динамическое (реостатное) с независимым возбуждением и с самовозбуждением и торможение противовключением. Тормозные характеристики.

У двигателей постоянного тока с последовательным возбуждением, также как и у двигателей с независимым возбуждением, используется два способа торможения: динамическое (реостатное) торможение и торможение противовключением.

Учитывая особенности двигателей постоянного тока с последовательным возбуждением, у них можно осуществить два вида реостатного торможения: торможение с независимым возбуждением и торможение с самовозбуждением.

Торможение в режиме независимого возбуждения

При торможении в режиме независимого возбуждения, обмотка возбуждения отключается от обмотки якоря и подключается к постороннему источнику постоянного тока, а якорь электродвигателя отключается от сети и замыкается на тормозное сопротивление.

Схема двигателя постоянного тока последовательного возбуждения при динамическом торможении в режиме независимого возбуждения.

Характеристики в тормозных режимах описываются уравнениями:

ω = (I_а·R_а) / (C_M·Ф_δ)

ω = -[(M·R_а) / (C_M·Ф_δ)²]

Это прямые линии, проходящие через начало координат. Наклон этих линий зависит от величины добавочных сопротивлений, включаемых в цепь якоря.

Характеристики двигателя постоянного тока последовательного возбуждения при динамическом торможении в режиме независимого возбуждения. R_доб.3>R_доб.2>R_доб.1

Торможение с самовозбуждением

При торможении с самовозбуждением обмотка возбуждения не отключается от якоря, а переключается с помощью схемы управления таким образом, чтобы направление тока в обмотке возбуждения осталось таким же, как и в двигательном режиме.

Схема двигателя постоянного тока последовательного возбуждения при динамическом торможении с самовозбуждением.

Характеристики двигателя постоянного тока последовательного возбуждения при динамическом торможении с самовозбуждением. R_доб.3>R_доб.2>R_доб.1

Для возникновения и существования режима самовозбуждения необходимо соблюдение такого условия, как наличие остаточного магнетизма, и поток остаточного магнетизма должен совпадать по направлению с основным магнитным потоком, именно поэтому необходимо сохранить направление магнитного потока таким же, каким оно было в двигательном режиме.

Торможение в режиме самовозбуждения происходит медленнее, чем в режиме независимого возбуждения, так как тормозные характеристики нелинейные.

Торможение противовключением

Торможение противовключением осуществляется изменением полярности на обмотке якоря, при этом в обмотке возбуждения должно быть сохранено то же направление тока, которое было в двигательном режиме.

Схема двигателя постоянного тока последовательного возбуждения при торможении противовключением.

Характеристики двигателя постоянного тока последовательного возбуждения при торможении противовключением.

Способы торможения двигателей постоянного тока

Подробности

Категория: Разное-архив

• генерация
• оборудование
• судовое

Содержание материала

• Судовой электрик
• Вопросы электроснабжения
• Источники электроэнергии
• Требования к оборудованию
• Судовые электростанции
• Схемы электростанций
• ЭС с параллельноЙ работой
• Поддержание U на зажимах
• Судовые аварийные ЭС
• Аппаратура управления
• Коммутационные приборы
• Командоаппараты
• Контакторы
• Электромагнитные реле
• Тепловые и механич. реле
• Плавкие предохранители
• Автоматическ. выключатели
• Магнитные пускатели
• Построение и чтение схем
• Судовые РУ
• ГРЩ
• Принципиальные схемы ГРЩ
• Канализация энергии
• Расчет электросетей
• Выбор защитной аппаратуры
• Сопротивление изоляции
• Электромеханические ПТ
• Условия пуска двигателей
• Регулирование скорости
• Торможение двигателей ПТ
• Асинхронные двигатели
• Выбор ЭД электроприводов
• Ручное электроприводов
• Автоматизация управления
• СУ с дросселями насыщения
• Рулевой электропривод
• Электроприводы шпиля
• Электроприводы грузопод.
• Электроприводы насосов
• Характеристика ГЭУ
• Электр. источники света
• Судовые светильники
• Судовые огни
• Электронагревательные
• Судовая сигнализация
• Приборы управления судном
• Обслуживание оборудования
• Пуск и обслуживание
• Уход за основными узлами
• Консервация и хранение
• Электробезопасность

Страница 30 из 51

§ 34. СПОСОБЫ ТОРМОЖЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Торможение применяется для сокращения времени остановки электродвигателей, а также тогда, когда это требуется по технологическому режиму для ограничения их скорости.

