Elektritõukeratta regeneratiivpidurdus lihtsalt selgitatuna

Sõidad läbi linna, ees olev foor läheb punaseks ja lased enne ristmikuni jõudmist gaasi lahti. Tõukeratas aeglustub kerge elektrilise tõmbega. Vajutad pidurihooba, peatad sujuvalt ja heidad pilgu aku näidikule. Kas osa sellest liikumisest jõudis akusse tagasi või muutis piduriketas selle lihtsalt soojuseks?

See küsimus on elektritõukeratta regeneratiivpidurduse keskmes. Tehnoloogia suudab energiat taastada, kuid ei tekita iga peatuse järel tasuta sõiduulatust. Tulemused sõltuvad mootorist, kontrollerist, aku seisundist, kiirusest, maastikust ja sõiduviisist. Kasulik vastus peitub füüsikas ja juhtimisloogikas, mitte ühesainsas „regen sees” seadistuses.

Hetk, mil tõmbad pidurihooba

Tänavaotsa lõpus süttib punane tuli. Vähendad gaasi ja tõukeratas hakkab aeglustuma juba enne, kui sõrmed jõuavad pidurihoovani. Elektroonilise pidurdusega mudelil takistab mootor ratta pöörlemist juba siis. Tõmba hooba rohkem ja kontroller saab seda takistust suurendada, samal ajal kui ketas-, trummel- või muu hõõrdpidur peatamise lõpule viib.

See tunne meenutab mootoriga pidurdamist. Tõukeratas ei veere enam vabalt, mistõttu on lihtne eeldada, et akusse liigub tagasi suur hulk energiat. Tavaliselt on taastatud energia palju väiksem kui kiirendamiseks ja ühtlaseks sõiduks kulutatud energia.

Praktiline tegelikkus: regeneratiivpidurdus on tõhusust parandav funktsioon, mitte laadimise asendus.

Põhjus peitub energia suurusjärgus. Liikuval tõukerattal on kineetilist energiat, kuid kerge tõukeratta puhul on tavapärasel linnakiirusel taastatav energiakogus piiratud. Muundamisel läheb energiat kaduma ka mootoris, kontrolleris, juhtmetes ja akus. Aku peab sissetuleva voolu vastu võtma oma pinge, temperatuuri ja laetuseastme seatud piirides.

Teekond muudab võimalusi. Tasane tee pikkade katkematute lõikudega pakub vähe pidurdamisvõimalusi. Foorid, lauged laskumised ja korduvad kiirusemuutused loovad rohkem võimalusi energia taaskasutuseks, kuigi iga sündmus annab siiski tagasi vaid piiratud koguse energiat.

Kontroller otsustab ka selle, mis juhtub hetkel pärast pidurihoova tõmbamist. See loeb pidurisignaali, muudab mootori elektrilist käitumist ja piirab voolu, et pidurdusreaktsioon püsiks kontrolli all. Seega toimib hoob vähem otsese mehaanilise klapina ja rohkem tõukeratta elektroonilisele juhtsüsteemile saadetava käsuna.

Kontrollitud testid näitavad, miks suuri näitajaid tuleb hoolikalt tõlgendada. Ühes tõukerattauuringus saadi katsekonfiguratsioonis ligikaudu 15% koguenergia taaskasutus, samas kui teises, otseajamiga tõukeratta katses teatati 20% brutotõhususe kasvust oma töövahemikus võrreldes versiooniga, millel puudus regeneratiivpidurdus (ülakondensaatoripõhine tõhususuuring). Need tulemused kirjeldavad konkreetset riistvara ja katsetingimusi, mitte läbisõidu suurenemist, mida iga igapäevane sõitja peaks ootama.

Praktilised küsimused on kitsamad: kuidas mootor elektrit toodab, millist voolu kontroller lubab ja millal aku sissetulevast energiast keeldub? Sõidutehnika on oluline, sest sujuv varajane aeglustamine annab süsteemile rohkem aega töötada, samas kui hiline ja järsk peatumine jätab suurema osa energiast hõõrdpidurile soojuseks muundada.

