Bremseenergi i en elbil

[duperjulie]

Kan noen forklare meg litt om bremseenergien i elbiler og hybridbiler?

 

Jeg vet at motoren fungerer som en generator når det bremses, og at den kan sende strøm tilbake til batteriet. Men kan noen utdype dette litt for meg?

 

- Hvorfor fungerer motoren som en generator når man bremser?

- Hvordan kan bremseenergien omvandles til elektrisk strøm?

 

Jeg har lett og lett etter informasjon om dette, men finner ikke særlig mye:S

[Thorsen]

Enkelt forklart:

 

En elektromotor og generator er akkurat samme enhet. Dersom elektromotoren får tilført spenning og strøm så skaper den mekanisk rotasjon. Dersom den derimot får tilført mekanisk rotasjon så danner den spenning og strøm.

 

Betrakt følgene animasjon av en elektrisk motor:

 

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a4/Induction-motor-3a.gif

 

Strøm sendes gjennom de viklede kobbertrådene i som ligger i motorens skall, dette lager et magnetisk felt. På grunn av dette feltet begynner rotoren, som ligger i midten av motoren å rotere. Når motoren roterer setter den igjen opp et spenningsfelt som motvirker rotasjonen. Motoren vil rotere fortere og fortere helt til dens eget spenningsfelt er like stort som forsyningsspenningen. Motoren har da nådd maksimal hastighet.

 

Dersom forsyningsspenningen senkes, men hastigheten opprettholdes, f.eks av at bilen renner ned en bakke. Vil spenningen som motoren genererer være høyere enn forsyningsspenningen, det går derfor en strøm fra motoren og inn til batteriene. Motoren fungerer som en generator!

 

 

Merk: Dette er veldig enkelt forklart, slik at du skal forstå teorien. Begrepene jeg har brukt er heller ikke helt korrekte. I praksis er det mye mye mer innviklet, og det trengs avanserte styresystemer for å kontrollere dette på en god måte

Endret 7. november 2010 av Thorsen

[SeaLion]

En elmotor og en elgenerator er i prinsippet oppbygd på samme måte. At dette faktisk fungerer kan man teste hvis man f.eks har tilgang på to motorer fra Lego Technics, setter et sett ledinger mellom dem, fester et hjul på både den ene og den andre og dreier hjulet på den ene. Da vil også den andre motoren dreie rundt, omtrent med samme fart. Den man drar rundt fungerer da som en generator, den andre som en vanlig elmotor.

 

Man bruker elmotorene i en elbil omtrent på samme måte, men stenger for drivstrømmen og tapper generert strøm fra elmotoren til ladingen av batteriene. Elmotorer har et veldig høyt dreiemoment, bremsekraften er faktisk såpass kraftig at man knapt trenger å bruke de installerte skivebremsene for annet enn panikkbremsing.

 

Fordi elbiler har nesten fullt dreiemoment omtrent fra stillestående og opp til maks turtall, så pleier man ikke å koble kløtsj eller girkasse mellom motoren og hjulene. Dette gjør at man heller ikke kan stille bilen i fri hvis man finner ut at man vil trille den noen meter, faktisk vil de fleste elbilmotorer bli ødelagt hvis man forsøker å trille elbiler eller slepe de.

[duperjulie]

Tusen takk for svar begge to=)

 

Av fare for å virke helt noob.. nei vent nå litt, jeg er helt noob på motorer og sånn. Så jeg må bare spørre og grave litt til:

 

- Thorsen: Hva menes med forsyningsspenningen?

- Og jeg sjønner ikke helt hvordan bremseenergien brukes til å få rotoren i motoren til å rotere.

- Og er litt usikkerp å om jeg har forstått begrepet bremseenergi rett: Er det den energien som oppstår når bilen "bremser på gir", eller den energien som oppstår når man bremser med bremsen?

[Thorsen]

Forsyningsspenning er den spenning som motoren forsynes med

 

Ang. regenerasjon av energi ved bremsing.

 

Ved normal bremsing så gjøres dette ved friksjon. Bilen som ruller har en viss bevegelsesenergi, for å senke bevegelsesenergien/hastigheten legger man til ekstra friksjon ved å klemme en kloss mot bremseskiven. Denne friksjonen fører til at hastigheten synker. Bevegelsesenergien går over til varme i bremseklossene.