Различают механическое и электрическое торможение двигателей. Механическое торможение производится различными механическими тормозами — ленточными, колодочными, дисковыми и др.
На судах механическое торможение чаще всего осуществляется дисковыми тормозами постоянного (серий ТПМ и ТДП) и переменного (серий ТМС и ТМТ) тока, встраиваемыми в корпуса двигателей. Дисковые тормоза постоянного и переменного тока работают аналогично. Тормозной момент на валу электродвигателя создается силами трения, возникающими между тормозным диском и тормозной колодкой.

Разрез дискового электромагнитного тормоза показан на рис. 52. Корпус 1 тормоза непосредственно смыкается с подшипниковым щитом 9 электродвигателя. На вал электродвигателя 8 насажен тормозной диск 7, к которому сильной пружиной 3 прижимается тормозная колодка 6, служащая якорем электромагнита.

Рис. 52. Дисковый тормоз

Рис. 53. Динамическое торможение двигателей постоянного тока: а — с параллельным возбуждением; б — с последовательным возбуждением

При включении тока катушка электромагнита 2 создает сильное магнитное поле, в результате чего якорь притягивается к полюсу электромагнита 5, отпускает тормозной диск и растормаживает двигатель. Тормоз имеет рукоятку 4 для ручного растормаживания.
Электрическое торможение основано на способности электродвигателей развивать в определенных условиях не вращающие, а тормозные моменты.

Различают три вида электрического торможения: динамическое, генераторное (рекуперативное) и противовключением.
При динамическом торможении якорь двигателя отключается от сети и замыкается на тормозное сопротивление Rт (рис. 53,а). Обмотка возбуждения остается подключенной к сети, т. е. Ф=соnst. Якорь двигателя продолжает вращаться по инерции, используя кинетическую энергию рабочей машины, и в его обмотке наводится э. д.с. В замкнутом контуре цепи якоря э.д.с. создает ток с направлением, обратным по отношению к рабочему току. Момент, создаваемый этим током, становится тормозным, направленным против вращения двигателя, и двигатель остановится.

В процессе торможения скорость вращения якоря снижается, уменьшается и тормозной момент. Для сокращения времени торможения и поддержания величины убывающего тормозного момента тормозное сопротивление иногда делают секционированным. По мере уменьшения скорости вращения выключают одну за другой секции тормозного сопротивления, восстанавливая этим в известных пределах величину тока I и тормозного момента Мт.
Динамическое торможение двигателей с последовательным возбуждением возможно при самовозбуждении двигателя и при его независимом возбуждении (рис. 53,б),

Торможение с самовозбуждением в начальной стадии при значительной скорости вращения сопровождается возникновением очень больших тормозных моментов, способных вызвать механические повреждения установки, а при малых скоростях вращения машина может перестать возбуждаться и искусственный режим торможения прекратится до ее полной остановки.
Режим торможения при независимом возбуждении связан со значительным расходом энергии на возбуждение.

Динамическое торможение двигателей со смешанным возбуждением протекает так же, как и двигателей с параллельным возбуждением.
Генераторное торможение сопровождается рекуперацией (отдачей) энергии в сеть. Такой способ торможения используется для двигателей с параллельным и смешанным возбуждением. При генераторном торможении машина из двигательного режима переводится в генераторный. Это возможно, когда скорость вращения двигателя становится больше номинальной при идеальном холостом ходе. Наводимая в обмотке якоря машины э.д.с. при ω>ω0 становится больше напряжения сети (E>U) и машина переходит в генераторный режим с отдачей энергии в сеть. Направление тока изменяется, и в машине развивается тормозной момент (Мт=-М1).

У двигателей со смешанным возбуждением в генераторном режиме торможения обмотка последовательного возбуждения должна быть отключена, так как при изменении направления тока в цепи якоря двигателя последовательная обмотка будет создавать размагничивающую м. д.с.
Торможение противовключением происходит при включенном в сеть электродвигателе в том случае, когда развиваемый момент становится отрицательным по отношению к направлению вращения. Это может быть, например, если электродвигатель подъемного механизма включен на подъем груза, а его якорь под действием тяжелого груза вращается в сторону спуска.

Двигатель работает в генераторном режиме, вырабатываемая им энергия расходуется в сопротивлениях цепи.
Торможение противовключением возможно также изменением полярности подводимого к двигателю напряжения (переключением концов питающей сети). Двигатель за счет запасенной кинетической энергии продолжает вращаться в прежнем направлении. Направление тока в обмотке якоря изменяется, соответственно изменяется и направление момента, который теперь становится тормозным. Если двигатель не будет отключен от сети, он начнет вращаться в обратную сторону.

В обоих случаях э.д.с., наводимая в обмотке якоря, сохраняет свое направление, а напряжение сети оказывается включенным согласно с э. д.с. В результате

Увеличение напряжения почти вдвое, особенно в начале торможения, требует введения в цепь якоря тормозного сопротивления Rt, так как значение тока достигает недопустимо большой величины.

