Turbo equivalente em motores elétricos

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Existe alguma coisa funcionalmente equivalente a um turbo para motores elétricos?

Obviamente, não estou pedindo algo que reutilize os gases de escape para forçar mais ar, porque não há gases de escape nem a necessidade de ar.

O que eu estou perguntando é se há algo que pode usar "desperdício de energia" para dar um impulso de potência imediato a um motor elétrico, que é o que o turbo de motores a combustão faz, em termos funcionais.

sergiol
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Você está falando de um veículo totalmente elétrico?
JPhi1618
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"força de saída para reutilizá-lo como entrada", bem, um turbo usa energia desperdiçada de gás de exaustão (que não é a saída do nosso sistema) e, portanto, para veículos elétricos, não sei qual seria o equivalente analógico.
chilljeet
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Não sei exatamente o que você está tentando perguntar. A indução forçada melhora a eficiência e a potência do motor, permitindo que mais ar e combustível reajam com pressões mais altas. O fato de que a indução forçada é alimentada pela pressão do gás de escape é relativamente menor em comparação com isso - ela apenas contribui para um dispositivo mais simples e mais barato. Em um motor elétrico, não há muito de ambos - a eficiência do drive é muito alta (e, na prática, impulsionada pela economia), e o único desperdício é uma pequena quantidade de calor em comparação com os motores a combustão. As baterias são uma questão diferente, no entanto: P
Luaan
1
seria um sistema terrivelmente projetado, mas ... se você tivesse motores de indução que ainda não tivessem capacitores para melhorar o fator de potência, você poderia ver uma melhoria na eficiência energética ao adicionar capacitância ao sistema (embora duvido que isso ter um efeito no poder máximo)
costrom
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O 'aumento imediato de potência' seria mais análogo a um 'jato de água' nitroso pressurizado do que um 'turbo'. Compressores de entrada acionados por escape sofrem de turbo lag .
Jeeped 01 de

Respostas:

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O "pegue um pouco da força de saída para reutilizá-lo como entrada" pode ser interpretado como uma frenagem regenerativa, mas as grandes diferenças são:

  1. A frenagem regenerativa retira o poder das rodas enquanto o turbo retira energia do motor, que seria desperdiçado de outra forma.
  2. O poder do turbo aumenta a potência normal do motor, enquanto a potência da frenagem regenerativa vai para o armazenamento a ser usado pelo motor normalmente sem qualquer aumento de desempenho.

Se você vir um turbo como potência suplementar à potência máxima do motor, veria os supercapacitores como algo próximo também. Os supercapacitores podem fornecer uma alta corrente ao motor (portanto, alta potência) que as baterias não podem fornecer por um curto período de tempo, tornando o carro mais rápido por um curto período (mais semelhante ao que uma injeção de óxido nitroso faria) à custa de superaquecimento, diminuição da eficiência e redução da vida útil do motor elétrico.

Gabriel Diego
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Em um híbrido (Toyota-style drivetrain), usar o motor de combustão e o motor elétrico ao mesmo tempo para obter a aceleração máxima é um aumento de desempenho apenas com o uso do próprio motor de combustão. A menos que seja um plug-in híbrido, toda a energia elétrica deve vir do motor de combustão, de modo que a frenagem regenerativa indiretamente proporciona, pelo menos, um aumento de desempenho de curto prazo.
Monty Harder
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"O poder do turbo aumenta a potência normal do motor" - isso não é realmente correto. Em vez disso, o turbo apenas torna o próprio motor capaz de fornecer mais potência. Ele faz isso sem consumir qualquer combustível ou outros recursos, portanto, isso não é semelhante ao que um supercapacitor poderia fazer (que preferiria ser um análogo ao pós-combustor de um motor a jato).
leftaroundabout
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@leftaroundabout Isso não é verdade. O poder extra que um turbo proporciona sempre tem custo de algum consumo extra de combustível comparado ao mesmo motor e mesmo deslocamento sem turbo. A principal diferença é que, em um motor turbo, essa potência extra geralmente vem mais eficientemente do que um aumento equivalente de potência, aumentando o deslocamento do motor.
Gabriel Diego
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@MontyHarder. A pergunta original era sobre motores elétricos completos. Nos motores híbridos, concordo que este é o efeito prático.
Gabriel Diego
@gabrieldiego: “energia extra ... vem ao custo de algum consumo extra de combustível” é uma tautologia. Poder significa energia traduzida por tempo ; com qualquer eficiência, o aumento da potência sempre aumenta a demanda de recursos. Apenas, como você diz, aumentar a potência do motor usando um turbo realmente melhora a eficiência, ao contrário de aumentá-lo com o deslocamento adicional.
leftaroundabout
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frenagem regenerativa

Esta pergunta e resposta sobre o assunto tem algumas informações muito boas nele também a resposta revela um paradoxo matemático com frenagem regenerativa

Este Q & A é um pouco fora de seu tópico, mas tem migalhas de pão em relação à recaptura de energia perdida através de um turbo para carregar uma massa e recuperação de energia cinética através da frenagem na Fórmula 1.

