Турбоэквивалент на электродвигателях

Есть ли что-нибудь функционально эквивалентное турбонаддуву для электродвигателей?

Очевидно, я не прошу чего-то, что повторно использует выхлопные газы для нагнетания большего количества воздуха, потому что нет ни выхлопных газов, ни потребности в воздухе.

Я спрашиваю, есть ли что-то, что может использовать «отработанную энергию», чтобы дать НЕМЕДЛЕННОЕ ПОВЫШЕНИЕ МОЩНОСТИ электродвигателю, что и делает турбодвигатель внутреннего сгорания с функциональной точки зрения.

Вы говорите о полностью электрическом транспортном средстве?
«выходная сила, чтобы повторно использовать ее в качестве входной», ну, турбо использует потраченную впустую энергию выхлопных газов (которая не является выходом нашей системы), и, следовательно, для электромобилей я не уверен, что аналогичный эквивалент был бы.
Возможно, это не то, о чем вы просите, но, тем не менее, вам, вероятно, будет интересно прочитать: Новый гибридный турбодвигатель F1 .
Я не уверен, что именно вы пытаетесь спросить. Принудительная индукция повышает эффективность и мощность двигателя, позволяя большему количеству воздуха и топлива реагировать при более высоких давлениях. Тот факт, что принудительная индукция питается от давления выхлопных газов, относительно незначителен по сравнению с этим - он просто делает устройство более простым и дешевым. В электродвигателе и того, и другого не так уж много — эффективность привода очень высока (и на практике обусловлена ​​экономичностью), а единственная потеря — небольшое количество тепла по сравнению с двигателями внутреннего сгорания. Батарейки - другое дело :P
это была бы ужасно спроектированная система, но... если бы у вас были асинхронные двигатели, в которых еще не было конденсаторов для улучшения коэффициента мощности, вы могли бы увидеть улучшение энергоэффективности при добавлении емкости в систему (хотя я сомневаюсь, что это было бы влияет на максимальную мощность)
@ JPhi1618: Да. Я думаю, это понятно, потому что я спросил об электродвигателях, а не об электромобилях.
«Немедленное повышение мощности» было бы больше похоже на «впрыскивание» закиси азота под давлением, чем на «турбо». Впускные компрессоры с приводом от выхлопных газов страдают турбоямой .

Ответы (6)

«Возьмите часть выходной силы, чтобы повторно использовать ее в качестве входной» можно интерпретировать как рекуперативное торможение, но большие различия заключаются в следующем:

  1. Регенеративное торможение забирает мощность у колес, а турбо забирает мощность у самого двигателя, которая в противном случае была бы потрачена впустую.
  2. Мощность турбонаддува добавляется к обычной мощности двигателя, в то время как мощность рекуперативного торможения сохраняется для использования двигателем в обычном режиме без какого-либо увеличения производительности.

Если вы рассматриваете турбо как дополнительную мощность к максимальной выходной мощности двигателя, я бы тоже рассматривал суперконденсаторы как нечто близкое. Суперконденсаторы могут подавать на двигатель большой ток (таким образом, высокая мощность), который батареи не могут обеспечить в течение короткого времени, что заставляет автомобиль двигаться быстрее в течение короткого периода времени (что больше похоже на то, что делает впрыск закиси азота) за счет перегрев, снижение эффективности и иное сокращение срока службы электродвигателя.

В гибриде (трансмиссия в стиле Toyota) одновременное использование двигателя внутреннего сгорания и электродвигателя для максимального ускорения обеспечивает повышение производительности по сравнению с использованием только самого двигателя внутреннего сгорания. Если это не подключаемый гибрид, вся электроэнергия должна поступать от двигателя внутреннего сгорания, поэтому рекуперативное торможение косвенно обеспечивает хотя бы краткосрочное повышение производительности.
«Мощность турбонаддува добавляется к обычной мощности двигателя» — это не совсем правильно. Скорее, турбо просто делает двигатель способным развивать большую мощность. Он делает это, не потребляя никакого топлива или других ресурсов, так что это не похоже на то, что может сделать суперконденсатор (это скорее аналог форсажной камеры реактивного двигателя).
@leftaroundabout Это неправда. Дополнительная мощность, которую обеспечивает турбонаддув, всегда достигается за счет некоторого дополнительного расхода топлива по сравнению с тем же двигателем и тем же рабочим объемом без турбонаддува. Основное отличие состоит в том, что в двигателе с турбонаддувом эта дополнительная мощность обычно достигается более эффективно, чем эквивалентное увеличение мощности за счет увеличения рабочего объема двигателя.
@Монти Хардер. Первоначальный вопрос был о полностью электрических двигателях. В гибридных двигателях я согласен, что это практический эффект.
@gabrieldiego: «дополнительная мощность ... достигается за счет дополнительного расхода топлива», это тавтология. Мощность означает энергию, переведенную за время ; при любой заданной эффективности увеличение мощности всегда увеличивает потребность в ресурсах. Просто, как вы говорите, увеличение мощности двигателя с помощью турбонагнетателя на самом деле повышает эффективность, в отличие от увеличения ее за счет дополнительного рабочего объема.