Торможение противовключением ввиду большого тормозного момента (2~2,5)Л4и обеспечивает быструю остановку двигателя, который должен быть немедленно отключен от сети. Этот вид торможения может применяться для всех двигателей постоянного тока.

• Назад
• Вперёд

• Назад
• Вперёд

• Вы здесь:  
• Главная
• Архив
• Разное архив
• org/ListItem»> Основы судовой электротехники

Еще по теме:

• Судовые электрические станции и сети
• Судовые электрические станции
• Судовые станции и сети
• Новые подходы к оценке ресурса стареющего энергооборудования электростанций
• Ультразвуковой контроль композитных сварных соединений оборудования электростанций

Обслуживание гибридных тормозных систем — журнал Tire Review

Гибридный автомобиль — это совсем другое животное, чем многие из нас привыкли видеть. В конце концов, если бы двигатель типичного автомобиля заглох на светофоре, водитель этого автомобиля знал бы, что с ним что-то не так. Если та же самая машина все еще ехала с выключенным двигателем, это означало бы, что они, вероятно, спускались с холма. Но в гибридном мире это нормально.

На некоторые системы автомобиля влияют два ключевых элемента: двигатель не работает постоянно; и высоковольтные батареи необходимо перезарядить на приводе.

Сторона управления гибридной тормозной системы отличается от своих обычных собратьев, чтобы приспособиться к этим условиям. Все технические ссылки здесь будут относиться к автомобилям Ford Escape и Fusion Hybrid с 2005 по 2010 год.

Рекуперативное торможение
Гибридный автомобиль заряжает свою высоковольтную батарею с помощью рекуперативного торможения. Энергия не может быть создана или уничтожена. Его можно только трансформировать из одной формы в другую. Мы все слышали это на уроках естествознания, я уверен. В случае обычных фрикционных тормозов энергия движения (кинетическая энергия) преобразуется в тепловую энергию посредством трения, а затем рассеивается в воздухе.

При рекуперативном торможении вместо того, чтобы просто тратить эту энергию, выпуская ее в воздух, она помещается в коробку в задней части автомобиля и сохраняется в виде накопленной энергии. Позже эта накопленная энергия будет преобразована обратно в кинетическую энергию, которая будет возвращаться обратно в кузов автомобиля.

В гибридных автомобилях педаль тормоза выступает в качестве человеческого интерфейса к модулю ABS для запроса на торможение. Рекуперативное торможение — лучший выбор гибрида для торможения. Модуль ABS «сообщает» PCM или TCM (в зависимости от года выпуска), что был сделан запрос на торможение и какое торможение требуется. Затем PCM или TCM при необходимости применяет рекуперативное торможение через тяговый двигатель внутри трансмиссии.

Более рекуперативное торможение увеличивает количество электрического заряда, генерируемого аккумуляторной батареей гибридного автомобиля, и в то же время создает большее сопротивление для замедления автомобиля. Во многих случаях легкого торможения задние фрикционные тормоза будут слегка задействованы, а передние могут вообще не включаться, пока автомобиль не остановится или не остановится. По этой причине для гибрида нормально изнашивать задние тормозные колодки в два-три раза быстрее, чем передние колодки.

Для моделей с 2005 по 2009 год система высокого напряжения рассчитана на 330 В. Модели 2010 года теперь оснащены более эффективным тяговым двигателем, который снижает требования к высоковольтному напряжению до 275 В. В любой системе вы заметите ярко-оранжевые провода, которые выглядят как кабели аккумулятора, идущие по всему автомобилю. Это кабели аккумуляторной батареи высокого напряжения. Не связывайтесь с этими проводами, пока вы не пройдете надлежащее обучение на этой модели автомобиля. Проще говоря, эти оранжевые кабели могут вас убить.

Электрогидравлические тормозные системы
В моделях Escape/Mariner Hybrids с 2005 по 2008 год используется электрогидравлическая тормозная система (EHB). Главный цилиндр EHB также называют блоком управления приводом (ACU). Отверстие ACU называется эмулятором ощущения педали и в основном используется для имитации нормального ощущения педали тормоза для водителя. Система EHB не имеет вакуумного усилителя тормозов. Давление, создаваемое суппортами, в нормальных условиях не является прямым результатом усилий водителя, нажимаемых педалью. Давление, создаваемое педалью, нормально только для того, чтобы воздействовать на датчик давления в ACU, формирующий «запрос» тормоза. Обычно давление жидкости для гидравлики колес создается насосом и аккумулятором в блоке ABS HCU и регулируется совместными усилиями логики ABS и PCM.

