puis en énergie électrique stockée. Les lamelles fabriquées à partir de matériaux qui fonctionnent bien avec les aimants permettent au moteur de créer un champ magnétique plus puissant. Cela augmente le couple qu'il peut produire sans l'alourdir. Il en résulte un meilleur rapport couple-poids, ce qui permet de concevoir des moteurs plus petits et plus puissants, nécessaires aux VE modernes. En d'autres termes, la bonne conception des tôles permet d'améliorer à la fois la conduite et le freinage.

Comment les systèmes de contrôle améliorent-ils le fonctionnement de l'ensemble du processus ?

Si les stratifiés sont les éléments physiques efficaces, les systèmes de contrôle avancés sont la partie intelligente de l'opération. Le contrôleur de freinage du véhicule surveille en permanence des éléments tels que la vitesse des roues, le niveau de charge de la batterie et la force avec laquelle le conducteur appuie sur la pédale de frein. Il utilise ensuite un programme intelligent pour décider de la meilleure combinaison entre le freinage par récupération et les freins à friction classiques.

L'objectif est de récupérer le maximum d'énergie sans rendre la voiture dangereuse ou instable. Par exemple, le contrôleur réduira la régénération si la batterie est déjà pleine ou s'il détecte qu'une roue glisse, ce qui pourrait vous faire perdre le contrôle. Les systèmes modernes utilisent des programmes qui devinent les conditions de conduite à l'avance et modifient la stratégie de freinage en fonction des besoins. Cette commande intelligente veille à ce que le moteur à haut rendement, avec ses lamelles de pointe, soit utilisé autant que possible. Il mélange en douceur le freinage par récupération et le freinage par friction pour créer une expérience de conduite souple, sûre et très efficace.

Qu'est-ce que cela signifie pour l'avenir des voitures hybrides et électriques ?

L'attention portée à des pièces telles que les laminages de moteurs montre que l'industrie des véhicules électriques est en pleine croissance. Alors que nous nous efforçons d'améliorer les batteries, nous trouvons également de grandes améliorations en perfectionnant chaque partie du groupe motopropulseur. Pour les véhicules hybrides, rechargeables et entièrement électriques, il est très important d'améliorer le moteur électrique et le système de freinage par récupération.

Des tôles d'acier de haute qualité conduisent directement à.. :

• Une plus grande autonomie des véhicules électriques : En gaspillant moins d'énergie et en en récupérant davantage lors du freinage, les voitures peuvent parcourir une plus grande distance avec une seule charge.
• Plus respectueux de l'environnement : Une meilleure efficacité signifie que l'on consomme moins d'énergie en général et que l'on a une empreinte carbone plus faible pendant la durée de vie de la voiture.
• Une meilleure performance : Les moteurs peuvent être plus petits, plus légers et plus puissants, ce qui permet d'améliorer l'accélération et la maniabilité.
• Coûts de fonctionnement réduits : Le fait de consommer moins d'énergie et d'user moins les freins à friction permet au propriétaire d'économiser de l'argent.

Je pense que l'avenir du développement des véhicules électriques et hybrides se concentrera encore plus sur ces pièces de base. De nouvelles idées concernant des matériaux tels que les métaux amorphes, ainsi que de meilleures méthodes de fabrication, continueront à rendre les moteurs plus efficaces et les systèmes de récupération d'énergie plus performants.

Comment récupérer le maximum d'énergie dans une voiture ?

Récupérer le maximum d'énergie est un problème qui concerne l'ensemble du système et qui nécessite que les éléments physiques et les logiciels fonctionnent parfaitement ensemble. D'après ce que j'ai vu, le plan se résume à quelques éléments clés. L'utilisation d'un moteur synchrone ou d'un moteur à induction à courant alternatif construit avec des tôles d'acier fines et de haute qualité est une étape fondamentale et importante dans la création d'un générateur à haut rendement. Le choix du type d'aimant, comme un aimant permanent, et la façon dont les enroulements sont mis en place jouent également un rôle important.

Deuxièmement, la stratégie de freinage doit être contrôlée intelligemment. Le système doit modifier à la volée la force de freinage entre le moteur électrique et les freins à friction afin de capter le maximum d'énergie de freinage possible dans toutes les situations. Cela nécessite des programmes de contrôle intelligents qui peuvent tenir compte de la vitesse du véhicule, de l'état de la batterie et même du comportement du conducteur. Enfin, la façon dont une personne conduit peut avoir une incidence sur le résultat. Une conduite souple et une anticipation des arrêts permettent au système de freinage régénératif de fonctionner plus souvent et mieux qu'un freinage rapide et brusque, qui utilise davantage les freins à friction.

Ce qu'il faut retenir

Pour terminer, passons en revue les choses les plus importantes que j'ai apprises sur ce sujet au fil des ans :

• Les laminations sont essentielles pour obtenir de bonnes performances : Le noyau d'un moteur électrique est constitué de fines tôles d'acier séparées afin de réduire la perte d'énergie due aux courants de Foucault.
• Les bonnes performances favorisent le freinage par récupération : Un moteur qui fonctionne mieux peut transformer plus d'énergie cinétique en électricité lors du freinage, renvoyant ainsi plus d'énergie à la batterie.
• Le matériau et l'épaisseur sont importants : Les matériaux haute performance tels que les alliages cobalt-fer et les tôles plus fines réduisent considérablement la perte d'énergie et améliorent le couple.
• Il s'agit d'un système complet : De bonnes pièces de moteur (laminations), des systèmes de contrôle intelligents et des actions du conducteur travaillent ensemble pour récupérer le plus d'énergie possible.
• L'avenir est efficace : De nouveaux développements dans la technologie de laminage sont essentiels pour fabriquer des véhicules électriques plus puissants, plus petits et plus efficaces, capables de rouler plus loin.