Test a měření rekuperace – zpětné získávání energie u elektroskútru – KERS :-)

Testování rekuperace u elektroskútru v kopcovitém terénu – přesné měření.

Stále se setkáváme s různými nepodloženými názory typu: „…rekuperace je zbytečná, je zbytečná po rovině, je zbytečná s kopce, rekuperace  je výhodná do města, kde elektroskútru vrátí na semaforech všechnu energii z rozjezdu zpět apod, apod….“.

Tak se na ní podíváme trošku technickým a trošku selským rozumem a nejdříve si změříme rekuperaci v kopcovitém terénu….



 


Pro laiky (odborník tuto část přeskočí rovnou sem )

Obr. 2. Pohled na propojené wattmetry. Správný elektrikář použije nevhodně stejné barvy kablíků... :-) Měření rekuperace elektroskútru.
Pohled na propojené wattmetry. Správný elektrikář stejné barvy  🙂

Jak funguje rekuperace elektromotoru, brzdění motorem (elektromotorem)

Při rekuperaci pracuje pohonný elektromotor jako  generátor a získaná energie se vrací zpět do akumulátorů.
Pokud se zdolává určitý kopec, vykonáváme práci, která se při jízdě dolů opět vrací. Kolik se vrátí záleží na účinnosti resp. ztrátách stroje. Elektromotor pracuje sice s vysokou ale nikdy ne 100% účinností. Při rekuperaci (i při jízdě) pak vznikají dále ztráty valivým odporem, třením, odporem vzduchu atd… Je toho hodně co nám zaručí, že dostaneme zpět vždy pouze menší část energie (o něco málo lépe jsou na tom např. kolejová vozidla) .

Trošku odbočím do jiné výkonové kategorie, ale když zmiňujeme rekuperaci, můžeme ji trošku (dost) v nadsázce připodobnit k systému KERS, u Formule 1. Princip je vlastně úplně stejný, pouze jinak provedený a sloužící k jiným účelům.

KERS (Kinetic Energy Recovery System)

umožňuje využití kinetické energie, která je akumulována a později opět využita. Systém KERS je nejvíce zmiňován v souvislosti s Formulí 1. KERS u Formule 1 slouží ke krátkodobému uchování energie a následnému využití pro krátkodobé zvýšení celkového výkonu souběžným připojením elektromotoru.   

KERS u Formule 1 krátkodobě zvýší rychlost a hodně s nadsázkou KERS u elektroskútru prodlužuje dojezd. Ale opravdu to je trošku v nadsázce. System KERS v podstatě pouze zviditelnil rekuperaci, která je známa od počátku prvních elektromobilů.


Po nainstalování nové řídící jednotky KELLY 48 V s rekuperací, byl jenom krok od přesnějšího změření. A to se uskutečnilo po namontování druhého wattmetru.

Montáž byla provedena jako DEFINITIVNÍ PROVIZORIUM ( a jen doufám, že né… 🙂 )

Řídící jednotka elektroskútru je nastavena tak, že po uvolnění rukojeti začne konstantně brzdit. Brzdící proud se liší podle rychlosti elektroskútru.

Subjektivní dojmy a postřehy při použití rekuperace na konkrétním testovaném elektroskútru. 