В нормальных условиях усилие водителя на педали отображается в модуле ABS как «запрос» на торможение. Затем ABS и PCM распределяют тормозные эффекты между тяговым двигателем (для рекуперативного торможения) и фрикционными тормозами по мере необходимости.

«Нормальное» торможение для этой системы обычно означает, что рекуперативное торможение обеспечивает большую часть торможения, а задние фрикционные колодки обеспечивают очень незначительное торможение. Передняя часть может практически не тормозить. Конечно, на остановке или рядом с остановкой применяется трение, чтобы автомобиль не катился.

Чем выше потребность в торможении, модуль ABS и PCM в электронном виде рассчитывают и решают, как применить фрикционное и рекуперативное торможение для удовлетворения потребности. От легкого торможения до экстренной остановки все торможения рассчитываются электронным способом и передаются из нормально работающей системы EHB.

Только в том случае, если ABS HCU не может функционировать для создания давления, давление на педаль водителя напрямую обеспечивает гидравлическое давление для суппортов. Внутри HCU есть клапаны, которые обеспечивают прямой проход из камеры эмулятора ощущения педали ACU через HCU к колесам. Это называется «ручной режим».

В ручном режиме форсирования не будет, поэтому педаль тормоза у водителя будет очень жесткой. Тормозные усилия будут очень высокими для водителя и, вероятно, побудят его буксировать автомобиль, опасаясь, что он вообще не сможет остановиться. Жалобы на «нет тормозов» или «едва останавливаются» могут быть обычными терминами, используемыми клиентами, чья тормозная система перешла в ручной режим (отказоустойчивый режим).

Замена фрикционного материала выполняется так же, как и в обычной системе, однако модуль ABS проверяет целостность тормозной гидравлической системы, создавая в ней давление при выключении зажигания, например при открытии двери или при включении плафона , и еще раз при включении ключа.

По прошествии четырех минут после выключения ключа аккумулятор сбрасывает накопленное давление жидкости обратно в бачок главного цилиндра. Прежде чем пытаться заменить фрикционный материал, вы должны отключить аккумулятор, чтобы предотвратить вероятность разрядки аккумулятора или повышения давления в системе во время обслуживания. В дополнение к отсоединению аккумулятора Ford рекомендует удалить предохранители 24 (50 А) и 31 (50 А) в распределительной коробке аккумулятора, хотя общепринятое мнение гласит, что удаление предохранителя или отключение аккумулятора само по себе предотвратит повышение давления в системе.

Если требуется прокачка системы, для прокачки АБС необходимо использовать подходящий сканирующий прибор. Кроме того, во время процесса прокачки требуется устройство для сброса давления, обеспечивающее постоянное давление 35 фунтов на квадратный дюйм. Не используйте вакуумный спускной клапан в этой системе. Эта тормозная гидравлическая система разделена по диагонали. Указана жидкость DOT 3.

Simulator Brake Actuator Systems
Для моделей Escape/Mariner и Fusion/Milan 2009–2010 годов тормозная система была модифицирована. Эти автомобили теперь имеют вакуумный усилитель тормозов и используют симулятор тормозного привода (SBA) в качестве интерфейса пользователя. Хотя предыдущую систему можно было бы описать как «торможение по проводам», эта система делает еще один шаг к концепции торможения по проводам, в то же время обеспечивая очень традиционный и проверенный отказоустойчивый режим, а также немного более техничный. дружелюбно.

Эта система оснащена имитатором педали тормоза, также называемым SBA. Симулятор выглядит для водителя как типичная педаль тормоза, к которой он привык, а также представляет собой гидравлический цилиндр, нагруженный для обеспечения знакомого ощущения педали тормоза. В симуляторе находится датчик положения/угла педали тормоза, который посылает сигнал в модуль ABS. Это аналоговое значение напряжения, которое модуль ABS использует для определения требуемой силы торможения.

Запросы на «нормальное» торможение обычно сигнализируют только о рекуперативном торможении. В отличие от более старой модели, где задние фрикционные тормоза слегка включаются для нормального торможения, фрикционные тормоза вообще не применяются для нормального торможения с этой системой, за исключением случаев, когда он находится на близкой остановке или останавливается, чтобы предотвратить скатывание автомобиля. Для рекуперативного торможения модуль ABS отправляет запрос в модуль управления коробкой передач (TCM).

Если требуется больше, чем обычное торможение, то модуль ABS подает сигнал вакуумному усилителю через соленоид, чтобы включить фрикционные тормоза, толкая шток внутри главного цилиндра, как в обычной тормозной системе.

