Hoe we de efficiëntie van regeneratief remmen meten

De eerste keer dat ik in een elektrisch voertuig reed, was ik verbaasd. Het was niet de stille rit of de snelle pick-up. Het was wat er gebeurde toen ik mijn voet van het gaspedaal haalde. De auto begon uit zichzelf af te remmen en ik zag op een kleine meter op het dashboard dat ik vermogen leverde om de auto te starten. terug in de batterij. Het voelde als magie. Dit heet regeneratief remmen.

In dit artikel trek ik het doek van deze "magie" weg. We onderzoeken hoe dit systeem werkt en, nog belangrijker, hoe ingenieurs de efficiëntie ervan meten. Waarom zou je dit belangrijk vinden? Omdat u door dit te begrijpen meer kilometers uit elke lading kunt halen, geld kunt besparen en een slimmere eigenaar van een elektrisch of hybride voertuig kunt worden.

Wat is een regeneratieve rem eigenlijk?

Bekijk het zo. In een normale auto met verbrandingsmotor gebruik je een frictierem als je op de rem trapt. Dit systeem gebruikt remblokken die tegen een schijf drukken, waardoor wrijving ontstaat om de auto af te remmen. Alle energie van je bewegende auto, de kinetische energie, wordt omgezet in warmte en gaat gewoon als warmte verloren in de lucht. Het is een totale verspilling van energie.

Een elektrisch voertuig (EV) is veel slimmer. Het heeft een regeneratief remsysteem dat iets verbazingwekkends doet. In plaats van die kinetische energie gewoon te verspillen, vangt de regeneratieve rem ze op. Het systeem gebruikt de eigen motor van de auto om hem af te remmen. Dit proces zet de opgevangen energie om in elektriciteit, die vervolgens terug naar de accu gaat. Dus elke keer dat je vertraagt, laad je de accu van je auto weer een beetje op. Dit is een veelgebruikte vorm van regeneratief remmen in moderne wegvoertuigen. De regeneratieve rem is een belangrijk onderdeel van wat een elektrisch voertuig zo efficiënt maakt.

Hoe werkt een motor als generator?

Hier gebeurt het echte slimme werk. Hoe kan een motor die de auto vooruit duwt ook werken om de auto af te remmen en kracht te leveren? Het is een eenvoudig idee. Een elektromotor gebruikt elektriciteit om beweging te creëren. Hij heeft magneten en draden. Wanneer elektriciteit door de draden stroomt, creëert het een magnetisch veld dat de motor laat draaien en de wielen laat draaien.

Wanneer je wilt vertragen, keert het regeneratieve remsysteem dit proces om. Het verandert de motor in een generator. In plaats van stroom te verbruiken, begint hij stroom te produceren. De wielen, die nog steeds draaien door het momentum van de auto, draaien nu de motor. Hierdoor gedraagt de motor zich als een kleine energiecentrale of een elektrische generator. Zo werkt de motor als generator. De tractiemotor in een EV is ontworpen om beide taken perfect uit te voeren. Dit proces creëert een remkracht die de auto afremt en tegelijkertijd elektrische energie opwekt. De regeneratieve rem is een prachtig stukje techniek.

Waar gaat de kinetische energie naartoe in een elektrisch voertuig?

Als je elektrische voertuig beweegt, heeft het veel kinetische energie. Dat is een wetenschappelijke term voor bewegingsenergie. Hoe sneller je gaat en hoe zwaarder je auto is, hoe meer kinetische energie je hebt. Als je wilt afremmen, moet je deze energie kwijt zien te raken. De regeneratieve rem is het eerste hulpmiddel dat je auto gebruikt.

Wanneer je je voet van het gaspedaal haalt of het rempedaal licht intrapt, treedt het regeneratieve remsysteem in werking. De elektromotor begint weerstand te bieden tegen het draaien van de wielen en creëert zo een remkracht. Deze weerstand remt je af. De overtollige kinetische energie wordt omgezet in elektriciteit. Het systeem zet energie om in elektrische energie. Deze nieuwe regeneratieve energie wordt naar de batterij gestuurd om opgeslagen te worden. De hoeveelheid opgevangen energie hangt van veel dingen af, maar de recuperatierem is altijd bezig om te redden wat hij kan.

Waarom kunnen we niet alle remenergie terugwinnen?

