Turbo equivalente en motores eléctricos

¿Existe algo funcionalmente equivalente a un turbo para motores eléctricos?

Obviamente, no estoy pidiendo algo que reutilice los gases de escape para forzar más aire, porque no hay gases de escape ni necesidad de aire.

Lo que estoy preguntando es si hay algo que pueda usar "energía de desecho" para dar un BOOST DE POTENCIA INMEDIATO a un motor eléctrico, que es lo que hace el turbo de los motores de combustión, en términos funcionales.

¿Estás hablando de un vehículo totalmente eléctrico?
"fuerza de salida para reutilizarla como entrada", bueno, un turbo usa la energía de los gases de escape desperdiciados (que no es la salida de nuestro sistema) y, por lo tanto, para los vehículos eléctricos, no estoy seguro de cuál sería el equivalente analógico.
Puede que esto no sea lo que está pidiendo, pero probablemente será una lectura interesante para usted, no obstante: Nuevo motor turbo híbrido F1
No estoy seguro de qué es exactamente lo que estás tratando de preguntar. La inducción forzada mejora la eficiencia y la potencia del motor al permitir que más aire y combustible reaccionen a presiones más altas. El hecho de que la inducción forzada sea impulsada por la presión de los gases de escape es relativamente menor en comparación con eso: simplemente lo convierte en un dispositivo más simple y económico. En un motor eléctrico, no hay mucho de ninguno de los dos: la eficiencia de la transmisión es muy alta (y en la práctica impulsada por la economía), y el único desperdicio es una pequeña cantidad de calor en comparación con los motores de combustión. Las baterías son un asunto diferente, sin embargo: P
sería un sistema terriblemente diseñado, pero... si tuviera motores de inducción que no tuvieran capacitores para mejorar el factor de potencia, podría ver una mejora en la eficiencia energética al agregar capacitancia al sistema (aunque dudo que lo haga). tienen un efecto sobre la potencia máxima)
@JPhi1618: Sí. Lo creo claro, porque pregunté por motores eléctricos en lugar de vehículos eléctricos.
El 'impulso de potencia inmediato' sería más análogo a un 'chorro' nitroso presurizado que a un 'turbo'. Los compresores de admisión impulsados ​​por el escape sufren retraso del turbo .

Respuestas (6)

El "tomar parte de la fuerza de salida para reutilizarla como entrada" puede interpretarse como frenado regenerativo, pero las grandes diferencias son:

  1. El frenado regenerativo recupera la potencia de las ruedas, mientras que el turbo recupera la potencia del propio motor, que de otro modo se desperdiciaría.
  2. La potencia del turbo se suma a la potencia normal del motor mientras que la potencia del frenado regenerativo se almacena para ser utilizada por el motor normalmente sin aumentar el rendimiento.

Si ve un turbo como una potencia complementaria a la potencia máxima de salida del motor, también vería los supercondensadores como algo cercano. Los supercapacitores pueden entregar una corriente alta al motor (por lo tanto, alta potencia) que las baterías no pueden entregar por un corto tiempo, haciendo que el automóvil vaya más rápido por un período corto (más parecido a lo que haría una inyección de óxido nitroso) a expensas de sobrecalentamiento, disminución de la eficiencia y reducción de la vida útil del motor eléctrico.

En un híbrido (tren motriz estilo Toyota), usar el motor de combustión y el motor eléctrico al mismo tiempo para obtener la máxima aceleración es un aumento del rendimiento con respecto al uso del motor de combustión. A menos que sea un híbrido enchufable, toda la energía eléctrica debe provenir del motor de combustión, por lo que el frenado regenerativo proporciona indirectamente al menos un impulso a corto plazo en el rendimiento.
“La potencia del turbo se suma a la potencia normal del motor”, eso no es realmente correcto. Más bien, el turbo solo hace que el motor sea capaz de entregar más potencia. Lo hace sin consumir combustible u otros recursos, por lo que esto no es similar a lo que podría hacer un supercondensador (que sería más bien un análogo al postquemador de un motor a reacción).
@leftaroundabout Eso no es cierto. La potencia adicional que ofrece un turbo siempre tiene el costo de un consumo adicional de combustible en comparación con el mismo motor y la misma cilindrada sin turbo. La principal diferencia es que, en un motor turboalimentado, esta potencia extra suele ser más eficiente que un aumento de potencia equivalente al aumentar la cilindrada del motor.
@MontyHarder. La pregunta original era sobre motores totalmente eléctricos. En motores híbridos estoy de acuerdo en que este es el efecto práctico.
@gabrieldiego: "la potencia extra... tiene el costo de un consumo extra de combustible" eso es una tautología. Potencia significa energía traducida por tiempo ; con cualquier eficiencia dada, aumentar la potencia siempre aumenta la demanda de recursos. Simplemente, como usted dice, aumentar la potencia del motor con un turbo en realidad mejora la eficiencia, a diferencia de aumentarla con un desplazamiento adicional.