Kuidas regeneratiivpidurdus tegelikult toimib

Lihtsaim võrdlus on jalgrattadünamo. Kui rehv dünamot ringi ajab, tekitab dünamo elektrit, kuid lisatakistus muudab väntamise raskemaks. Tõukeratta rummumootor toimib samal põhimõttel vastupidises suunas. Tavaliselt tarbib see elektrienergiat rattamomendi tekitamiseks. Regenereerimise ajal paneb pöörlev ratas mootori tööle ja mootor toodab elektrienergiat.

Ahela neli lüli

Esiteks tekitab mootor pinget. Harjadeta alalisvoolu rummumootor sisaldab püsimagneteid ja mähiseid. Kui ratas pöörleb, liiguvad magnetid mähistest mööda ja tekitavad pinget, mida tuntakse vastuelektromotoorjõuna. Piisava rattakiiruse korral võib see pinge suruda voolu mootorist eemale ja elektrisüsteemi poole.

Teiseks juhib kontroller voolu. Kontroller kasutab elektroonilisi lüliteid, tavaliselt MOSFET-e, et juhtida mootori faaside ühendamist akuahelaga. Gaasi vabastamise või pidurihoova signaal annab sellele teada, et sõidumomendilt tuleb üle minna pidurdusmomendile. Seejärel piirab kontroller voolu, et mootor ratast aeglustaks, põhjustamata ohtlikku reaktsiooni.

Selle juhtimiskihi kohta saate rohkem lugeda sellest elektritõukerataste kontrollerite juhendist. Kontroller on mootori, aku, sõitja sisendite ja kaitsesüsteemide vaheline liikluskorraldaja.

Kolmandaks otsustab akuhaldussüsteem, mida akupakk vastu võtta saab. BMS jälgib elementide pinget ja temperatuuri ning võib laadimist piirata või katkestada, kui aku on peaaegu täis, külm või väljaspool tööpiire. Regenereerimine ei saa suruda energiat akusse, millel pole ohutut laadimisvaru.

Neljandaks loob sõitja vajalikud tingimused. Allamäge rohelist lainet läbiv hoogne sõit võib anda piisava kiiruse ja rattamomendi, et mootori takistus oleks märgatav. Aeglane lõppemine ülekäigurajale ei pruugi seda võimaldada. Väga väikesel kiirusel tekitab mootor vähe kasutatavat generaatoripinget, mistõttu võtab mehaaniline pidur tavaliselt üle.

Miks pidurdusjõul on ülempiir

Kontroller ei saa taotleda piiramatut regeneratiivset voolu. Selle tarkvara- ja riistvarapiirangud kaitsevad akut, mootori mähiseid, juhtmeid ja lülituskomponente. Aku laetuse tase seab veel ühe ülempiiri, sest peaaegu täis akupakis on sissetuleva energia jaoks vähem ruumi.

Tehniline lahendus, milles kasutatakse 300 W püsimagnetiga alalisvoolumootorit, superkondensaatoripanka ja juhitavat laadimisvoolu, näitab, kuidas insenerid loovad pidurduse impulsside jaoks salvestustee, selle asemel et käsitada regenereerimist lihtsa hõõrdpiduri asendusena (madalatel kiirustel tõukeratta regeneratsiooni käsitlev uurimus). Superkondensaatorid suudavad lühikesi suure vooluga impulsse tõhusalt neelata ja vabastada seejärel selle energia järgmise kiirenduse ajal.

Tulemuseks on kontrollitud elektriline takistus. Mootor ei lae akut võluväel uuesti täis. See muudab osa tõukeratta liikumisest elektriks ning kontroller otsustab, kui suur osa sellest muundamisest on ohutu ja kasulik.

