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請問利用煞車能量使電瓶充電的原理為何?

BMW的5和7系列的少數車款以及Toyota的Prius都有利用煞車能量來回充電瓶的設計
BMW的設計好像是整套電力管理系統,之前的瞭解是不使發電機隨時接上引擎發電,只有在煞車時、需要大量耗電及電力不足時才接上發電機,以減少耗能
但前陣子看到雜誌稱Prius是『利用煞車熱能來發電』,不經十分困惑,如要將煞車產生的熱能轉換為電能且機構要輕巧並不容易,光是如何收集廢熱就很頭大。難道Prius上有史特林引擎?
所以不知道有人瞭解這類系統的原理嗎?BMW和Toyota或Honda的油電車之設計原理是相同的嗎?
BMW那個我猜應該只是改變激磁線圈上的電流來調整平時和煞車時的發電機負載吧。

至於prius, 『利用煞車熱能來發電』?沒聽說過。我只知道他的馬達同時也是發電機,動能回收是靠發電機的負載來吸收動能。
Cloudy Shiau wrote:
但前陣子看到雜誌稱Prius是『利用煞車熱能來發電』,不經十分困惑,如要將煞車產生的熱能轉換為電能且機構要輕巧並不容易,光是如何收集廢熱就很頭大。難道Prius上有史特林引擎?


應該是雜誌寫錯了,PRIUS不是利用煞車來發電,而是利用車輛滑行的動能來充電,原理就跟樓上說的一樣,輪胎連接變速箱、變速箱連接發電機,利用車輛滑行的時候帶動發電機,自然就可以回充電力了。
跟台電的發電廠 , 原理是一樣的...

燒煤碳轉動渦輪 , 渦輪藉電磁原理產生電力 ..

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PRIUS不是利用煞車來發電,而是利用車輛滑行的動能來充電
--> 那這樣 不是 平時 就在消耗 能量 ? 如同 電動腳踏車馬達轉輪胎 , 但是 同時如果回收 輪胎轉動"發的電"
還是會對輪胎有損失 , 雖然發電機可能消耗比較小 .

還有 能否利用車水箱 被引擎加熱 -> 蒸汽 ( 推動發電機) -> 冷卻 -> 水箱
方式來增加發電 ?
andy2000a wrote:
PRIUS不是利用煞車來發電,而是利用車輛滑行的動能來充電
--> 那這樣 不是 平時 就在消耗 能量 ? 如同 電動腳踏車馬達轉輪胎 , 但是 同時如果回收 輪胎轉動"發的電"
還是會對輪胎有損失 , 雖然發電機可能消耗比較小 .


可能我對滑行的說法不夠精準,滑行的意思是當你鬆油門,當車輛以慣性往前進的時候,叫做滑行,不是當你踩油門,動力系統做功去驅使車輛前進的"滑行"。

簡單一點解釋,就是假設當車速達到50km/hr的時候,看到前方300m亮了紅燈,這時多數的人的作法是鬆油門,所以車輛會以50km/hr進行"滑行",車輛慣性會漸漸的被輪胎摩擦力、風阻給抵銷掉,在一般四行程引擎下,引擎的進氣閥會關掉,但引擎仍會適度的供油以維持引擎運轉,但油電混合車,除了引擎熄火以外,會把車輛慣性拿來當成能源再生的方式,因此油電混合車的滑行距離會比使用一般引擎的車輛來得短,但基本上滑行的距離都還算足夠。

andy2000a wrote:
還有 能否利用車水箱 被引擎加熱 -> 蒸汽 ( 推動發電機) -> 冷卻 -> 水箱
方式來增加發電 ?

理論上當然是可行的,因為四行程引擎熱效率不彰,很多的能量都釋放到大氣之中,但既然是用一般引擎驅動車輛,拿熱量換電量好像沒什麼意義,而到了油電車,基本上就是希望引擎能隨時運作在最大效率,如果用引擎熱量去發電,不就代表引擎要一直運作,那好像也失去油電車的意義了。

其實改善一般自然進氣引擎的熱效率,大部分車廠採用的方式都是裝渦輪,利用排氣的能量帶動葉片,提供更大的進氣壓力,進而改善引擎熱效率,但需要強化的部份不少,會造成成本增加的效益不如效率提升,但柴油引擎就比較沒有這種困擾,所以今天幾乎所有車用的柴油引擎才會有渦輪的原因。
jiuanwenbaobai wrote:
跟台電的發電廠 , 原理是一樣的...

