Je sais que de nombreuses voitures électriques sont capables de convertir l'élan de la voiture en énergie stockée dans des batteries, plutôt que de la convertir en chaleur inutile au niveau des plaquettes de frein. Comment cela marche-t-il? Comment puis-je le mettre en œuvre moi-même?

Vous l'avez probablement déjà et ne le saviez pas. Si vous conduisez un moteur avec un demi-pont ou un pont en H et un PWM ou similaire, vous utilisez le freinage par récupération. Considérons un demi-pont, car pour cette analyse, le moteur ne tournera que dans un sens:

Tout d'abord, considérons le freinage non régénératif. Si la sortie du pont est haute (S1 fermé, S2 ouvert), le moteur accélérera à pleine vitesse. Si le pont est maintenant bas, le moteur ne s'arrêtera pas doucement. Il va claquer à un arrêt, comme si quelqu'un , mais un frein à ce sujet . Pourquoi?

Un moteur peut être modélisé comme une inductance et une source de tension en série. Le couple moteur est proportionnel au courant. La source de tension s'appelle back-EMF , elle est proportionnelle à la vitesse du moteur. C'est pourquoi un moteur consomme plus de courant lorsqu'il est chargé (ou pire, calé): lorsque la vitesse est réduite, le FCEM arrière est diminué et il s'oppose moins à la tension d'alimentation, ce qui entraîne une augmentation du courant. Reprenons notre schéma avec ce modèle, avec des valeurs comme si notre moteur tournait à grande vitesse:

Ce moteur tourne à pleine vitesse. Nous avons un faible courant pour vaincre les frottements dans le moteur, et la contre-FEM est la tension d'alimentation, moins la chute de tension sur R1. Pas beaucoup de courant circule, car la fonction EMF de retour annule la majeure partie de la tension d'alimentation. L1 et R1 ne voient donc que 100 mV. Maintenant, que se passe-t-il lorsque nous basculons le pont vers le bas?

$L_1 / R_1$$ms$$V_{B1}-V_1$$100mV$

Nous avons maintenant un grand courant qui coule dans la direction opposée . Le couple étant proportionnel au courant, au lieu d'appliquer une force douce dans le sens des aiguilles d'une montre, juste assez pour vaincre le frottement, nous appliquons une force forte dans le sens inverse des aiguilles d'une montre et la charge mécanique est rapidement ralentie. Au fur et à mesure que la vitesse du moteur diminue, V1 et, par conséquent, le courant et le couple qui en découle, jusqu'à ce que la charge ne soit plus en rotation.

Où est passée l'énergie? L'énergie cinétique de la charge mécanique est l'énergie. Ça ne peut pas disparaître, non?

$P_{R1} = (9.9A)^2 1\Omega = 98.01W$

Alors, comment puis-je stocker l'énergie au lieu de la convertir en chaleur?

Regardons ce qui se passe un peu après que nous ayons commencé à freiner, mais avant que nous ayons arrêté:

Le moteur a ralenti de manière significative (la tension arrière est de 1V) et le courant a diminué avec elle. Maintenant, que se passe-t-il si nous basculons le pont vers le haut?

$L_1 / R_1$

Alors ne fais pas ça . Tant que nous restons dans cet état, le courant diminue. Donc, nous retournons à l’autre état, avec le pont bas, afin que le back-emf puisse construire le courant de secours. Ensuite, nous commutons à nouveau et en tirons une partie dans la batterie. Répétez, vite.

Si cela ressemble à ce que l’on fait habituellement pour le contrôle de moteur PWM, c’est parce que c’est le cas. C'est pourquoi vous l'avez probablement déjà et que vous ne le saviez pas.

$80\% \cdot 10V = 8V$

$P = I^2 R$

Vous pouvez également ouvrir tous les transistors du pont et le courant de l'inducteur s'éteindra à travers les diodes du pont. Ensuite, ni la contre-force électromagnétique ni la batterie n'auront de chemin pour conduire un courant et le moteur sera en roue libre. Sauf si bien sûr, une force externe accélère le moteur suffisamment pour pousser le filtre à contre-électromagnétique plus haut que la tension d'alimentation. Un véhicule qui descend une colline en est un bon exemple.

Dans tous les autres cas, vous obtenez un freinage par récupération.

conséquence pratique

Vous devez considérer ce que vous ferez avec l'énergie mécanique du moteur. Les batteries peuvent absorber de l'énergie, mais il y a une limite à la quantité et à la vitesse qui varie en fonction du type de batterie. Certaines alimentations (régulateurs de tension linéaires, par exemple) ne peuvent absolument pas absorber d’énergie.

Si vous ne fournissez pas de place pour l'énergie, que ce soit une batterie ou une autre charge dans le circuit, elle ira dans les condensateurs de découplage de l'alimentation. Si vous avez suffisamment d’énergie renvoyée par le moteur et une capacité insuffisante, la tension du rail d’alimentation augmentera jusqu’à ce que quelque chose se casse.

Vous devez concevoir votre circuit pour que cela ne puisse pas arriver. Dans une voiture électrique, il existe des contrôleurs de batterie complexes qui appliquent les freins conventionnels si les batteries ne peuvent plus absorber l'énergie cinétique de la voiture. Vous pouvez également activer une résistance de puissance sur les rails d'alimentation ou configurer votre contrôleur de moteur pour qu'il ralentisse si le freinage est excessif.

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