Kuidas regeneratiivpidurdus mõjutab sõiduulatust

Tavalisel linnasõidul suurendab regeneratiivpidurdus sõiduulatust tagasihoidlikult. Ühes lühikeses linnasõidu näites hinnati lisasõiduulatuseks umbes 1,7% ehk konkreetses olukorras ligikaudu 0,5 km või 0,25 miili. Üldisemad insenertehnilised juhised paigutavad tavapärase linnasõidu võidu madalatesse ühekohalistesse protsentidesse, sageli umbes 2–5% (insenertehnilised juhised tõukerataste regeneratiivpidurduse kohta). Teiste mõjutegurite praktilise selgituse leiate artiklist kuidas elektritõukeratta sõiduulatust arvutatakse ja suurendatakse.

Kontrollitud katsetes võib taastatud energia osakaal olla suurem. Ühe tõukeratta mõõtmine näitas 15% taastumist, samas kui teises uuringus teatati 20% brutotõhususe kasvust. Need tulemused kirjeldavad valitud töötingimusi, mitte garanteeritud kasu igapäevasel sõitmisel. Katsekiirus, pidurduse kestus, sõitja mass, salvestusseadmed ja marsruudi kuju võivad võimaldada taastada rohkem energiat kui muutlikul linnasõidul.

Miks on tegelik tulemus väiksem

Linnapeatus annab mootorile elektri tootmiseks vaid lühikese aja. Sõitja võib gaasi vabastada, rakendada hetkeks elektroonilist pidurdust ja lõpetada peatuse seejärel hõõrdpiduriga. Kiiruse vähenedes tekitab mootor vähem kasulikku generaatoripinget, mistõttu taastatav energia väheneb kiiresti.

Tõukeratas peab kulutama energiat ka varasema kiiruse taastamiseks. Regenereerimine taastab osa pidurdamisel kaotatud liikumisenergiast, kuid õhutakistus, rehvide veeretakistus, jõuülekande kaod, kiirendamine ja aku laadimiskaod vähendavad endiselt puhaskasu.

Simulatsioon, milles tõukeratta kiirust vähendati 45 km/h-lt 20 km/h-le, arvutas selle konkreetse sündmuse korral taastatud energiaks kuni 35% tõukeratta kogu kineetilisest energiast ehk 43% algse ja lõpliku kineetilise energia erinevusest (2014. aasta regeneratiivpidurduse simulatsioon). Need protsendid kehtivad ühe pidurduse, mitte kogu sõidu kohta.

Tabel ühendab tehnilised sõiduulatuse suunised, kontrollitud mõõtmised ja simulatsioonitulemused. Eraldi kontrolleriuuringus mõõdeti kiiruskontrolleri-põhise võrdlustasemega võrreldes 4,066% maksimaalset läbisõidu paranemist (regeneratiivpidurduse kontrolleriuuring).

Kasutage marsruudi planeerimisel regenereerimist väikese sõiduulatuse lisana. See võib jätta pendelrändajale veidi rohkem laengut, kuid ei korva ebapiisava akumahuga tõukeratta valimist.

Kus regeneratiivpidurdus märkamatult toimimast lakkab

Täis aku, külma hommiku või pika laskumise korral ei pruugi pidurihoob tunduda samasugune nagu eile. See muutus ei tähenda tingimata riket. Regeneratiivpidurdus sõltub sellest, kas akul, mootoril ja kontrolleril on sel hetkel elektrienergia vastuvõtmiseks ruumi.

Probleeme tekitavad kaks levinud eeldust. Regenereerimine ei kõrvalda piduriklotside kulumist ega suuda iga laskumist iseseisvalt kontrollida. Mootor saab pidurdusmomenti pakkuda ainult seni, kuni kontroller seda lubab ja aku suudab tekkiva laengu vastu võtta.

Hõõrdpidurid tegelevad endiselt viimase väikese kiirusega faasi, hädapidurdamise ja olukordadega, kus mootorpidurdus on vähendatud või pole saadaval. Regenereerimine võib sobiva aeglustamise korral vähendada mehaaniliste pidurite kasutamist, kuid klotsid, kettad, trossid ja hüdraulilised osad vajavad endiselt kontrolli ja hooldust.