Педаль тормоза механически соединена Z-образным стержнем и продолговатой проушиной на конце усилителя. При более сильном, чем обычно, но не паническом торможении, проушина обеспечивает достаточный свободный ход, чтобы механические действия педали тормоза не создавали усилие на усилитель тормозов. Это позволяет модулю ABS контролировать количество рекуперативного торможения по сравнению с фрикционным торможением для всех требований торможения от легкого до тяжелого, но не такого сильного, как экстренное торможение.

В случае экстренной остановки водитель сможет быстро нажать на педаль тормоза настолько глубоко, чтобы она упиралась в продолговатую проушину, что блокирует электронное управление. Это задействует фрикционные тормоза обычным образом.

Удлиненная проушина и шплинт, прикрепленные к педали тормоза, также становятся безопасным методом для тормозов в случае критического отказа. Если в электронной системе управления тормозом произойдет критический сбой, команда на рекуперативное торможение не будет подана, и все управление фрикционным тормозом будет передано водителю с помощью ножной педали. Это даст водителю ощущение «свободного пространства» или свободного хода в верхней части педали до того, как произойдет торможение в аварийном (или ручном) режиме. Если не считать свободного места в верхней части педали, торможение будет почти нормальным после того, как педаль протолкнется за стопку в проушине.

Большинство владельцев транспортных средств могут чувствовать себя в безопасности, отправляясь в ремонтную мастерскую в безопасном режиме. Мягкая или низкая педаль может быть распространенной жалобой от клиента, чьи тормоза находятся в таком состоянии. Критической неисправностью в этой системе может быть что-то, что должен иметь модуль ABS для выполнения своих обязанностей, например, неисправный датчик положения педали, вакуумный датчик или датчик хода усилителя, цепь вакуумного соленоида или внутренняя логика ABS, или сбой питания/массы в ABS. модуль. Некритическая неисправность, такая как отказ одного датчика скорости вращения колеса ABS, вряд ли приведет систему в отказоустойчивый режим.

Вакуумный усилитель тормозов имеет два источника вакуума. Если двигатель работает, то этим источником будет двигатель. Если двигатель не работает, то таким источником станет электрический вакуумный насос. На бустере установлен вакуумный датчик для контроля уровня вакуума внутри бустера. На усилителе также установлен датчик хода усилителя, обеспечивающий обратную связь с модулем ABS о положении усилителя. Оба обслуживаются без замены всего бустера. Усилитель и главный цилиндр в этой системе имеют очень обычный вид, за исключением дополнительных датчиков, установленных на усилителе, которые не очень очевидны с первого взгляда.

В настоящее время на симуляторе педали тормоза нет обслуживаемых деталей. В случае выхода из строя деталей симулятора педали, таких как датчик положения, необходимо заменить весь узел.

Прокачка тормозов в этой системе также требует использования исправного диагностического прибора и устройства для выпуска воздуха под давлением, если в главном цилиндре или блоке ABS HCU находится воздух. Простая замена суппорта не должна требовать этих вещей, если воздух не попал в мастер или HCU. Эта гидравлическая система также разделена по диагонали. Прокачку педального насоса следует выполнять при выключенном ключе, чтобы свести к минимуму свободный ход штифта и проушины и предотвратить помехи модуля ABS. Крайне важно, чтобы человек, управляющий педалью тормоза, нажал на педаль достаточно далеко, чтобы преодолеть свободный ход в петле, прежде чем оценивать ход педали. Жидкость DOT 3 является рекомендованной производителем жидкостью.

Предупреждения о замене колодок не выдаются. Самопроверка, которую выполняет более старая версия, не выполняется этой системой. Тем не менее, считается хорошей практикой отсоединить аккумуляторную батарею перед попыткой снятия тормозных суппортов на любом автомобиле Ford Hybrid.

Надеюсь, вам понравилась информация, и вы скоро получите возможность извлечь из нее пользу. Поскольку все гибриды разные, не рискуйте и ищите обучение по конкретному автомобилю.

Износ тормозов Enviro Impact; Тенденции борьбы с ними (часть вторая)

Источник: Далее следует вторая часть статьи из двух частей TBR Technical Corner , написанной доктором Раджем Шахом, директором компании Koehler Instrument Company, Корой Фарохзаде, доктором наук, специалистом по применению. в Bruker Nano Surfaces, Tribology, Stylus and Optical Metrology Group, и Блерим Гаши, студент факультета материаловедения и химического машиностроения Государственного университета Нью-Йорка (SUNY), Стоуни-Брук. Авторы начинают с изучения воздействия износа тормозов на окружающую среду, а затем анализируют новые технологические тенденции, которые могут смягчить эти проблемы. Первую часть статьи можно посмотреть ЗДЕСЬ.

