GERİ KAZANIMLI FREN SİSTEMİ "REGENERATIVE ENERGY" REGEN ENERGY REJENERATİF ENERJİ

Transkript

1 GERİ KAZANIMLI FREN SİSTEMİ "REGENERATIVE ENERGY" REGEN ENERGY REJENERATİF ENERJİ

2 Frenleme mesafesi; taşıtın hızına, yüküne, yol ve lastik durumuna, frenlerin durumuna ve fren zayıflamasına bağlıdır. Hareket eden bir taşıtın frenlenmesi süresince taşıtın kinetik ve potansiyel enerjileri frenlerdeki sürtünmelerden dolayı termal enerjiye çevrilir. 1 hızından 2 hızına yavaşlayan bir taşıt için frenleme enerjisi E f ; E f = (1/2).m.( ) + (1/2).I.( ) [Nm] şeklindedir. Burada; I : Dönen parçaların kütle atalet momenti, [kgm 2 ] m : Taşıtın kütlesi, [kg] 1 : Taşıtın ilk hızı, [m/s] 2 : Taşıtın son hızı, [m/s] 1 : Frenleme başlangıcında dönen parçaların açısal hızı, [1/s] 2 : Frenleme sonunda dönen parçaların açısal hızı, [1/s] Eğer taşıt frenleme sonucunda duruyorsa 2 = 2 = 0 olacak ve denklem aşağıdaki şekle dönüşecektir. E (1/2).m. (1/2).I. [Nm] 2 2 f 1 1 AD, Doktora Tezi

3 1 = 1 /r 1 olduğu hatırlanırsa; E (1/2).m.[1 I/(m.r )]. (1/2).m.k f 1 1 şeklinde yazılabilir. Burada; k : Dönen kütleler için düzeltme faktörü [k 1+ I/(m.r 2 )] r : Dinamik lastik yarıçapı, m Binek otomobilleri için k yüksek viteslerde 1,05 ile 1,15, düşük viteslerde 1,3 ile 1,5 arasında bir değer olarak alınır. Kamyonlar için yüksek viteslerde 1,03 ile 1,06, düşük viteslerde 1,25 ile 1,6 arasında bir değerdir [87]. AD, Doktora Tezi

4 Eğer taşıt yavaşlayarak yokuş aşağı iniyorsa, disk ve balata ikilisi hem potansiyel hem de kinetik enerjiyi ısı enerjisine dönüştürecektir [Şekil A1]. Bu durum için enerjinin korunumu kanunu yazılacak olursa; E m.g.h 1/2.k.m.( ) [Nm] 2 2 f 1 2 Sabit hızda sürekli frenleme için (yani yokuş aşağı sabit hızla iniş) denklem (A.9) da 1 = 2 olarak alınırsa; E f m.g.h [Nm] şekline dönüşür. Burada; g: Yerçekimi ivmesini, [m/s 2 ] h: Yüksekliği, [m] ifade eder. Şekil A1: Eğimli yolda kinetik ve potansiyel enerji AD, Doktora Tezi

5 Statik Kütle Dağılımı 2500 libre = 2500 pound = 1133 kg 1 pound = 1 lb = 0,454 kg

6 Frenlemede Kütle Transferi Örnekteki transfer oranı %74 dür. Normalde olması gereken %60.

7 Regenerative Breaking - Overview Energy Flow: Acceleration Speed of Vehicle K e =½ * M * V 2 Batteries Motor Kinetic Energy Energy Flow: Traditional Braking Heat Loss Brakes Kinetic Energy Energy Flow: Regenerative Braking Batteries Motor Kinetic Energy

8

9

10 sites.lafayette.edu

11 Geri Kazanımlı Frenleme (Regenerative Braking) Elektrik motoru generatör olarak çalışarak frenleme yaparken elektrik enerjisini geri kazanabilir. Yokuş aşağı s r ş ve hız sınırı olan durumlarda etkilidir. Enerjinin izlediği yol: tekerlekler mekanik sistem elektrik makinesi güç elektroniği devresi batarya Bataryayı y ksek verimli şarj etmek sorunludur. Aradaki g ç elektroniği sisteminin y kseltici olarak (boost) çalışabilmesi gereklidir. Özgür ÜSTÜN, Elektrikli Otomobiller, İstanbul Teknik Üniversitesi

12 Hoon Yeo, Donghyun Kim, Sungho Hwang, Hyunsoo Kim; Regenerative Braking Algorithm For a HEV with CVT Ratio Control During Deceleration Introduction Generator Motor Transmission IC Engine + - Regenerative Braking Battery

13 Hoon Yeo, Donghyun Kim, Sungho Hwang, Hyunsoo Kim; Regenerative Braking Algorithm For a HEV with CVT Ratio Control During Deceleration Traction and Braking Energy Consumption EPA 75 Urban Austr. Urban ECE-15 Japan 1015 New York City Traction energy KJ Total Per km Braking energy KJ Total Per km. Percentage of braking energy to total traction energy (%)

14 Hoon Yeo, Donghyun Kim, Sungho Hwang, Hyunsoo Kim; Regenerative Braking Algorithm For a HEV with CVT Ratio Control During Deceleration REGEN BRAKING + FRICTION BRAKING the regenerative braking force is not large enough to cover the required braking force the regenerative braking can not be used for many reasons such as high state of charge or high temperature of the battery to increase the battery life

15 Hoon Yeo, Donghyun Kim, Sungho Hwang, Hyunsoo Kim; Regenerative Braking Algorithm For a HEV with CVT Ratio Control During Deceleration Hybrid Electric Vehicle Pedal REGEN Hydraulic Module Motor & Generator Inverter + - Battery Engine MCU BCU HEV-ECU

16 HYDRAULIC ENERGY STORAGE SYSTEM Chris Mi, M. Abul Masrur, David Wenzhong Gao, Hybrid Electric Vehicles - Principles And Applications With Practical Perspectives, ISBN , 2011.

17 Hoon Yeo, Donghyun Kim, Sungho Hwang, Hyunsoo Kim; Regenerative Braking Algorithm For a HEV with CVT Ratio Control During Deceleration Regenerative Braking Hydraulic Module P BCU PHPL Accumulator ON_OFF switch Pump s P Master cylinder Vacuum boos ter Proportional reducing valve Relie f valve Motor Power pack S troke simulator HEV - ECU Front wheel cylinder Rear wheel cylinder