рекуперативное торможение

Этот вопрос и ответ по предмету содержат очень полезную информацию, а ответ раскрывает математический парадокс с рекуперативным торможением.

Эти вопросы и ответы немного не соответствуют вашей теме, но в них есть хлебные крошки, касающиеся восстановления потерянной энергии с помощью турбонаддува для зарядки жидкого теста и восстановления кинетической энергии при торможении в Формуле 1.

Я думаю, что это отличная интерпретация вопроса. Электродвигатель привязан непосредственно к колесу, так что «отходы» практически некуда брать. Я думаю, что повторное использование импульса двигателей, вложенных в машину, настолько близко, насколько это возможно в ОП.
Я думаю, что это НЕПРАВИЛЬНАЯ интерпретация вопроса. Я уже знал, что такое рекуперативное торможение, и что я имел в виду в своем вопросе, так это взять часть выходного сигнала и повторно использовать его в качестве входного сигнала, чтобы дать НЕМЕДЛЕННОЕ ПОВЫШЕНИЕ МОЩНОСТИ . Это то, что делает турбо, с практической точки зрения.
Понижение работает лучше, чем комментарии. Любите свою страсть.
@sergiol Вы изменили интерпретацию вопроса (которая уже уступает место ряду интерпретаций). Если кто-то не понял то, что вы имели в виду, вам не нужно использовать все заглавные буквы и жирный шрифт, чтобы указать на это, потому что это выглядит невежливо и грубо.
Я собираюсь пожалеть, что присоединился к пламени.
Все хорошо. Это его страсть к правде. Я понимаю. При этом мы действительно пытаемся отличаться от флеймовых войн SO. @sergiol Я полностью уважаю твою точку зрения. Это была моя интерпретация, когда никто не ответил на ваш вопрос. Я думаю, что ответ Габриэля, безусловно, лучше, если сравнить производительность с вашим вопросом. С точки зрения сбора урожая, я думал, что с этой точки зрения мой ответ был в порядке. Приветствую вас, приветствую страсть и добро пожаловать на сайт механики, если я еще не говорил вам это в прошлом.

Нет, аналогов нет. Турбо используется, потому что двигатели внутреннего сгорания по своей природе неэффективны: они преобразуют химическую энергию в механическую, используя неудобный обходной путь через тепло . К сожалению, тепло — это худший из возможных способов хранения энергии: по законам термодинамики вы можете преобразовать его в другие формы энергии только в том случае, если вы также увеличите энтропию. Если вы займетесь физикой, то обнаружите, что максимальный КПД — это КПД Карно .

η = 1 − T C / T H

где T C и TH — холодная и горячая температуры цикла двигателя, т. е. температура окружающего воздуха в зависимости от температуры сгорания . Обратите внимание, что эта доля приближается к нулю по мере увеличения TH * , т . е. потери можно сделать достаточно малыми, если сгорание происходит при высокой температуре . Но вы не можете сделать температуру бесконечно высокой, и поэтому часть энергии неизбежно теряется.

Вы можете рассматривать турбокомпрессор как устройство, которое возвращает часть потерянной энергии † или, что более важно, вы можете просто рассматривать его как средство повышения рабочего давления и, следовательно, температуры, и тем самым несколько уменьшая потери. В любом случае, турбо — это просто средство для решения проблемы неэффективности двигателя внутреннего сгорания . (На практике вы не найдете ни одного двигателя с КПД выше 30%.)

Для электродвигателя этого делать не нужно, потому что они эффективны! Они преобразуют электрическую энергию в механическую с помощью магнитных полей, и этот процесс гораздо лучше контролируется. Вы можете приблизиться к 100% эффективности без необходимости иметь какую-либо температуру или около того приближаться к бесконечности.
Конечно, есть небольшие потери в удельном электрическом сопротивлении медных обмоток, в вихревых токах и трении в подшипниках, но они могут быть очень малы за счет точной конструкции.

