Soluciones de sistemas de recuperación de energía de frenado
La teoría básica de la electricidad general ha aclarado que la regla de la mano izquierda de Fleming es el principio de funcionamiento del motor y la regla de la mano derecha de Fleming es el principio de generación de energía. Debido al funcionamiento del motor, la bobina genera una fuerza electromotriz en la dirección que bloquea el cambio en el flujo magnético. Esta dirección es opuesta a la dirección del flujo de corriente al girar el motor. Por eso la gente lo llama fuerza electromotriz. La fuerza electromotriz inversa aumenta con el aumento de la velocidad de rotación. A medida que aumenta la velocidad de rotación, aumenta la resistencia al flujo de la corriente que originalmente hizo que el motor girara, alcanzando eventualmente una cierta velocidad de rotación que no se puede exceder hacia arriba. Entonces, al frenar, la corriente que pasa por el motor se corta y en su lugar se genera una fuerza contraelectromotriz. Así funciona la recuperación de energía de frenado, permitiendo que el motor eléctrico actúe como generador. Este tipo de motor se denomina "motorgenerador".
Sin embargo, cómo lidiar con el freno de pie al implementar el frenado de recuperación de energía de frenado. Cómo mantener una relación armoniosa entre el recorrido (o fuerza) del pedal del freno y el sistema de recuperación de energía de frenado al frenar. Esto se debe a que la parte de frenado que recupera la energía de frenado reducirá la fuerza de frenado del freno de pie.
Porque para el freno de pie, considerando el papel de la recuperación de energía de frenado, se deben tomar las medidas correspondientes para reducir la fuerza de frenado del freno de pie. Cuando se reduce la fuerza de frenado, la fuerza del pedal del freno debe corresponder a la carrera del pedal.
Es importante destacar que, independientemente de si se produce o no recuperación de energía de frenado, el pedal del freno sigue funcionando, como un vehículo normal. Por ello, se desarrolló un dispositivo llamado simulador de accidentes cerebrovasculares.
1. Control coordinado de la recuperación de energía de frenado y frenado hidráulico de los vehículos híbridos Toyota.
El sistema de recuperación de energía de frenado de los vehículos híbridos Toyota está compuesto por el freno hidráulico del modelo de motor original ( incluyendo sensor hidráulico y válvula hidráulica), motor eléctrico (actúa como generador durante la desaceleración y el frenado, es decir, se convierte en modo de generación de energía de recuperación de energía), inversor y unidad de control electrónico (incluida la unidad de control electrónico de batería de energía, unidad de control electrónico de motor eléctrico y unidad de control electrónico de energía reciclada).
El sistema de frenado con recuperación de energía de Toyota se caracteriza por un control coordinado de la recuperación de energía de frenado y el frenado hidráulico. El principio del frenado coordinado es garantizar la estabilidad de frenado y la seguridad del vehículo en diferentes condiciones de la carretera y de trabajo. Al mismo tiempo, teniendo en cuenta la capacidad de frenado regenerativo de la batería de potencia (controlada por la unidad de control electrónico de la batería de potencia), se puede lograr un control coordinado del par de frenado de las ruedas y el par de frenado de recuperación de energía del motor, y se implementa un control centralizado. por la unidad de control electrónico del vehículo.
Cuando el conductor pisa el pedal del freno, de acuerdo con la fuerza del pedal del freno, el freno hidráulico (sistema de servofreno hidráulico) entrará en el trabajo correspondiente en tiempo real a través de componentes como el simulador de carrera, y luego la energía de frenado se recuperará. El sistema también entrará en estado de funcionamiento. Es decir, si la unidad de control electrónico de la batería de potencia determina que la batería de potencia tiene la capacidad de recuperación de SOC correspondiente, la fuerza de frenado de recuperación de energía de frenado representará la parte correspondiente de toda la fuerza de frenado. Cuando el vehículo se acerca a detenerse, la fuerza de frenado del sistema de recuperación de energía de frenado se vuelve cero. Las tasas de conversión de energía de estas dos fuerzas de frenado son equivalentes a la relación de las áreas correspondientes que se muestran en la Figura 1. Cuando el área de frenado hidráulico es pequeña y el área de frenado con recuperación de energía de frenado es grande, significa que la cantidad de recuperación de energía de frenado aumenta. El aumento del área de recuperación de energía de frenada está directamente relacionado con la reducción del consumo de combustible. Cuando el frenado hidráulico permanece sin cambios, solo se considera que el aumento en la tasa de recuperación de energía de frenado aumenta la fuerza de frenado, lo que hace que el conductor se sienta incómodo en la superficie de la carretera de frenado. Para resolver este problema, se desarrollaron frenos electrónicos controlados electrónicamente por cable. Como se muestra en la Figura 2, en un freno controlado electrónicamente, el pedal del freno no está conectado directamente al cilindro del freno de la rueda a través de la tubería hidráulica, sino que envía las instrucciones correspondientes a la fuente de alimentación hidráulica a través de la unidad de control electrónico (ECU), frenando así. La presión hidráulica correspondiente a la intensidad de frenado de la recuperación de energía se transmite al cilindro de freno de rueda correspondiente. Por lo tanto, la suma del frenado con recuperación de energía de frenado y el frenado hidráulico alcanza un valor de fuerza de frenado correspondiente a la carrera del pedal del freno, mejorando así la sensación del conductor en la carretera durante la operación de frenado.