Aku piirangud on esikohal

Peaaegu 100% laetustasemega aku võib täiendava regeneratiivse sisendi tagasi lükata, sest laadimisruumi on vähe. Kontroller võib regenereerimist vähendada või välja lülitada, kuni akus on taas rohkem energiat mahutavat ruumi.

Temperatuur seab veel ühe piirangu. Külmade elementide sisetakistus on suurem, mistõttu võib akuhaldussüsteem laadimisvoolu piirata isegi siis, kui sõitja soovib elektroonilist pidurdamist. Mootori takistus võib siis tunduda nõrgem või ebaühtlasem.

Kontroller jälgib ka voolu ja temperatuuri. See võib aku, mootori mähiste või jõuelektroonika kaitsmiseks regenereerimist vähendada. Pärast nõudlikku tõusu või pikaajalist suurt koormust võib kuumus vallandada sama kaitse.

Kuidas pikk laskumine tundub

Pika laskumise ajal suunab tõukeratta raskus pidevalt süsteemi energiat juurde. Regenereerimine võib osal laskumisest pakkuda kasulikku takistust, kuid ei suuda seda energiat lõputult neelata. Kui aku läheneb laadimispiirile, kandub suurem osa pidurdustööst hõõrdpiduritele.

Muutus võib tunduda järsk, kui eeldad, et hoob toimib alati ühtemoodi. Pane tähele järgmisi märke:

• Nõrk aeglustus: Hoob tekitab tavapärasest väiksema mootoritakistuse.
• Äkiline klõps: Kontroller või piduriandur võib režiimi muuta.
• Täis aku korral puuduv märgatav regeneratiivpidurdus: Akul ei pruugi olla laadimisvaru.
• Sõltuvus hõõrdpidurist: Mehaaniline pidur muutub järskudel või pikkadel laskumistel olulisemaks.

Ohutusreegel: Ära kunagi käsitle regeneratiivpidurdust ainsa süsteemina, mis suudab tõukeratta peatada.

Seadista enne laskumist kontrollitud kiirus, hoia mõlemad pidurisüsteemid töökorras ning arvesta, et regeneratiivpidurdus võib nõrgeneda, kui aku, temperatuur, kiirus või kontroller jõuab oma tööpiirini.

Sõitja seadistused ja harjumused regeneratiivpidurduse maksimeerimiseks

Kõige tõhusam lähenemisviis ei ole valida tugevaimat seadistust ja pidurdada hilja. Selle asemel tuleks saavutada sujuv ja mõõdukas aeglustus, kui mootor pöörleb veel piisavalt kiiresti, et tekitada kasulikku pinget.

Alusta gaasi vabastamisega kulgemisest

Tasasel teel vabasta gaas varakult, kui näed ees punast foorituld, ülekäigurada või pööret. Kontroller võib rakendada kerget elektroonilist takistust juba enne pidurihoova puudutamist. See annab mootorile rohkem aega energia talletamiseks ja aitab vältida viimasel hetkel järsku hõõrdpiduriga pidurdamist.

Sujuv gaasi vabastamine hoiab tõukeratta samuti stabiilsena. Tugev elektrooniline pidurdus võib tunduda järsk, eriti märjal teekattemärgistusel, lahtisel kruusal või libedal metallkattel. Tugevam ei ole automaatselt tõhusam, kui see sunnib sõitjat korrigeerima, libisema või süsteemi kohe mehaanilise piduriga üle võtma.

Seadista režiim vastavalt teekattele

Rakendusega ühendatud tõukerattad võivad pakkuda selliseid seadistusi nagu Eco, Normal või Strong. Alusta mõõdukast tasemest ja kohanda seda alles pärast tõukeratta katsetamist vaiksel ja kuival marsruudil. Kõrge seadistus võib puhtal langusel muuta tõukeratta stabiilseks, kuid vähese haarduvusega pindadel võib see tunduda järsk.