Во всяком случае, есть смысл поискать турбоаналог для аккумуляторов , потому что они на самом деле слабая часть электромобиля с точки зрения экономичности. Возможно, имеет смысл добавить к ним какой-то способ извлечения отработанного тепла.

* Если вы заметили, что потери также исчезают, если TC становится равным нулю : правильно, но вы мало что можете сделать с TC . Для охлаждения воздуха ниже температуры окружающей среды потребовался бы гигантский холодильник, который, конечно, в целом просто тратил бы еще больше энергии. Однако охлаждение после нагнетателя имеет смысл, т.к. здесь температура уже выше температуры окружающей среды, т.е. это можно сделать пассивно.

† В конце концов, «восстановление отработанной энергии» спорно: всегда можно рассматривать мотор и турбокомпрессор вместе как один термодинамический двигатель, и его общий КПД не может быть лучше, чем у Карно.

Я должен похвалить все усилия за техническое описание, которое вы указали в ответе. Однако вопрос был намного проще, ОП просто хотел узнать практический эквивалент, что-то, что можно было бы почувствовать в педали (и при заправке / перезарядке).
@gabrieldiego Вопрос не кажется таким конкретным, как вы его читаете. Этот ответ «Нет» является лучшим ответом. Рекуперативное торможение собирает энергию при замедлении. Турбина использует ненужную энергию, когда двигатель приводит в движение транспортное средство.
Я думаю, вы можете добавить примерные цифры: типичный бензиновый двигатель работает с КПД 20%, типичный электрический двигатель с КПД 90%. Это на первый взгляд показывает, как мало энергии остается для повторного использования.
Действительно ли турбонаддув повышает эффективность двигателя или он просто увеличивает его пиковую мощность (что, в свою очередь, может позволить использовать двигатель меньшего размера, который будет более эффективным при снижении энергопотребления)?
@supercat: разве они не эквивалентны?
@leftaroundabout: Нет, это не так. Форсажные камеры увеличивают мощность реактивного двигателя, но увеличивают его расход топлива на величину, превышающую увеличение мощности. Турбина позволяет двигателю потреблять больше топлива с каждым оборотом, чем в противном случае, но это не означает, что увеличение выходной мощности пропорционально увеличению потребления топлива. Я уверен, что турбины не так неэффективны, как форсажные камеры, но это не значит, что они улучшают эффективность двигателя.
@supercat: хорошо, достаточно честно. Но форсажная камера — это почти отдельный, дополнительный двигатель, который просто использует сжатый выхлопной поток реактивного самолета в качестве источника кислорода. Этот дополнительный двигатель чрезвычайно легкий, но мощный и устойчивый к сверхзвуковому потоку, но он гораздо менее эффективен, чем даже расточительный турбореактивный двигатель. OTOH, турбонагнетатель использует заданную конструкцию двигателя и увеличивает его пропускную способность (увеличивая мощность) и степень сжатия (повышая эффективность) при заданных оборотах. Конечно, турбо также несет некоторые дополнительные потери на трение, но это опять же то, что вы можете свести к минимуму с помощью точной конструкции.
@leftaroundabout: Турбины имеют потери как от трения, так и от газа, который проскальзывает, не подвергаясь воздействию турбины. Автомобильный дизайнер с определенным размером и бюджетом затрат должен будет сбалансировать такие потери с мощностью обработки; самая мощная конструкция, соответствующая заданному бюджету, вряд ли будет самой эффективной.

Вы можете улавливать тепло от электродвигателя и преобразовывать его в дополнительную энергию с помощью термоэлектрического устройства. Исследования Университета Флориды

Звучит интересно. Было бы здорово, если бы вы добавили полное название статьи и цитату, раскрывающую ее суть на случай, если эта ссылка в будущем исчезнет.
Это действительно очень интересно, но этот проект, очевидно, предполагает улавливание отработанного тепла двигателей внутреннего сгорания . Электродвигатель производит намного, гораздо меньше отработанного тепла, и, в частности, при гораздо более низкой температуре, поэтому здесь вряд ли можно получить какую-либо энергию. Во всяком случае, может иметь смысл улавливать отработанное тепло от батарей .