DucatiKiller
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Eu acho que esta é uma ótima interpretação da questão. Um motor elétrico é amarrado diretamente à roda, então não há realmente nenhum "resíduo" poderia ser capturado. Acho que reutilizando o momento em que os motores colocados no carro é o mais próximo possível do OP.
JPhi1618
Eu acho que essa é a interpretação ERRADA da questão. Eu já sabia o que é a frenagem regenerativa, e o que eu quis dizer com a minha pergunta é pegar uma parte da saída e reutilizá-la como entrada para dar um IMPULSO IMEDIATO . Isso é o que um turbo faz, em termos práticos.
sergiol
Downvotes funcionam melhor que comentários. Ame sua paixão.
DucatiKiller
@sergiol Você mudou a interpretação da questão (que já dá lugar a várias interpretações). Se alguém não entendeu do jeito que você quis dizer, você não precisa usar maiúsculas e texto em negrito para apontar porque isso parece falta de educação e falta de educação.
Gabriel Diego
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É tudo de bom. É a paixão dele pela verdade. Compreendo. Dito isto, nós realmente tentamos ser diferentes das guerras das chamas. @sergiol Eu respeito totalmente a sua opinião. Foi minha interpretação quando ninguém respondeu à sua pergunta. Eu acho que a resposta de Gabriel é certamente melhor de um alinhamento de desempenho com a sua pergunta. Do ponto de vista da colheita, achei que a minha resposta estava certa dessa perspectiva. Felicidades para você, aplausos à paixão e bem-vindo ao site de mecânica, se eu já não disse isso para você no passado.
DucatiKiller
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Não, não há equivalente. Um turbo é usado porque os motores de combustão são inerentemente ineficientes: eles convertem energia química em energia mecânica, usando um desvio desajeitado por meio do calor . Infelizmente, o calor é praticamente o pior meio possível de armazenar energia: pelas leis da termodinâmica, você só pode convertê-lo em outras formas de energia se também aumentar a entropia. Se você faz a física, você descobre que a eficiência máxima é a eficiência de Carnot

η = 1 - T C / T H

onde T C e T H são os pontos frios e quentes da temperatura do ciclo do motor, ou seja, o ar circundante versus a temperatura de combustão. Note-se que a fracção se aproxima de zero como T H sobe * , isto é, a perda pode ser feita muito pequena, permitindo que a combustão acontecer a alta temperatura. Mas você não pode tornar a temperatura infinitamente alta e, portanto, alguma energia é inevitavelmente perdida.

Você pode considerar o turbo como um dispositivo que recupera parte da energia perdida ou, mais precisamente, você pode apenas vê-lo como um meio de aumentar a pressão de operação e, assim, a temperatura e, assim, reduzir um pouco a perda. De qualquer forma, um turbo é apenas um meio de resolver o problema de que um motor de combustão não é eficiente . (Na prática, você não encontrará nenhum mecanismo com eficiência melhor que 30%.)

Não há necessidade de fazer isso para um motor elétrico - porque eles são eficientes! Eles convertem energia elétrica em mecânica através de campos magnéticos, e esse processo é muito melhor controlado. Você pode se aproximar de 100% de eficiência sem precisar ter qualquer temperatura ou aproximar-se do infinito.
Claro, existem algumas pequenas perdas na resistividade elétrica dos enrolamentos de cobre, nas correntes parasitas e no atrito do rolamento, mas elas podem ser muito pequenas devido ao design de precisão.

Se alguma coisa, pode fazer sentido procurar um turbo-análogo para baterias , porque estas são realmente a parte fraca de um carro elétrico, em termos de eficiência. Talvez faça sentido acrescentar algum tipo de recuperação de calor a estes.


* No caso de você observar que a perda também desaparece se T C torna-se nula : correto, mas não há muito você pode fazer sobre T C . O resfriamento do ar abaixo da temperatura ambiente exigiria uma geladeira gigante, o que, é claro, no geral, desperdiçaria ainda mais energia. Resfriamento após um supercharger faz sentido, porque a temperatura já é maior do que o ambiente aqui, ou seja, isso pode ser feito passivamente.