  1. Pro aktivaci rekuperace je nutné elektroskútr nejprve rozjet. Zní to sice směšně, ale vysvětlím. Pokud stojí elektroskútr v kopci, nestačí zapnout klíček a upustit brzdu. Tímto stylem se rekuperace neaktivuje a elektroskútr se rozjede bez dodávání energie stejně, jako se starou řídící jednotkou. Je nutné nejprve rukojetí přidat proud a následně rukojeť zcela upustit. 
  2. Tato jednotka má určitou prodlevu mezi přidáním výkonu a aktivací brzdění pomocí rekuperace. Je to cca odhadem necelá 1 vteřina než elektroskútr začne buď akcelerovat nebo brzdit. Není to sice nic zásadního, ale rozhodně je nutné si na to zvyknout (hlavně v provozu).
  3. Ihned po prvním použití rekuperace bylo zřejmé, že i kdyby do akumulátoru nedodala žádnou zásadní energii, tak během sjezdů se akumulátor díky rekuperaci neuvěřitelně  „vzpamatovává“. Nezřídka je během jízdy pod kopcem při nabíjecím proudu cca 5 A (tedy proudu dodávaném zpětně do akumulátoru při brzdění) i 54 Voltů. A to je hodně znát během další jízdy i několik set metrů. Akumulátor má zkrátka delší dobu vyšší napětí. Podobná situace nastává, pokud si akumulátor delší dobu „odpočine“.

Objektivní změření rekuperace v elektroskútru.

Obr. 1. Pohled na zapojení wattmetru. Měření rekuperace elektroskútru.
Pohled na zapojení wattmetru.

Příprava pro přesné měření rekuperace

Na palubní desku byl připojen druhý wattmetr (viz obr) a to tak, že byla zachována polarita napájení a otočena polarita na bočníku. Díky tomu druhý wattmetr začne měřit pouze energii po otočení polarity, tzn. při rekuperačním brzdění a dodávání do akumulátoru. V tu chvíli stávající wattmetr přestane počítat odebíranou energii z akumulátoru a ukazuje odběr proudu nula. Po přidání proudu si wattmetry vymění role. Jednoduché až bych řekl triviální… ale zkrátka přesné, levné a rychlé (nejdelší čas zabralo najít nevhodný kablík pro propojení wattmetrů, pozn. El.). Wattmetry se „rozchází“ o cca 0,2 Voltu, což bereme jako zanedbatelnou chybu měření.

Výsledek měření rekuperace, nebo-li brzdění se zpětným získáváním elektrické energie. 

Obr. 5. Stav wattmetrů po dojezdu (foceno až druhý den za světla). Měření rekuperace elektroskútru.
Stav wattmetrů po dojezdu (foceno až druhý den za světla).

Délka trasy : 13,27 km 
Nastoupaná a sestoupaná výška: 360 m (průměrné stoupání a klesání 5,42 %)
Jízda provedena v nadmořské výšce : 600 až 850 m  (gps občas startovní čáru posune trošku směrem nahoru, ale rozdíly výšek následně sedí)
Styl jízdy: běžný, bez omezování v akceleraci
Počasí : jasno bez deště
Čas zahájení jízdy : 21:00 (noc)
Průměrná rychlost : 29 km/h ( menší průměrná rychlost způsobena pomalejší jízdou v noci, vyhýbáním se dvěma srnkám, kličkováním za zajícem, zastavením a posunutím většího ježka dále od silnice a zastavením a odkopnutím spadlé větve na krajnici (protože se elektroskútr zastaví snáze než auto, tak spadlé větve na silnici odhazuji dost často, pozn. El.) )

Spotřebovaná energie : 480 Wh
Dodaná energie rekuperací : 48 Wh

Ani není třeba nic počítat 🙂 

Rekuperací se vrátilo do akumulátoru rovných 10 % energie



 

Závěr z měření rekuperace elektroskútru

Očekávání bylo tajně o něco vyšší, ale již ze zkušeností víme, že se o moc více zpět do akumulátorů pomocí rekuperace nevrátí. Jízda byla záměrně provedena běžným způsobem a bez omezování akcelerace. Příště se podíváme na jízdu po městě a více po rovině, zda opravdu může brzdění vrátit stejných 10 % jako jízda nahoru a dolů. Osobně myslím, že hodnota zpětně dodané energie bude během dalších jízd spíše trošku nižší. Uvidíme…

Fotografie přípravy měření rekuperace a obrázky z měření



 

Jezdil, měřil, wattmetr provizorně připojil : Elektroskútrista s vydatnou pomocí MF

 

 

Napsat komentář