¿Cómo funciona el frenado regenerativo?

Los híbridos y los vehículos totalmente eléctricos crean su propia potencia para la recarga de la batería a través de un proceso conocido como frenado regenerativo (modo regeneración). Hemos explicado qué es el frenado regenerativo y cómo funciona el proceso en términos generales, pero muchas personas están interesadas en los aspectos más profundos de la generación de electricidad. Entienden que en un vehículo híbrido o totalmente eléctrico, la palabra "regenerativo", en términos de frenado regenerativo, significa capturar el impulso del vehículo (energía cinética) y convertirlo en electricidad que recarga (regenera) la batería a bordo a medida que el vehículo se desacelera. abajo y / o parando. Es esta batería cargada la que a su vez alimenta el motor de tracción eléctrica del vehículo. En un vehículo totalmente eléctrico, este motor es la única fuente de locomoción. En un híbrido, el motor funciona en asociación con un motor de combustión interna. Pero ese motor no es solo una fuente de propulsión, también es un generador.

Cualquier motor de imán permanente puede funcionar como motor o generador. En todos los sistemas eléctricos e híbridos, se les llama más precisamente motor / generador (M / G). Pero los tecnológicamente curiosos quieren saber más, y con frecuencia preguntan "¿Cómo y por qué mecanismo o proceso se crea la electricidad?" Es una buena pregunta, así que antes de comenzar a explicar cómo funcionan los M / G y el frenado regenerativo en híbridos y vehículos eléctricos, es importante tener conocimientos básicos sobre cómo se genera la electricidad y cómo funciona un motor / generador. 

Entonces, ¿cómo funciona un motor / generador en un vehículo eléctrico o híbrido??

No importa el diseño del vehículo, debe haber una conexión mecánica entre el M / G y la transmisión. En un vehículo totalmente eléctrico, podría haber un M / G individual en cada rueda o un M / G central conectado al tren de transmisión a través de una caja de cambios. En un híbrido, el motor / generador podría ser un componente individual impulsado por una correa accesoria del motor (al igual que un alternador en un vehículo convencional, así es como funciona el sistema GM BAS), podría ser un panqueque M / G que está atornillado entre el motor y la transmisión (esta es la configuración más común, el Prius, por ejemplo), o podría haber múltiples M / G montados dentro de la transmisión (así es como funcionan los dos modos). En cualquier caso, el M / G debe poder propulsar el vehículo y ser conducido por el vehículo en modo regeneración.

Propulsando el vehículo con el M / G

La mayoría, si no todos, los híbridos y la electricidad utilizan un sistema de control electrónico del acelerador. Cuando se presiona el pedal del acelerador, se envía una señal a la computadora de a bordo, que activa aún más un relé en el controlador que enviará corriente de la batería a través de un inversor / convertidor al M / G haciendo que el vehículo se mueva. Cuanto más se presiona el pedal, más corriente fluye bajo la dirección de un controlador de resistencia variable y más rápido va el vehículo. En un híbrido, dependiendo de la carga, el estado de carga de la batería y el diseño de la transmisión híbrida, un acelerador pesado también activará el motor de combustión interna (ICE) para obtener más potencia. Por el contrario, levantar ligeramente el acelerador disminuirá el flujo de corriente al motor y el vehículo disminuirá la velocidad. Levantarse más o completamente del acelerador hará que la corriente cambie de dirección, moviendo el M / G del modo motor al modo generador, y comience el proceso de frenado regenerativo.

Frenado regenerativo: ralentizar el vehículo y generar electricidad

Esto es realmente de lo que se trata el modo Regen. Con el acelerador electrónico cerrado y el vehículo aún en movimiento, se puede capturar toda su energía cinética para reducir la velocidad del vehículo y recargar la batería. A medida que la computadora a bordo le indica a la batería que deje de enviar electricidad (a través del relé del controlador) y comience a recibirla (a través de un controlador de carga), el M / G simultáneamente deja de recibir electricidad para alimentar el vehículo y comienza a enviar corriente a la batería para cargar.

Recuerde de nuestra discusión sobre el electromagnetismo y la acción del motor / generador: cuando un M / G recibe electricidad, genera energía mecánica, cuando recibe energía mecánica, genera electricidad. Pero, ¿cómo la generación de electricidad ralentiza el vehículo? Fricción. Es el enemigo del movimiento. La armadura del M / G se ralentiza por la fuerza de la corriente inductora en los devanados a medida que pasa sobre los polos opuestos de los imanes en el estator (está constantemente luchando contra el empuje / arrastre de las polaridades opuestas). Es esta fricción magnética la que agota lentamente la energía cinética del vehículo y ayuda a reducir la velocidad..