frenado regenerativo

Esta pregunta y respuesta con respecto al tema tiene muy buena información y la respuesta revela una paradoja matemática con el frenado regenerativo.

Esta sesión de preguntas y respuestas está un poco fuera de su tema, pero tiene migas de pan sobre la recuperación de la energía perdida a través de un turbo para cargar un bateador y la recuperación de energía cinética a través del frenado en la Fórmula 1.

Creo que esta es una gran interpretación de la pregunta. Un motor eléctrico está conectado directamente a la rueda, por lo que realmente no hay ningún lugar donde se puedan capturar "desperdicios". Creo que reutilizar el impulso que los motores ponen en el automóvil es lo más cercano que obtendrá el OP.
Creo que esta es la interpretación INCORRECTA de la pregunta. Ya sabía qué es el frenado regenerativo, y lo que quise decir con mi pregunta es tomar una parte de la salida y reutilizarla como entrada para dar un IMPULSO DE POTENCIA INMEDIATO . Eso es lo que hace un turbo, en términos prácticos.
Los votos negativos funcionan mejor que los comentarios. Ama tu pasión.
@sergiol Cambiaste la interpretación de la pregunta (que ya da paso a varias interpretaciones). Si alguien no lo entendió de la manera que querías, no tienes que usar mayúsculas y negrita para señalarlo porque parece descortés y grosero.
Estoy a punto de arrepentirme de haberme unido al flaming.
Está todo bien. Es su pasión por la verdad. Entiendo. Dicho esto, realmente tratamos de ser diferentes de las SO flame wars. @sergiol Respeto totalmente tu punto de vista. Fue mi interpretación cuando nadie había respondido a su pregunta. Creo que la respuesta de Gabriel es ciertamente mejor desde una alineación de rendimiento con su pregunta. Desde la perspectiva de la cosecha, pensé que mi respuesta estuvo bien desde esa perspectiva. Salud para ti, salud para la pasión y bienvenido al sitio de mecánica si no te lo he dicho ya en el pasado.

No, no hay ningún equivalente. Se usa un turbo porque los motores de combustión son intrínsecamente ineficientes: convierten la energía química en energía mecánica, utilizando un desvío incómodo a través del calor . Desafortunadamente, el calor es prácticamente la peor forma posible de almacenar energía: según las leyes de la termodinámica, solo puedes convertirlo en otras formas de energía si también aumentas la entropía. Si haces la física, descubres que la eficiencia máxima es la eficiencia de Carnot

η = 1 - T C / T H

donde T C y T H son los puntos de temperatura fría y caliente del ciclo del motor, es decir, el aire circundante frente a la temperatura de combustión. Tenga en cuenta que la fracción se aproxima a cero a medida que aumenta T H * , es decir, la pérdida puede reducirse bastante dejando que la combustión se produzca a alta temperatura. Pero no se puede hacer que la temperatura sea infinitamente alta y, por lo tanto, inevitablemente se pierde algo de energía.

Puede considerar el turbo como un dispositivo que recupera parte de la energía perdida † o, más concretamente, puede verlo como un medio para aumentar la presión de operación y, por lo tanto, la temperatura, y por lo tanto reducir un poco la pérdida. En cualquier caso, un turbo es solo un medio para abordar el problema de que un motor de combustión no es eficiente . (En la práctica, no encontrará ningún motor con una eficiencia superior al 30 %).

No hay necesidad de hacer eso para un motor eléctrico, ¡porque estos son eficientes! Convierten la energía eléctrica en mecánica a través de campos magnéticos, y ese proceso se controla mucho mejor. Puede acercarse al 100% de eficiencia sin necesidad de tener ninguna temperatura o acercarse al infinito.
Claro, hay algunas pequeñas pérdidas en la resistividad eléctrica de los devanados de cobre, en las corrientes de Foucault y en la fricción de los cojinetes, pero estas pueden ser muy pequeñas mediante un diseño de precisión.