Рекуперативное торможение

Наиболее многообещающей технологией торможения, которая широко используется в гибридных электромобилях (HEV) и электромобилях с аккумуляторными батареями (BEV), является система рекуперативного торможения (RBS). Работа RBS основана на отключении питания двигателя, так что он действует как генератор и перерабатывает кинетическую энергию, которая в противном случае тратится впустую, в электрическую энергию для батареи. Большая часть исследований, связанных с этой инновацией, сосредоточена на количественной оценке количества электроэнергии, вырабатываемой двигателем благодаря RBS, что позволяет увеличить запас хода. Однако в большинстве HEV отсутствует электродвигатель, способный обеспечить достаточный крутящий момент для замедления, что делает необходимым взаимодействие между механической и рекуперативной тормозными системами. Таким образом, качественный технический анализ конструкции тормозной системы RBS направлен на оптимизацию распределения требуемых тормозных усилий между RBS и механическими фрикционными тормозами для максимального сохранения кинетической энергии, а также на распределение требуемых тормозных усилий между передней и задней осями для для сокращения тормозного пути и сохранения устойчивости автомобиля.

Тяговый двигатель должен управляться так, чтобы обеспечить надлежащее тормозное усилие для максимального восстановления кинетической энергии, и в то же время механический тормоз должен управляться так, чтобы соответствовать команде тормозного усилия от водителя.

Принимая во внимание энергоэффективность и эффективность, RBS классифицируется по трем различным стратегиям управления торможением, которые также применяются в гибридных электрических автобусах: (i) последовательное торможение с оптимальным ощущением, (ii) последовательное торможение с оптимальной рекуперацией энергии и (iii) параллельное торможение.

Система торможения серии с оптимальным ощущением направлена ​​на минимизацию тормозного пути и обеспечение стабильного торможения. Тормозной контроллер управляет тормозными усилиями передних и задних колес в зависимости от положения педали тормоза. При замедлении менее 0,2g необходимая тормозная сила достаточно мала, чтобы обеспечиваться электродвигателем, и, таким образом, срабатывает только RBS на передней оси. В то время как замедление более 0,2 g требует тормозной силы, превышающей силу рекуперативного торможения, поэтому электродвигатель будет генерировать максимальный тормозной момент, а механическая тормозная система компенсирует слабину. Чтобы обеспечить желаемое ощущение торможения, тормозные силы на передней и задней осях должны следовать идеальному распределению тормозных сил по I-образной кривой.

Тормозная система серии

с оптимальной энергией отдает приоритет RBS, а электродвигатель постоянно обеспечивает максимальное рекуперативное тормозное усилие. В условиях торможения (ускорение автомобиля, сцепление с дорогой и т. д.), когда рекуперативного тормозного усилия, создаваемого электродвигателем, достаточно для остановки автомобиля, применяется только RBS на передней оси. Однако, если доступная сила рекуперативного торможения не может удовлетворить общую потребность в тормозной силе, дополнительная тормозная сила обеспечивается за счет механического торможения, а тормозные силы на передней и задней осях варьируются в пределах максимальной тормозной силы двигателя, чтобы оптимизировать ощущение торможения и сократить тормозной путь.

В отличие от стратегий последовательного торможения, при параллельном торможении не требуется активное управление RBS и механическое торможение передних и задних колес. При параллельном торможении механические тормоза имеют фиксированный коэффициент распределения тормозной силы на передние и задние колеса, а РБС применяется одновременно как дополнительное тормозное усилие на передние колеса. Силы RBS являются функцией механических тормозных сил и гидравлического давления главного цилиндра. Таким образом, при низкой скорости двигателя сила рекуперативного торможения при сильном замедлении транспортного средства рассчитана на нулевое значение, чтобы поддерживать баланс торможения. Когда требуемое замедление меньше этого замедления, эффективно рекуперативное торможение. Когда заданное замедление при торможении меньше заданного значения, скажем, 0,15 g, применяется только рекуперативное торможение. Сигнал давления регулируется и отправляется на контроллер электродвигателя для управления электродвигателем для создания требуемого тормозного момента. По сравнению с последовательным торможением с оптимальным ощущением и рекуперацией энергии система параллельного торможения имеет гораздо более простую конструкцию и систему управления. Тем не менее, ощущения водителя и количество восстановленной энергии скомпрометированы.

На рисунках 5a-c показаны соответствующие распределения тормозного усилия для каждой системы в гибридном электробусе. Как правило, RBS включает в себя большую долю тормозной силы при последовательном торможении по сравнению с параллельным торможением, что, по понятным причинам, приводит к повторному использованию большего количества энергии при последовательном торможении. Точно так же существует большая доля тормозной силы, обеспечиваемой RBS для оптимальной энергии серии, чем для оптимального ощущения серии.

