Regeneratiivinen jarrutus: miten moottori jarruttaa ja lataa (hieman) akkua
Sähköskootterissa moottori ei palvele ainoastaan kiihdyttämistä: se voi myös jarruttaa, palauttamalla osan energiasta takaisin akkuun. Tätä kutsutaan regeneratiiviseksi jarrutukseksi. Se on kätevä ja säästää jarrupaloja, mutta sillä on myös rajoituksia, jotka on hyvä tuntea, erityisesti tehokkaassa laitteessa.
Tärkeimmät asiat
- Regeneratiivisessa jarrutuksessa moottori toimii generaattorina: se hidastaa pyörää ja tuottaa sähköä.
- Tämä virta lataa akkua hieman, mutta käytännön käyttöön saavutettava lisäakunkesto on edelleen melko pieni.
- Akku on täynnä, eikä se enää pysty ottamaan vastaan tätä virtaa: sähköjarrujen teho vähenee tai ne kytkeytyvät pois päältä.
- Se ei koskaan korvaa mekaanisia jarruja, jotka ovat ainoat, jotka pystyvät pysäyttämään laitteen kaikissa tilanteissa.
Moottorista tulee generaattori
Magneettimoottori tuottaa jännitettä päähänsä, aivan kuten polkupyörän dynamo. Kun jarrutetaan sähköisesti, ohjain lakkaa syöttämästä virtaa moottoriin ja kääntää sen toiminnan: moottori alkaa itse tuottaa virtaa toiseen suuntaan. Tämä virta luo vastustavan momentin, joka hidastaa pyörän pyörimistä.
Vektorikontrolissa (vektorikontrolli) asia on hyvin yksinkertainen: vääntömomentin asetusarvo muuttuu negatiiviseksi. Ohjain säätää jarrutusvirran yhtä tarkasti kuin kiihtyvyysvirran, mikä mahdollistaa tasaisen ja säädettävän jarrutuksen.
Minne energia menee?
Sähköpotkulaudan liike-energia muunnetaan sähköksi. Osa energiasta häviää lämpönä moottorissa ja ohjaimessa; loput kulkevat ohjaimen läpi ja palautuvat akkuun. Ohjaimen tehoelektroniikka toimii tässä tapauksessa päinvastoin: se nostaa moottorin jännitettä siten, että se ylittää akun jännitteen, jolloin akku voidaan ladata.
Alhaisilla nopeuksilla moottori tuottaa vähän jännitettä, ja sähköjarru teho on heikko. Se ei pysty pysäyttämään sähköpotkulautaa täysin paikallaan, eikä se pidätä sitä mäessä.
Kuinka paljon energiaa todella saadaan talteen?
Normaaleissa käyttöolosuhteissa sähköjarrujen vaikutus on pienempi kuin usein luullaan. Tasaisella alustalla suurin osa energiasta kuluu ilmanvastukseen ja kitkaan, ei jarrutukseen. Sähköjarrut ovat tehokkaampia kaupunkiympäristössä, jossa on paljon pysähdyksiä, ja erityisesti pitkillä alamäillä. Sähköjarrujen tärkein etu ei ole ensisijaisesti energian talteenotto, vaan pehmeä ja tasainen jarrutus sekä jarrupalojen ja -levyjen pidempi käyttöikä.
Tässä on joitain rajoituksia, jotka on hyvä tietää
Akku on täynnä
Akku, joka on täynnä, ei enää hyväksy latausta. Jarrutusvirta nostaisi akun jännitettä solujen sallitun rajan yläpuolelle. Tämän vuoksi akunhallintajärjestelmä (BMS) tai ohjain vähentää sähköistä jarrutusta, tai jopa katkaisee sen kokonaan. Käytännön seuraus: aluksi akku on täynnä, ollaan mäen päällä, ja sähköinen jarrutus voi olla paljon heikompi kuin normaalisti.
Akkun maksimilatausvirta
Akku hyväksyy latauksessa pienemmän virran kuin purkaustilanteessa. Jarrutuksessa moottorilta takaisin akkuun palautuva virta on pysyttävä tämän rajan alapuolella, muuten BMS (Battery Management System) voi katkaista virran, ja sen myötä koko laite. Säädettävässä ohjaimessa moottorin jarrutusvirta ja akkuun palautuva virta säädetään erikseen.
Ohjaimen jännite
Jarrutuksen aikana jännite voi nousta akkujännitteen yläpuolelle. Ohjain, jolla ei ole riittävästi jännitevaraa, voi vahingoittua voimakkaan sähköisen jarrutuksen yhteydessä, kun akku on täynnä. Tämä on yksi syy siihen, miksi ohjaimen tulee olla valittu siten, että siinä on riittävästi jännitevaraa, kuten selitetään ohjaimia koskevassa oppaassamme (ohjaimen opas).
Pito
Yhden moottorin sähköskootterissa sähköjarru vaikuttaa vain yhteen pyörään. Voimakkaasti jarruttaessa, erityisesti märällä alustalla, se voi aiheuttaa pyörän lukkiutumisen ja liukastumisen. Jarrutusvoimaa voidaan säätää samalla tavalla kuin mekaanisessa jarrussa.
Huoltotyön vinkki.
Älä koskaan luota pelkästään sähköjarruihin pysähtyäksesi. Ne voivat heiketä yllättäen, riippumatta akun varaustasosta tai mahdollisista vaurioista. Mekaanisten jarrujen on aina pystyttävä pysäyttämään laite itsenäisesti; tehokkaassa sähköpotkulaudassa ne ansaitsevat laadukkaat jarrut.
Usein kysytyt kysymykset
Miksi sähköjarru toimii heikommin, vaikka akku on täynnä?
Koska akku ei enää pysty ottamaan vastaan jarrutuksen aikana syntyvää virtaa. Ohjain tai akunhallintajärjestelmä (BMS) vähentää sähköistä jarrutusta suojellakseen akkukennvoja. Tilanne normalisoituu, kun akun varaus on hieman laskenut.
Lisääkö regeneratiivinen jarrutus merkittävästi toimintasädettä?
Normaalikäytössä hyöty on melko pieni. Se on havaittavissa enemmän kaupunkiympäristössä, jossa on paljon pysähdyksiä, ja pitkillä alamäillä. Sen todellinen etu on jarrutuksen pehmeys ja mekaanisten jarrujen vähäisempi kuluminen.
Voiko sähköinen jarrutus vahingoittaa akkua?
Jos latausvirta on asetettu korkeammalle kuin mitä akku kestää, se voi aiheuttaa akun ylikuumenemista ja nopeuttaa sen kulumista, ja pahimmillaan se voi laukaista akun BMS:n (Battery Management System) suojatoiminnot. Oikein säädettynä se on turvallista.