En todo caso, podría tener sentido buscar un turbo-análogo para las baterías , porque estas son en realidad la parte débil de un automóvil eléctrico, en cuanto a la eficiencia. Tal vez tendría sentido agregarles algún tipo de recuperación de calor residual.

* En caso de que observe que la pérdida también se desvanece si T C se vuelve cero : correcto, pero no hay mucho que pueda hacer con respecto a T C . Enfriar el aire por debajo de la temperatura ambiente requeriría una nevera gigante, lo que, por supuesto, en general solo desperdiciaría aún más energía. Sin embargo, el enfriamiento después de un sobrealimentador tiene sentido, porque la temperatura ya es más alta que la ambiente aquí, es decir, esto se puede hacer de forma pasiva.

† Al final, "recuperar la energía de desecho" es discutible: siempre se puede considerar el motor y el turbo juntos como un motor termodinámico, y su eficiencia total no puede ser mejor que la de Carnot.

Tengo que alabar todo el esfuerzo por la descripción técnica que pones en la respuesta. Sin embargo, la pregunta era mucho más simple que eso, el OP solo quería saber el equivalente práctico, algo que uno sentiría en el pedal (y al rellenar/recargar).
@gabrieldiego La pregunta no parece tan específica como parece leerla. Esta respuesta de 'No' es una mejor respuesta. El frenado regenerativo está acumulando energía cuando se reduce la velocidad. Un turbo utiliza energía residual cuando el motor impulsa el vehículo.
Creo que puede agregar números aproximados: el motor de gasolina típico funciona al 20% de eficiencia, el motor eléctrico típico al 90%. Esto muestra a primera vista la poca energía que queda para reutilizar.
¿Un turbo realmente mejora la eficiencia de un motor, o simplemente aumenta su potencia máxima (lo que a su vez puede permitir el uso de un motor más pequeño que sería más eficiente al satisfacer demandas de energía más bajas)?
@supercat: ¿no son estos equivalentes?
@leftaroundabout: No, no lo son. Los postquemadores aumentan la potencia de un motor a reacción, pero aumentan su consumo de combustible en una cantidad mayor que el aumento de potencia. Un turbo permite que un motor absorba más combustible con cada revolución de lo que podría hacerlo de otra manera, pero eso no significa que el aumento en la potencia de salida sea proporcional al aumento en la ingesta de combustible. Estoy seguro de que los turbos no son tan ineficientes como los postquemadores, pero eso no significa que mejoren la eficiencia del motor.
@supercat: está bien, está bien. Pero un dispositivo de poscombustión es casi un motor adicional separado, que simplemente utiliza la corriente de escape comprimida de un jet como suministro de oxígeno. Este motor adicional es extremadamente ligero, pero potente y resistente al flujo supersónico, pero es mucho menos eficiente incluso que un turborreactor derrochador. OTOH, un turbocompresor utiliza un diseño de motor determinado y mejora su rendimiento (aumento de la potencia) y la relación de compresión (aumento de la eficiencia) a unas rpm determinadas. Por supuesto, el turbo también incurre en algunas pérdidas adicionales por fricción, pero nuevamente eso es algo que puede minimizar con un diseño de precisión.
@leftaroundabout: las turbinas tienen pérdidas tanto por la fricción como por el gas que se desliza sin verse afectado por la turbina. Un diseñador de automóviles con cierto tamaño y presupuesto de costos deberá equilibrar tales pérdidas con la capacidad de manejo de potencia; es poco probable que el diseño más poderoso que se ajuste a un presupuesto determinado sea el más eficiente.

Podría capturar el calor del motor eléctrico y convertirlo en más energía utilizando un dispositivo termoeléctrico. Investigación de la Universidad de Florida

Suena interesante. Sería genial si pudieras agregar el título completo del artículo y una cita que llegue a la esencia del mismo en caso de que el enlace falle en el futuro.
Esto es realmente muy interesante, pero evidentemente se supone que ese proyecto capturará el calor residual de los motores de combustión . Un motor eléctrico produce mucho, mucho menos calor residual y, en particular, a una temperatura mucho más baja, por lo que casi no hay energía que pueda capturar aquí. En todo caso, podría tener sentido capturar el calor residual de las baterías .