Ik wou dat ik je kon vertellen dat een regeneratieve rem 100% perfect is, maar dat is niet zo. Je krijgt niet alle kinetische energie terug die je erin stopt. Er gaat wat energie verloren tijdens het proces. Zie het als water overgieten van het ene kopje naar het andere; je morst misschien een paar druppels. De motor zelf is niet perfect efficiënt. Hij creëert een beetje warmte wanneer hij als generator werkt. De elektronica die het systeem bestuurt, verbruikt wat energie en de batterij kan de elektrische energie ook niet perfect absorberen.

Er zijn ook andere grenzen. Als je accu al 100% vol is, kan de nieuwe energie nergens heen. In dit geval zal de regeneratieve rem niet werken en zal de auto zijn gewone wrijvingsrem gebruiken. Hetzelfde geldt als de accu erg koud is, omdat koude accu's niet zo snel kunnen opladen. Dus, hoewel de regeneratieve rem geweldig is, kan regeneratief remmen soms beperkt zijn. Je kunt niet zoveel energie opvangen als je zou denken, maar wat je opvangt is gratis. De efficiëntie van regeneratief remmen is een belangrijke maatstaf.

Hoe meten ingenieurs het herstel van kinetische energie?

Dit is de belangrijkste vraag en het antwoord is zowel eenvoudig als complex. De kern van het meten van de regeneratieve remwerking is het vergelijken van twee getallen: de hoeveelheid energie die de regeneratieve rem opvangt versus de hoeveelheid kinetische energie die de auto verliest tijdens het remmen. De basisformule is: Teruggewonnen energie / Verloren energie = Regenerefficiëntie.

Om deze getallen te krijgen, gebruiken ingenieurs speciale sensoren op het elektrische voertuig. Ze meten de snelheid van de auto's om de verandering in kinetische energie te berekenen. Ze hebben ook sensoren op de batterij om precies te meten hoeveel energie er terugstroomt tijdens het remmen. Ze meten het remvermogen en de remkracht van de regeneratieve rem. Dit kinetische energieterugwinningsproces wordt keer op keer getest in laboratoria en op testcircuits om een nauwkeurig getal te krijgen. Dit helpt ze om het regeneratieve remsysteem voor toekomstige auto's te verbeteren.

Welke factoren veranderen de werking van een recuperatierem?

De algehele efficiëntie van het voertuig heeft niet alleen te maken met de onderdelen in de auto. Jij, de bestuurder, hebt een grote invloed op hoe goed de recuperatierem werkt. Als je hard en laat remt, zal de auto zijn krachtige frictierem samen met de recuperatierem moeten gebruiken. Dit betekent dat er minder kinetische energie wordt teruggewonnen. Maar als je oefent met regeneratief remmen door rustig af te remmen en vooruit te kijken, geef je de regeneratieve rem meer tijd om te werken.

Andere dingen zijn ook van belang. Rijden op een constante snelheid op de snelweg maakt weinig gebruik van de regeneratieve rem. Rijden in de stad met veel stops en starts is waar het echt schittert. Het ontwerp van de motor en het gewicht van de auto spelen ook een rol. Bergaf rijden is een perfect moment voor de regeneratieve rem. Het biedt uitstekende controle op afdalende hellingen en kan fungeren als een netto-opwekker van elektriciteit, waardoor de actieradius aanzienlijk toeneemt. Het gebruik van regeneratief remmen is een vaardigheid.

Hoe verschilt dit systeem in hybride elektrische voertuigen?

Hybride elektrische voertuigen zijn een speciaal geval. Ze hebben zowel een verbrandingsmotor als een elektromotor. Dit betekent dat ze ook een regeneratieve rem kunnen gebruiken. Het systeem werkt op vrijwel dezelfde manier als in een volledig elektrisch voertuig. Wanneer de bestuurder vertraagt, helpt de motor bij het remmen en stuurt hij stroom naar het kleine batterijpakket.

Sommige hybride voertuigen maken gebruik van wat parallel regeneratief remmen wordt genoemd. Dit betekent dat de computer van de auto beslist hoe de regeneratieve rem en de frictierem worden gemengd om soepel af te remmen. Het doel is altijd om de regeneratieve rem zo veel mogelijk te gebruiken. Het regeneratief remmen in combinatie met het uitschakelen van de motor bij het stoppen is wat hybride en elektrische auto's zo goed maakt voor het rijden in de stad. Deze hybride elektrische voertuigen halen veel energie uit hun regeneratieve remsysteem.

Kan een regeneratieve rem een EV volledig tot stilstand brengen?