Рисунок 5. Распределение тормозной силы в (а) последовательной стратегии оптимального ощущения (б) последовательной стратегии оптимальной энергии (в) параллельной стратегии 9Программное обеспечение 0002 CRUISE использовалось Sangtarash et al. чтобы смоделировать эти стратегии и проанализировать характеристики тормозов и автомобиля в рамках стандартного ездового цикла, Нюрнберг R36. Цикл состоял из многочисленных условий остановки и позволял всесторонне и точно оценивать каждую стратегию торможения. Контроллер тормоза был реализован в MATLAB SIMULINK, который рассчитывал требуемое переднее и заднее тормозное усилие, а также распределение между рекуперативным и механическим торможением для каждой стратегии. Поскольку общая выходная механическая энергия ездового цикла была рассчитана как 15966,8 кДж, количество энергии, восстановленной при последовательном оптимальном ощущении, последовательной оптимальной энергии и параллельном, составляло 7932,9 кДж, 8626,2 кДж и 3710,4 кДж, или 50%, 54% и 23% от выходной мощности соответственно. Количество энергии, которое можно повторно использовать из этих переработанных материалов, зависит от эффективности электродвигателя, однако общая тенденция остается прежней. Стратегия последовательной оптимальной энергии привела к наибольшему количеству возвращенной энергии, в то время как последовательное оптимальное ощущение было вторым, а параллельная стратегия по понятным причинам привела к наименьшей регенерации.

Несмотря на значительное сходство в подаче энергии при последовательном оптимальном ощущении и оптимальной энергии, разница между двумя стратегиями становится еще более очевидной при рассмотрении частоты торможения во время ездового цикла и массы автомобиля. Ездовой цикл с более частым торможением предоставит стратегии оптимального энергопотребления серии дополнительные возможности для более эффективной регенерации энергии, чем оптимальное ощущение серии. Кроме того, Сангтараш и соавт. сравнили входную энергию от каждой стратегии торможения между пустым и полным транспортным средством. В первую очередь было обнаружено, что тенденция оставалась неизменной, в результате чего последовательное оптимальное ощущение, энергия и параллельность возвращали 30%, 36% и 15% от общего объема производства соответственно. Несоответствие между оптимальным ощущением серии и энергией также было более очевидным для более тяжелого автомобиля, поскольку для рекуперативного торможения во время замедления требуется больший крутящий момент, что позволяет оптимальной энергии серии возвращать больше энергии.

Таблица 1. Сводная информация об экономии топлива

Уменьшение расхода топлива по каждой стратегии показано в Таблице 1. По сравнению с изучаемым обычным транспортным средством последовательное оптимальное ощущение, последовательная оптимальная энергия и параллельные результаты привели к 32,7 процентам, 34,3 процентам и 19,6-процентное улучшение потребления. Ясно, что каждая стратегия торможения предлагает улучшения в экономии топлива и повторного использования потраченной впустую энергии. Дополнительный технический анализ, сравнивающий параллельные и последовательные RBS, также отметил небольшое превосходство по этим важным параметрам, связанным с последовательными RBS, такими как Zhang et al.. Однако независимо от используемой стратегии торможения очевидно, что RBS предлагает огромные преимущества, которые могут быть дополнительно оптимизированы с точки зрения энергоэффективности и экономии топлива.

Повышенное использование рекуперативного торможения напрямую снижает зависимость от механического торможения и, таким образом, снижает износ тормозных колодок. Чтобы количественно оценить эту взаимосвязь, Джамадар и др. провели тематическое исследование, в котором сравнили уровень выбросов традиционных транспортных средств с ДВС и электромобилей, использующих RBS с 70-процентной энергоэффективностью. Чтобы выполнить эти расчеты, в исследовании использовались коэффициенты выбросов при износе тормозов (PM _2,5 и PM ₁₀ ), рассчитанные в предыдущих исследованиях, средний пробег в день и количество зарегистрированных легковых автомобилей, коммерческих автомобилей, трехколесных транспортных средств и двухколесные. По данным Wager et al., около 50-70 процентов износа тормозов происходит по воздуху или попадает в атмосферу из-за изменения подвески дороги. Хотя эта доля выбросов может быть больше в зависимости от дорожного покрытия, 50 процентов транспортных средств учитываются при расчетах уровня выбросов в г/день, которые показаны на рисунке 6.9.0005 Рисунок 6. Выбросы в кг/день от (a) зарегистрированных транспортных средств и (b) электромобилей с RBS

На рисунке 6 представлены уровни выбросов PM _2,5 и PM ₁₀ для четырех типов стандартных принимая во внимание 70-процентную энергоэффективность RBS. Согласно расчетам, выполненным Джамадаром и др., внедрение RBS привело к 70-процентному сокращению выбросов для всех типов транспортных средств. Однако с учетом других факторов, включая манеру вождения, дорожные условия и тип используемой механической тормозной системы в дополнение к рекуперативному торможению, более реалистичное значение снижения составляет 50 процентов. Экспериментально полученные результаты по снижению выбросов за счет RBS также изложены в Clarke et al. Хотя требуются дополнительные технические исследования точного влияния рекуперативного торможения на выбросы износа тормозов, нет сомнений в том, что RBS предлагает инновационную сторону. -степень от механического износа тормозных колодок.