Aquí ya hay algunas buenas respuestas que cubren casi por completo el tema. Sin embargo, una cosa que no se mencionó es KERS: sistemas de recuperación de energía cinética. Efectivamente, tiene una gran masa (volante) que gira cuando el vehículo está en movimiento. Generalmente, con los frenos o vacío (sin acelerador), la línea de transmisión alimenta energía a este volante. Cuando es necesario, el volante se acopla a través de un embrague y puede devolver esa energía a la línea de transmisión.

Si bien no es estrictamente una tecnología EV (y, de hecho, no estoy seguro de si algún EV usa KERS), es otra vía posible.

KERS es solo una implementación particular del frenado regenerativo, mencionado por DucatiKiller. Y la mitad de su respuesta ni siquiera se aplica aquí, ya que el motor eléctrico no tiene un modo de operación "sin acelerador".
No, el motor no lo tiene, sin embargo, el controlador ciertamente tiene un estado de inercia en la mayoría de los aspectos.
Además, aquí hay una aplicación para KERS en un EV. hybridcars.com/kers-equiped-twizy-ev-concept y una empresa que vende componentes kerstech.com , y un pdf de Intech que en parte analiza otra implementación. cdn.intechopen.com/pdfs-wm/41416.pdf Así que sí, se aplica un poco aquí. Para que estos sistemas funcionen, toman retroalimentación del controlador.
@Aron Lavers ¡Amigo! la pregunta era sobre motores eléctricos . Los híbridos pueden tener turbo regular porque tienen motores de gasolina regulares . Los "kers" puestos en Twizzy son solo otra implementación del frenado regenerativo, exactamente lo que DucatiKiller describió mucho mejor que tú. Debe aprender qué es "kers" de los libros de texto, no de los anuncios del fabricante.
@Agent_L Siento que estás presionando la etiqueta aquí. DucatiKiller vinculó dos artículos, sin embargo, describió poco al respecto en su publicación. No creo que mi resumen de cómo funciona un sistema de recuperación cinética sea incorrecto. He dado contexto sobre cómo funciona en una aplicación convencional (es decir, bajo vacío en un automóvil convencional) y, como tal, cómo "podría" adaptarse a esta situación. Luego proporcionó algunas implementaciones del mundo real. Sin embargo, decirme de dónde debo aprender conceptos está un poco más allá de su posición y más allá de lo que se considera legítimo aquí...
Lo siento si me alejé demasiado. Pero KERS es simplemente una implementación particular de un concepto amplio. Su respuesta y los enlaces que publicó son poco más que material de marketing. El término correcto "frenado regenerativo" es un excelente punto de partida, y hay poco que agregar para no reducir innecesariamente el concepto general a una implementación particular. Te recuerdo que mi primer comentario fue bastante neutral, fuiste tú quien siguió insistiendo en reducirlo a un solo nombre comercial.
No saltamos sobre ti ni nada, Aaron, pero considera que los dos enlaces que proporcionó Ducati están en Mechanics.SE, por lo que la información ya está aquí ... no tiene sentido repetir algo así. La idea general de lo que @Agent_L está tratando de decir es, claro, publicar el enlace, pero también darnos una idea de lo que hay en el enlace. No es que los enlaces se vuelvan obsoletos o que los creadores no eliminen su propio contenido. Simplemente nos gusta que las cosas estén aquí donde permanecerán para siempre. Gracias por estar aqui. ¡Espero ver mucho más de ti en el futuro!

La mayoría de los sistemas de tracción eléctrica reducen el voltaje que va al motor eléctrico desde la batería. Por ejemplo, un controlador de motor de carro eléctrico de 48 V le dará al motor hasta 48 V, pero no más. Resumiendo y resumiendo la teoría del motor eléctrico para este voltaje de pila es la velocidad y la corriente es par. El término de jerga TURBO se usa cuando el controlador se modifica para que a veces actúe como un amplificador de voltaje que da más voltios de los que produce la batería. Esto da más velocidad pero no más par. Así es como se pueden modificar los carros eléctricos. para ir más rápido manteniendo el mismo motor y el mismo paquete de baterías. Debe saber lo que está haciendo, de lo contrario, explotará el motor como si se agregara turbo a un motor de gasolina. El grado de impulso es la cantidad de amplificación de voltaje que el el controlador está configurado para .25% es una cifra razonable.

Turbo equivalente en motores eléctricos
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