燒煤碳轉動渦輪 , 渦輪藉電磁原理產生電力 ..


藉您的說法再來引申一下:

燃煤的, 或是核能的電廠,
它們的後端設備是差不多的,
就是把前端設備產生的熱能用來燒水,
鍋爐中的水被煮開了就產生蒸氣,
高壓蒸氣被用來吹動蒸氣渦輪機(steam turbine)的扇葉使其旋轉,
轉動的渦輪機與發電機同軸, 就可以讓發電機來運轉發電.

燃油或天然氣的電廠則是使用燃氣渦輪機(gas turbine),
將空氣壓縮後混合燃料點燃爆發產生強大氣流來推動渦輪扇葉.

以上兩種方式都是單循環, 廢熱利用不到就排掉了, 熱效率都低於50%.
為了改進熱效率, 就有了雙循環(combined cycle)的電廠設計,
就是將 gas turbine 發電之後的廢熱收集起來, 再用來燒水產生蒸氣,
然後將蒸氣用來推動另一部 steam turbine , 再發一次電,
這樣設計的電廠, 可以將熱效率提高到60%以上.
在北歐與東歐還有將 steam turbine 利用完的廢熱再收集起來,
將它提供給電廠附近的家庭與工廠作暖氣或是其它工業用途的能源,
這種設計的電廠更可以將熱效率提高到85%.

電廠的種種提升燃料使用效率的做法, 就跟油電混合車有著異曲同工之妙.
後者則是藉著回收動能儲存為電能以供再行駛之所需.
andy2000a wrote:
還有 能否利用車水箱 被引擎加熱 -> 蒸汽 ( 推動發電機) -> 冷卻 -> 水箱
方式來增加發電 ?

你說的東西,BMW曾經出過概念車,但它的引擎廢熱不只是拿來發電,還可以拿來推動車輪,只是這東西一直沒進入量產。蒸汽機的溫度很高、壓力很大,所以非常的重/貴。不見得划算。

上一次能源危機時美國就曾經有一陣子流行蒸氣動力的汽車,超安靜,效率也非常的高,加速也很快,只是車子很貴。但石油價格回穩以後這類車子就消失了。
在車輛上如果希望使用引擎廢熱,運用蒸氣作為熱能載體可能不太理想,因為即使渦輪可以輕量小型化,但傳輸蒸氣並不容易。利用溫差驅動的方式可以考慮運用史特林引擎。在這個節能時代,有些設計又回過頭來考慮這種幾乎要進入歷史的引擎。只是不知道實際設計上會有何問題?目前這種可直接利用溫差轉換為轉動的史特林引擎,已經應用在潛水艇、太陽能發電廠(不是太陽能光電板的)、發電機、冷凍機、、上。前陣子還聽說希望能用在電腦中利用cpu的熱量驅動風扇,來冷卻電腦,如果加以發展應該還有蠻多可想的!至於直接當作汽車引擎,當年就無法實用化了,雖然效率好像比otto引擎高,但是有很多問題無法解決。
筆者說的
應該是電動車 才會用到的功能 電動車的驅動 主要是靠馬達產生的
這幾年無刷馬達的技術愈來越成熟 所以只要加入控制系統就可以
加入充電的功能 在成本考量上並不會增加太多 只需要增加電子零件而以
目前台鐵的新型電車 也有電磁煞車的功能

既然以馬達當動力 直接把電能轉換成動能 當然可以把動能相反的變回電能
其實 傳統的的煞車方式 是很浪費能量的一件事 因為沒有儲存到任何能量
以電動車的 觀點來說 煞車就是將 把馬達當成發電機來用 如果發電量越大
當然煞車效果越明顯 只要控制發電量就可以控制煞車的力道 有點像是引擎煞車的效果

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