Здесь уже есть несколько хороших ответов, которые в значительной степени полностью охватывают тему. Одна вещь, которая, однако, не была упомянута, это KERS - системы рекуперации кинетической энергии. По сути, у вас есть большая масса (маховик), которая раскручивается, когда автомобиль движется. Обычно при торможении или вакууме (без дроссельной заслонки) трансмиссия подает энергию на этот маховик. При необходимости маховик включается через сцепление и может передавать эту энергию обратно в трансмиссию.

Хотя это не совсем технология для электромобилей (и, на самом деле, я не уверен, что какие -либо электромобили используют KERS), это еще один возможный путь.

KERS — это всего лишь конкретная реализация рекуперативного торможения, упомянутая DucatiKiller. И половина вашего ответа здесь даже не применима, так как у электродвигателя нет режима работы «без газа».
Нет, двигатель не работает, однако контроллер, безусловно, в большинстве случаев имеет состояние выбега.
Кроме того, вот приложение для KERS в электромобиле. hybridcars.com/kers-equipped-twizy-ev-concept и компания, которая продает компоненты kerstech.com , а также PDF-файл Intech, в котором частично обсуждается другая реализация. cdn.intechopen.com/pdfs-wm/41416.pdf Так что да, здесь это отчасти применимо. Для работы этих систем они получают обратную связь от контроллера.
@Арон Лейверс Чувак! вопрос был про электродвигатели . Гибриды могут иметь обычный турбо, потому что у них обычные бензиновые двигатели. «Керы», добавленные в Twizzy, — это просто еще одна реализация рекуперативного торможения — именно то, что DucatiKiller описал намного лучше, чем вы. Вы должны узнать, что такое «керс», из учебников, а не из рекламы производителя.
@Agent_L Я чувствую, что ты нарушаешь этикет. DucatiKiller связал две статьи, но мало рассказал об этом в своем посте. Я не считаю, что мое изложение того, как работает система кинетического восстановления, неверно. Я дал контекст относительно того, как это работает в обычном приложении (т.е. под вакуумом в обычном автомобиле) и, таким образом, как оно «может» адаптироваться к этой ситуации. Затем предоставил несколько реальных реализаций. Говорить мне, откуда я должен изучать концепции, немного выходит за рамки вашей позиции и выходит за рамки того, что здесь считается откровенным.
Извините, если я зашел слишком далеко. Но KERS — это просто конкретная реализация широкой концепции. Ваш ответ и ссылки, которые вы разместили, являются не более чем маркетинговым материалом. Правильный термин «рекуперативное торможение» является отличной отправной точкой, и мало что можно добавить, чтобы излишне не сужать общую концепцию до конкретной реализации. Напоминаю, что мой первый комментарий был довольно нейтральным, это вы настаивали на том, чтобы сузить его до одного маркетингового названия.
Не набрасываюсь на вас или что-то еще, Аарон, но учтите, что две ссылки, предоставленные Ducati, обе находятся на Mechanics.SE, так что информация уже здесь ... нет смысла перефразировать что-то еще раз. Общая идея того, что пытается сказать @Agent_L, это, конечно, опубликовать ссылку, но также дать нам некоторое представление о том, что находится в ссылке. Ссылки никогда не устаревают или создатели не удаляют свой собственный контент. Нам просто нравится, чтобы вещи были здесь, где они останутся навечно. Спасибо за то, что вы здесь. Я с нетерпением жду, чтобы увидеть гораздо больше от вас в будущем!

Большинство систем электрической тяги понижают напряжение, поступающее на электродвигатель от аккумулятора. Например, контроллер двигателя электрической тележки на 48 В подает на двигатель напряжение до 48 В, но не более. Обобщая и сводя теорию электродвигателя для этого напряжения стека, это скорость. а ток - это крутящий момент. Жаргонный термин ТУРБО используется, когда контроллер модифицируется, чтобы иногда действовать как усилитель напряжения, дающий больше вольт, чем вырабатывает батарея. Это дает большую скорость, но не больший крутящий момент. Вот как электрические тележки могут быть и модифицированы. Чтобы двигаться быстрее, сохраняя тот же двигатель и тот же аккумулятор. Вы должны знать, что делаете, иначе вы взорвете двигатель, точно так же, как добавление турбонаддува к бензиновому двигателю. Степень наддува - это количество усиления напряжения, которое контроллер настроен на 0,25% - это разумная цифра.

Турбоэквивалент на электродвигателях
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v