Будущие перспективы в технологии торможения

Рекуперативное торможение является поворотным моментом в инновациях в области торможения, так как система становится широко используемой в индустрии электромобилей благодаря очевидным достижениям в снижении не выхлопных газов и повышении рекуперации энергии. Чтобы конкурировать с обычными автомобилями с двигателями внутреннего сгорания, электромобили должны достигать дальности пробега более 600 км. Большинство HEV и EV зависят от RBS как основного фактора дальнейшего расширения этого целевого диапазона, в дополнение к разработке аккумуляторов. В настоящее время автомобили, оснащенные рекуперативным торможением, такие как Nissan Leaf и Tesla Roadster, также содержат фрикционные тормозные системы на случай экстренного торможения, когда требуется большее тормозное усилие. В зависимости от стиля вождения владельца транспортного средства и рельефа местности механические тормозные колодки могут использоваться очень экономно или вообще не использоваться. Хотя это кажется выгодным с точки зрения снижения выбросов тормозной пыли, могут возникнуть проблемы с безопасностью, поскольку тормозные колодки могут легко подвергнуться коррозии. Для решения этой проблемы требуется дальнейший анализ замедления коррозии в оптимальных компонентах тормозов, таких как алюминиевые барабанные тормоза Continental.

Влияние большего веса электромобилей по сравнению с автомобилями с двигателем внутреннего сгорания на выбросы, не связанные с выхлопными газами, привело исследователей к выводу, что одним из решений для увеличения запаса хода и загрязнения воздуха является снижение веса. Ford Hybrid Electric Vehicle (HEV) широко использует алюминий, магний, титан и другие легкие материалы для значительного снижения веса. Дальнейшее снижение веса и средства для улавливания тормозной пыли.

Сочетание разработки аккумуляторных батарей, оптимизации смазки и сложной технологии торможения предлагает фундаментальные способы, которыми электромобили могут продолжать внедряться в автомобильную промышленность. В то же время исследовательские усилия и внимание должны быть сосредоточены на воздействии разработанных технологий на окружающую среду и безопасности транспортных средств с упором на ограничение неисчерпывающих выбросов и минимизацию тормозного пути во время замедления. Электромобили являются ключом к более экологичной автомобильной промышленности, а дальнейшие технологические достижения только дополняют импульс индустрии электромобилей.

Дополнительная информация об авторах:

Доктор Радж Шах является директором компании Koehler Instrument Company в Нью-Йорке, где он проработал последние 25 лет. Он является избранным членом своих коллег в IChemE, STLE, AIC, NLGI, INSTMC, CMI, Институте энергетики и Королевском химическом обществе. Доктор философии в области химического машиностроения Университета штата Пенсильвания и научный сотрудник Института дипломированного менеджмента в Лондоне, он также является дипломированным ученым Научного совета Великобритании, дипломированным инженером-нефтяником Института энергетики и дипломированным инженером Инженерного совет, Великобритания.

Лауреат премии ASTM Eagle, д-р Шах недавно выступил соредактором бестселлера «Справочник по топливу и смазочным материалам», подробная информация о котором доступна по адресу: https://www.astm.org/DIGITAL_LIBRARY/MNL/SOURCE_PAGES/MNL37-2ND_foreword.pdf

Получив в 2020 году прославленное звание выдающегося инженера Тау Бета Пи, он является активным волонтером и входит в консультативный совет директоров нескольких университетов США. Недавний обладатель престижной премии P.M. Медаль Ку от СТЛЭ, имеет более 300 публикаций во многих журналах. Дополнительную информацию о докторе Шахе можно найти по адресу: https://www.che.psu.edu/news-archive/2018/Alumni-Spotlight-Raj-Shah.aspx

Кора Фарохзаде, доктор философии, специалист по применению в Bruker Nano Surfaces, Tribology, Stylus and Optical Metrology Group. Ее роль заключается в авангарде новых методов характеристики поверхности, в частности, для механического и трибологического поведения, таких как оценка износостойкости, оценка механических свойств с использованием методов испытаний на твердость при вдавливании и царапанье, анализ фрикционных свойств и характеристик смазочных материалов для различных автомобилей, биомедицинские и микроэлектронные приложения.