No final, “recuperar energia residual” é discutível: você pode sempre considerar o motor e o turbo juntos como um motor termodinâmico, e sua eficiência total não pode ser melhor do que a Carnot.

leftaroundabout
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1
Nice resposta ...... +1
DucatiKiller
Eu tenho que elogiar todo o esforço para a descrição técnica que você colocou na resposta. A questão era muito mais simples do que isso, porém, o OP só queria saber o equivalente prático, algo que se sentiria no pedal (e quando recarregar / recarregar).
Gabriel Diego
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@gabrieldiego A pergunta não parece tão específica quanto a maneira como você a lê. Esta resposta do "não" é uma resposta melhor. A frenagem regenerativa está coletando energia quando está desacelerando. Um turbo está usando energia residual quando o motor está dirigindo o veículo.
HandyHowie
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Eu acho que você pode adicionar números aproximados: motor a gás típico opera com eficiência de 20%, motor elétrico típico em 90%. Isso, à primeira vista, mostra quão pouca energia resta para reutilização.
Agent_L
Será que um turbo realmente melhora a eficiência de um motor, ou simplesmente aumenta sua potência de pico (o que pode, por sua vez, permitir o uso de um motor menor, que seria mais eficiente ao fornecer menores demandas de energia)?
supercat
4

Você pode capturar o calor do motor elétrico e convertê-lo em mais energia usando um dispositivo termoelétrico. Pesquisa da Universidade da Flórida

Mobius
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Soa interessante. Eu seria ótimo se você pudesse adicionar o título completo do artigo e uma citação que chegue à essência dele no caso de esse link morrer no futuro.
JPhi1618
6
Isso é de fato muito interessante, mas esse projeto supostamente captura o calor residual dos motores de combustão . Um motor elétrico produz muito, muito menos calor desperdiçado e, em particular, a uma temperatura muito inferior, portanto, quase não há energia que você possa capturar aqui. Se alguma coisa, pode fazer sentido capturar o calor residual das baterias .
leftaroundabout
2

Existem algumas boas respostas aqui que cobrem completamente o tópico. Uma coisa que não foi mencionada, no entanto, é o KERS - sistemas de recuperação de energia cinética. Efetivamente você tem uma grande massa (volante) que gira quando o veículo está em movimento. Geralmente sob freios ou vac (sem acelerador), o sistema propulsor alimenta energia neste volante. Quando necessário, o volante então engata através de uma embreagem e pode alimentar a energia de volta para a transmissão.

Embora não seja estritamente uma tecnologia EV (e, na verdade, não tenho certeza se algum EV usa KERS), é outro caminho possível.

Aaron Lavers
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O KERS é apenas uma implementação particular da frenagem regenerativa, mencionada pelo DucatiKiller. E metade da sua resposta nem se aplica aqui, já que o motor elétrico não tem um modo de operação "sem aceleração".
Agent_L
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Não, o motor não, no entanto, o controlador certamente tem um estado de equilíbrio na maioria dos aspectos.
Aaron Lavers 01 de
Além disso, aqui está um pedido de KERS em um EV. hybridcars.com/kers-equipped-twizy-ev-concept e uma empresa que vende componentes kerstech.com e um Intech pdf que em parte discute outra implementação. cdn.intechopen.com/pdfs-wm/41416.pdf Então sim, isso se aplica um pouco aqui. Para estes sistemas operarem, eles recebem feedback do controlador.
Aaron Lavers 01 de
@Aron Lavers Dude! a questão era sobre motores elétricos . Os híbridos podem ter turbo regular porque têm motores a gás regulares . Os "kers" colocados no Twizzy são apenas mais uma implementação de frenagem regenerativa - exatamente o que a DucatiKiller descreveu melhor do que você. Você deve aprender o que "kers" é de livros didáticos, não formar anúncios do fabricante.
Agent_L
@Agent_L Sinto que você está pressionando a etiqueta aqui. DucatiKiller ligou dois artigos, no entanto descreveu pouco sobre isso em seu post. Eu não acredito que o meu run-down de como funciona um sistema de recuperação cinética está incorreto. Eu dei contexto sobre como funciona em uma aplicação convencional (ou seja, sob vac em um carro convencional) e, como tal, como "poderia" se adaptar a esta situação. Em seguida, forneceu algumas implementações do mundo real. Me dizendo onde eu deveria aprender conceitos é um pouco além de sua posição e além do que é considerado acima da placa aqui no entanto ..
Aaron Lavers
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A maioria dos sistemas de tração elétrica Buck down a tensão que vai para o motor elétrico da bateria.Por exemplo, um controlador de motor de carrinho elétrico de 48V dará o motor até 48V, mas não mais.Resumo e fervendo teoria do motor elétrico para esta tensão de pilha é a velocidade e corrente é torque .O termo jargão TURBO é usado quando o controlador é modificado para, por vezes, agir como um amplificador de tensão dando mais volts do que a bateria faz .Isto dá mais velocidade, mas não mais torque.Isto é como carrinhos elétricos podem ser e modded para ir mais rápido, mantendo o mesmo motor ea mesma bateria. Você tem que saber o que você está fazendo caso contrário você vai explodir o motor apenas como adicionar turbo para um motor a gasolina. O grau de impulso é a quantidade de amplificação de tensão que o controlador está configurado para.25% é uma figura razoável de uma bola.

Autista
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