Como se puede ver en la Figura 2, el control de recuperación de energía de frenado está controlado por la señal de fuerza del pedal del freno, que ingresa a la parte de control hidráulico (incluido el mecanismo hidráulico (bomba hidráulica, motor y acumulador), y se transmite al cilindro de freno de la rueda a través del ajuste hidráulico del freno. Al mismo tiempo, si el sistema no se detiene, la presión hidráulica se activará en caso de emergencia y se abrirá la válvula de conmutación de solenoide, es decir, se cambiará a través de la válvula de solenoide y se transmitirá al cilindro de freno de la rueda.
2. Control del sistema de recuperación de energía de frenada del sistema híbrido IMA de cuarta generación de Honda.
El sistema híbrido IMA de cuarta generación de Honda se utiliza en el Insight híbrido 2010. Su sistema de recuperación de energía de frenado adopta la forma de un módulo integrado de actuador y unidad de control electrónico, que incluye el módulo de control del motor del sistema IMA, el módulo de monitoreo de la batería de energía y el módulo de accionamiento del motor.
El proceso de funcionamiento del sistema de recuperación de energía de frenado es el siguiente:
Cuando el motor IMA frena y desacelera lentamente, la unidad de control electrónico del vehículo eléctrico híbrido emite las instrucciones correspondientes para cambiar el motor. para la generación de energía. Cuando la máquina está en estado de generación de energía regenerativa, el sistema de control de recuperación de energía de frenado carga la batería en forma de energía eléctrica.
Su proceso de trabajo básico es: al frenar, el sensor del pedal de freno hace que la unidad de control electrónico IMA active el servodispositivo del cilindro maestro de freno y envía una señal a través de la unidad de control electrónico de la batería de potencia, la unidad de control electrónico de recuperación de energía, el control electrónico del motor. unidad y otras unidades de control electrónico Las instrucciones correspondientes coordinan y equilibran la fuerza de frenado entre el frenado mecánico hidráulico y la recuperación de energía del motor para lograr una recuperación de energía óptima. El sistema IMA de cuarta generación adopta una relación de distribución de energía de frenado variable y la capacidad de recuperación de energía de frenado es un 70% mayor que la de la generación anterior.
El motor IMA, la unidad de control electrónico de la batería de potencia, la unidad de control electrónico de recuperación de energía y la unidad de control electrónico del motor pertenecen a la "unidad de potencia inteligente (IPU)" del sistema híbrido IMA de cuarta generación de Honda. Consta de una unidad de control de potencia (PCU), una batería de hidruro metálico de níquel de alto rendimiento y un sistema de refrigeración. La PCU es la parte central de la IPU y controla la asistencia del motor (es decir, el ingreso al estado de funcionamiento eléctrico). Al recibir la señal de apertura del sensor del acelerador, la PCU determina la cantidad auxiliar de energía eléctrica y la capacidad de recuperación de energía de la batería en función de los parámetros operativos relevantes del motor y el estado de carga de la batería de potencia. Los componentes principales de la PCU son el módulo de monitoreo de la batería: monitor de estado de la batería BCM (monitor de estado de la batería), módulo de control del motor MCM (módulo de control del motor) y módulo de accionamiento del motor MDM (módulo de accionamiento del motor).
Si observamos los diferentes sistemas de potencia híbridos disponibles actualmente, los detalles del control de recuperación de energía de frenado son diferentes. Generalmente, se utiliza una combinación de frenado electrohidráulico y recuperación de energía de frenado, lo que también se denomina sistema de servocontrol de freno electrohidráulico.