Veel nieuwe modellen elektrische voertuigen bieden een functie die "rijden met één pedaal" heet. Ik ben dol op deze functie. Het betekent dat de regeneratieve rem sterk genoeg is om de auto aanzienlijk af te remmen, zelfs tot stilstand, door gewoon je voet van het gaspedaal te halen. In normaal stadsverkeer hoef je het rempedaal bijna nooit aan te raken. Hierdoor rijdt de auto soepeler en wordt de meeste regeneratieve energie opgevangen.

Je hebt echter altijd een normaal frictieremsysteem als back-up. Dit is een kritieke veiligheidsfunctie. De regeneratieve rem is misschien niet sterk genoeg voor een plotselinge noodstop. Je hebt het krachtige mechanische remmen van een frictierem nodig om de remafstand te verkorten en je veilig te houden. Als het elektrische remsysteem om wat voor reden dan ook uitvalt, werken het wrijvings- en regeneratieve systeem samen, maar de ouderwetse wrijvingsrem is de ultieme failsafe. De regeneratieve rem alleen kan je niet in elke situatie volledig tot stilstand brengen.

Wat is de geschiedenis van het kinetisch energierecuperatiesysteem?

Het idee van een regeneratieve rem is niet nieuw. In feite bestaat het al meer dan een eeuw! Enkele van de eerste plaatsen waar regeneratief remmen ook werd gebruikt, waren op elektrische spoorwegen. Ga maar na: treinen genereren grote hoeveelheden kinetische energie. Het gebruik van een regeneratieve rem om ze af te remmen en stroom terug te sturen naar het elektriciteitsnet bood enorme economische en operationele voordelen. Regeneratief remmen was in de begindagen een game-changer voor elektrische tractiesystemen.

Het idee werd zelfs gebruikt in vroege auto's. Een auto uit 1900 genaamd de Krieger Electric Landaulet had een aandrijfmotor in elk voorwiel. Deze elektrische Landaulet had een aandrijfsysteem waarbij de motoren als generatoren werkten wanneer de auto bergafwaarts reed, waardoor de accu's werden opgeladen. De Krieger Electric Landaulet was zijn tijd ver vooruit. Het liet zien dat een systeem voor het terugwinnen van kinetische energie mogelijk was in wegvoertuigen, lang voordat de moderne hybride elektrische voertuigen hun intrede deden. Het remmen in de vroege jaren 1930 op sommige elektrische trolleys maakte ook gebruik van dit principe.

Hoe helpt dit mij als bestuurder van een elektrisch voertuig?

Dus, na al dit technische gepraat, wat betekent het voor jou? Inzicht in de regeneratieve rem helpt je op drie manieren. Ten eerste vergroot het de actieradius van elektrische voertuigen. Door rustig te rijden en de regeneratieve rem zijn werk te laten doen, kun je kilometers toevoegen aan je acculading.

Ten tweede bespaart het je geld door de energie-efficiëntie te verbeteren. De energie wordt teruggewonnen in plaats van verspild, wat betekent dat je minder uitgeeft aan elektriciteit. Het bespaart ook slijtage van je remblokken. Omdat de regeneratieve rem veel van het werk doet, gaan je mechanische remmen veel langer mee. Dit verlengt de levensduur van het remsysteem. Tot slot maakt het je gewoon een betere, soepelere bestuurder. Het leren beheersen van het rempedaal en het regeneratieve remeffect is een bevredigende vaardigheid voor elke EV of hybride bestuurder.

Belangrijkste punten om te onthouden

• Het is gratis energie: Een regeneratieve rem vangt de energie van je rijdende auto op wanneer je vertraagt en zet deze om in elektriciteit voor je accu.
• Je motor doet dubbele diensten: Dezelfde elektromotor die je auto aandrijft, werkt ook achteruit als generator om het regeneratieve remeffect te creëren.
• Het is niet 100% perfect: Je kunt niet alle kinetische energie opvangen. Een deel gaat altijd verloren aan warmte en systeeminefficiëntie, maar wat je wel opvangt is een bonus.
• De rijstijl is het belangrijkst: Door soepel te remmen en vooruit te kijken, kan het regeneratieve remsysteem zoveel mogelijk energie opvangen, waardoor je actieradius toeneemt.
• Het bespaart meer dan alleen energie: Het gebruik van regeneratief remmen vermindert ook de slijtage van je traditionele wrijvingsremblokken, waardoor je geld bespaart op onderhoud.
• Veiligheid eerst: Je auto heeft altijd een frictieremsysteem voor harde stops en als noodzakelijke back-up.