Pidurihoova järkjärguline vajutamine annab kontrollerile aega kohandada pidurdusjõudu ratta kiirusega. Järsk tõmme võib aktiveerida hõõrdpidurisüsteemi enne, kui mootor on aeglustamisest saadavat energiat maksimaalselt ära kasutanud.

Külm ilm nõuab veidi planeerimist. Hoia tõukeratast võimaluse korral siseruumides, väldi allamäge sõidu alustamist täiesti täis akuga ning kasuta aku tavapäraste töötingimusteni viimiseks lühikest ja rahulikku sõitu, selle asemel et kohe tugevat regeneratiivpidurdust nõuda.

Juhtraua kontrollnimekiri

• Vaata ette: Vabasta gaas kohe, kui peatumisvajadus on etteaimatav.
• Pidurda sujuvalt: Vajuta pidurihooba järk-järgult, mitte ära tõmba seda järsult.
• Vali mõõdukas regeneratiivpidurdus: Katseta seadistust esmalt kuival ja hea haarduvusega teekattel.
• Kontrolli laadimisvaru: Ära eelda, et täiesti täis aku korral töötab regeneratiivpidurdus täisvõimsusel.
• Arvestage teekattega: Vähendage elektroonilise pidurduse tugevust, kui haarduvus on ebakindel.

Need harjumused ei muuda linnasõidutõukeratast iselaadivaks sõidukiks. Küll aga muudavad need saadaoleva energiataastuse sujuvamaks ja korratavamaks.

Kuidas päris tõukerattabrändid energia tagastamist käsitlevad

Tõukerattaperekondadel on sageli sama aluseks olev mootori-generaatori põhimõte, kuid nende juhtimisseadised võivad tunduda väga erinevad. Xiaomi ja Segway-Nineboti algtaseme linnasõidumudelid hoiavad energia tagastamise tavaliselt nõrgana ja seovad selle tihedalt pidurikangiga. Omanik võib tunda ainult kerget tõmmet, sest säte on fikseeritud või pakub vähe reguleerimisvõimalusi.

Dualtroni keskklassi mudelid pakuvad P-sätete kaudu tavaliselt mitut energia tagastamise taset. Mõnel mudelil on mootorpidurdus ühendatud ABS-i laadse mootori katkestusega, mis muudab tunnetust ja aitab vältida mootori edasist vedamist pidurdussisendi ajal. Täpsed menüüsildid ja käitumine erinevad mudeliti, seega jääb kasutusjuhend autoriteetseks allikaks.

Vsett ja sarnased jõudlusele suunatud tõukerattad võivad kahe ajamiga masinatel pakkuda üksikasjalikumat seadistamist. Kui mootoreid saab eraldi häälestada, saab sõitja pidurdustunnet esi- ja tagamootori vahel tasakaalustada. See paindlikkus võib juhitavust parandada, kuid annab sõitjale ka rohkem sätteid, millest valesti aru saada.

Mis on kaubamärkidel ühist

Enamik süsteeme ei toimi nagu lihtne valguslüliti. Isegi kui ekraan või menüü näib vähendavat energia tagastamise madalaima tasemeni, võib kontroller kangi tõmbamisel või ohutusjuhtumi korral siiski rakendada väikest mootorpidurduse reaktsiooni. Eesmärk on kontrollitud aeglustumine, mitte tingimata täielik vabaveeremine.

Keerukas pidurdusliides väärib tähelepanu ka laiemas avaliku ohutuse kontekstis. Jõudlusskootri valijad peaksid arvestama, kui kiiresti nad suudavad masinast aru saada ja seda juhtida, kõrvuti laiema aruteluga teemal Iryna Zarutska mõrv ja avalik ohutus.

Lugege enne P-sätete muutmist kasutusjuhendit, katsetage korraga üht muudatust ning vältige teise sõitja seadistuse kopeerimist, kaalumata oma mootori paigutust, rehvide haarduvust, koormust ja tavapäraseid teeolusid.