 

En generator har også "friksjon", eller det er tungt å drive generatoren rundt. Noe av bilens bevegelsesenergi brukes til å drive generatoren, bilens totale bevegelsesenergi/hastighet synker derfor. Men i motsetning til ved vanlige bremser så går energien ikke til spille som varme, energien overføres til elektrisk energi (via generatoren).

 

Bremseenergien er altså den bevegelsesenergi som via en generator kan bli omgjort til elektrisk energi. Bremsingen skjer ved at bilen taper bevegelsesenergi.

 

Tenk på denne måten. Når du gir gass akselererer du, når du slipper gassen så slutter jo ikke hjulene å rotere, altså så vil jo rotoren i motoren rotere selv om du slipper gasspedalen. Ved å koble generatoren (motoren) til en last (altså som at den lader batteriet) så vil det bli tyngre å dreie rundt motoren og farten senkes.

[Czo]

 

 

Her ser du et eksempel på innsiden av en elektrisk motor.

Det kopperfarvede du ser der, kalles spoler, og er ledninger som er isolerte med en slags lakk, slik at de ikke leder strøm over til "naboen".

 

Om man tilfører strøm i en slik spole, vil strømmen gå rundt og rundt og generere et magnetfelt. Dette magnetfeltet forflytter seg sammen med strømmen, og får derfor en rotasjon. Altså magnetfeltet roterer motoren.

På utsiden av spolene, ser du "vanlige" magneter, for å få en enda større effekt.

 

Scenarioet over, beskriver altså hvordan elektrisk energi overføres til mekanisk rotasjon, men om du snur det hele på hodet vil det se slik ut:

 

Bilens bremser slår inn, men se bortifra oprinnelig mekanisk bremsing her. Det som skjer, er at strømmen i disse spolene skrus av, men magnetene vil fortsette å rotere siden bilen fortsatt er i bevegelse. Magnetfeltet som fortsatt roterer, vil derfor dytte elektronene (strømmen) inni spolene rund og rundt, og derfor lage strøm, men nå er det rotasjonen i hjulene på bilen som står for energioverføringen, og ikke batteriet. Grunnen til at dette får bilen til å bremse, er at bevegelsesenergien i bilen "brukes opp" til å lage strøm.

 

Nå er jo dette strengt talt en forenklet forklaring, så om noen ønsker, kan de jo fordype og rette opp beskrivelsen.

[SeaLion]

- Og er litt usikkerp å om jeg har forstått begrepet bremseenergi rett: Er det den energien som oppstår når bilen "bremser på gir", eller den energien som oppstår når man bremser med bremsen?

Elbiler bremser stort sett alltid "på gir", det er nemlig vanlig å koble motoren direkte til hjulet med en drivaksling, uten muligheten for å frikoble motoren med kløtsj eller gir. I stedet for differnsial bruker man en annen elmotor som driver hjulet på den andre siden av bilen. Slipper man opp "gasspedalen" på en elbil, så motorbremser den altså som en vanlig bil, men mye kraftigere enn en vanlig bil. Hvis man fortsetter å slippe pedalen helt opp på en elbil, så stopper den til slutt helt opp og blir stående.

 

Når elbiler står stille, f.eks i et lyskryss, så går ikke elmotoren på tomgang, den står helt i ro, derfor hører man ikke engang en summelyd når man står i ro. Det er absolutt helt stille, like stille som om strømmen var helt avslått. Straks man berører "gasspedalen", så tilføres motoren strøm fra batteriet og bilen kjører framover.

 

For å holde jevn fart i en elbil holder man pedalen i ro i en bestemt stilling, som selvsagt må justeres litt i oppoverbakker og nedoverbakker, men ikke mye. Å trykke inn kløtsjen og trille nedover en bakke er ikke mulig i en elbil, for elbiler har som sagt ingen kløtsj som kan frikoble motoren.

 

I tillegg til motorbrems er det vanlig å utstyre elbiler med et nødbremsesystem med en egen bremsepedal. Denne brukes kun når motorbremsen ikke klarer å stoppe elbilen fort nok, men det er uhyre sjelden. Jeg har snakket med elbileiere som aldri har brukt bremsepedalen fordi det aldri hadde vært nødvendig.

Endret 9. november 2010 av SeaLion

[duperjulie]

Åh, hjertelig tusen takk alle sammen! Det her hjalp VELDIG. Jeg blir like overraska hver gang over hvor snille folk er som tar seg tid til å forklare. Igjen: Tusen takk=)=)