Aku kasutusiga, hooldus ja suurem pilt

Taastamise pikaajaline väärtus on vähem muljetavaldav kui turunduskeel vihjab, kuid õiges sõidukeskkonnas on see endiselt kasulik. Süsteem suunab osa energiast, mis muidu muutuks pidurikuumuseks, elektrisüsteemi kaudu tagasi. See võib vähendada energiakulu veidi, kuid lisab veel ühe juhtimiskihi, mis peab õigesti toimima.

Korduvad regeneratiivpidurduse sündmused tekitavad akus madala ulatusega laadimisaktiivsust. Need väikesed lisalaadimised on üldiselt vähem koormavad kui suure võimsusega laadimine, kuid iga aku vananeb siiski aja, temperatuuri, laetuse taseme ja kasutamise mõjul. Regeneratiivpidurdus ei taga aku pikka tööiga ning see ei tohiks ajendada sõitjaid igal võimalusel kõige tugevamat seadistust kasutama.

Hooldus on endiselt oluline

Mehaanilised pidurid on endiselt osa pidurisüsteemist. Kontrollige hoova tunnetust, klotse, kettaid ja kinnitusdetaile ning pöörake tähelepanu kriginile, hõõrdumisele või järsku pehmeks muutunud hoovale. Regeneratsioon võib muuta hõõrdpiduri kasutamise sagedust, kuid see ei kõrvalda osi, mis tõukeratta täielikult peatavad.

Püsivara värskendused võivad muuta ka seda, kuidas tootja tasakaalustab pidurdamise sujuvust, voolupiiranguid, termokaitset ja aku laadimisvõimet. Pärast värskendust katsetage tõukeratast väikesel kiirusel ohutus kohas, enne kui liiklusse naasete.

Hoiustamisel hoidke akut eemal äärmuslikest temperatuuridest ja vältige selle pikaks ajaks täiesti täis jätmist. Kaasasolevas hooldusjuhendis soovitatakse mõõdukat laetuse taset, tavaliselt umbes 40% kuni 60%, ning mõõduka temperatuuriga hoiutingimusi (aku tööea hooldusjuhend).

Millal see väärib teie tähelepanu

Regeneratiivpidurdust tasub seadistada, kui sõidate iga päev peatumiste ja kiirendamistega liikluses, läbite mõõdukaid langusi ning teile meeldib kontrollitud mootorpidurduse tunne. Pikal ja tasasel teekonnal, kus on vähe peatusi ning süsteemil on vähe liikumisenergiat taastada, on selle tähtsus väiksem.

Hoidke prioriteedid selles järjekorras:

1. Rehvide seisukord ja rõhk: Haarduvus mõjutab nii elektroonilist kui ka mehaanilist pidurdamist.
2. Pidurite kontroll: Veenduge, et hõõrdpidurisüsteem toimiks ka siis, kui regeneratiivpidurdus pole saadaval.
3. Aku seisukord: Jälgige laadimiskäitumist, temperatuur hoiatusi ja ebatavalisi muutusi sõiduulatuses.
4. Regeneratiivpidurduse seaded: Reguleerige tunnetust alles pärast seda, kui põhiasjad on korras.

Regeneratiivpidurdust on kõige parem käsitleda väikese, kuid tegeliku inseneriväärtusega tõhususvahendina. See võib sõitu parandada, kuid ohutu juhitavus ja terve aku on tähtsamad kui iga võimaliku taastatud energiakoguse maksimeerimine.

Punk Ride LLC pakub elektritõukerattaid ja -jalgrattaid sellistelt kaubamärkidelt nagu ISCOOTER, AOVO, DUOTTS, HITWAY ja ENGWE ning korraldab piirkondlikku täitmist oma USA, Ühendkuningriigi ja Saksamaa tegevuste kaudu. Kui võrdlete töölesõiduks reguleeritava regeneratiivpidurdusega tõukerattaid, külastage Punk Ride LLC-d, et tutvuda saadaolevate mudelite ja sõidulahendustega.