Sistema de recuperación de energía cinética

[RIAZ]

Merci NLC por tu muy educativa explicación.

Nos está diciendo sobre la necesidad de adaptar el transmisor al receptor para optimizar la transferencia de energía. Esto corresponde para señales o corrientes alternas para la correspondencia de impedancias ...

Pero, si lo permite, no estamos completamente en la misma situación. Estamos más en el caso de la turbina eólica.

Tenemos un transmisor (el motor usado como generador) y un receptor (la batería) pero entre los dos, tenemos un dispositivo sofisticado que, pensé en mi ingenuidad (e ignorancia de su privacidad) tenía la función de '' optimizar la transferencia de energía sea cual sea el nivel de potencia. Para la turbina eólica, el sistema en cuestión recuperará lo mejor posible la energía eléctrica que sopla el viento a 10 m / so 20 m / s. Tomo el caso de las pequeñas máquinas de paso fijo. Para los grandes, es más complicado porque también jugamos en el campo de las palas para optimizar el rendimiento aerodinámico y controlar la velocidad. Es como tener un atenuador entre el motor eléctrico y las ruedas.

En nuestro caso, por tanto, para una velocidad de rotación determinada (vinculada a la velocidad del vehículo), el generador proporcionará un voltaje a una frecuencia determinada. Para que esta velocidad se mantenga es necesario "oponer" a este generador una carga (una intensidad por tanto) que determinará la potencia "recuperada". Esta potencia es igual a la "potencia descendente" menos la potencia necesaria para avanzar a la velocidad dada.
El papel de la caja electrónica y de transformar la energía eléctrica producida por el generador en varios casos de voltaje y frecuencia de corriente, en corriente continua capaz de cargar la batería.

El conductor desempeña el papel de Eole y decide cuánta energía quiere recuperar dejando que la velocidad pase más o menos.

Puede suceder, y lo ignoro por completo, que el caso garantice esta transferencia de potencia con un rendimiento que no siempre es el mismo según los diferentes casos mencionados anteriormente.

En este caso, aún sería necesario hacer un cálculo académico para conocer el umbral de potencia más bajo por debajo del cual no se debe ir.

En resumen,
-> las leyes de la física nos dicen que cuanto más lento vamos cuesta abajo, más energía hay para recuperar.
-> la realidad de la electrónica y el procesamiento de datos combinados, permite una recuperación de esta energía con el mismo nivel de eficiencia sea cual sea el nivel de potencia en el que nos encontremos.

[NLC]

Dije en mi mensaje que el vehículo eléctrico estaba muy cerca de la turbina eólica.
Pero como usted dice, en un EV no necesariamente queremos que el frenado esté siempre en el máximo recuperable, dependiendo del freno de motor más o menos intenso que necesitemos en un momento dado. El propósito del frenado regenerativo (y, por lo tanto, el frenado del motor) es recuperar lo que se perdería en calor en las pastillas de freno de acuerdo con el frenado que se necesita en un instante T.

Es posible, por ejemplo, que en un descenso del X%, la mejor velocidad de control se encuentre a una velocidad de 40 km / h, por ejemplo, pero que el usuario quiera conducir a 60 km / h, en cuyo caso la potencia recuperable no no es lo máximo posible, ¡pero ya es mejor que nada!

Por el contrario, el objetivo de la turbina eólica es detenerse tanto como sea posible en el MPP, ya que el objetivo es extraer la máxima energía posible de la máquina para una velocidad de viento dada.

El conductor desempeña el papel de Eole y decide cuánta energía quiere recuperar dejando que la velocidad pase más o menos.

Puede suceder, y lo ignoro por completo, que el caso garantice esta transferencia de potencia con un rendimiento que no siempre es el mismo según los diferentes casos mencionados anteriormente.

Sí, en el caso de un automóvil para esquematizarlo, es un poco como la turbina eólica de paso fijo. Podemos obtener lo que queremos del generador, pero eso influye en su velocidad, ya que le pedimos par. Y por lo tanto, el punto de máxima potencia nunca está en el mismo lugar dependiendo de lo que el elemento externo sea capaz de suministrar al generador (el viento en el caso de la turbina eólica, la inercia y / o la velocidad y / o la pendiente) en un EV.

En este caso, aún sería necesario hacer un cálculo académico para conocer el umbral de potencia más bajo por debajo del cual no se debe ir.

No entendí bien lo que quieres decir. En un VE no hay un umbral de potencia más bajo, ya que todo depende de la intensidad del frenado o del freno del motor que desee.

En resumen,
-> las leyes de la física nos dicen que cuanto más lento vamos cuesta abajo, más energía hay para recuperar.

No soy un especialista en física, pero esta afirmación es cierta solo porque cuanto más importante es la velocidad, más pérdidas aerodinámicas tienen. Porque al descuidar estas pérdidas, no veo bien por qué una masa M a partir de una altura H tendría más energía potencial si descendiera lentamente.

Si alude a pérdidas aerodinámicas, la afirmación sigue siendo falsa en la práctica, porque la curva de eficiencia de un motor eléctrico también es una campana, y bajar a muy baja velocidad haría que el motor funcionara en un área donde El rendimiento no es extraordinario, por lo que la recuperación de energía es menos eficiente que a mayor velocidad, incluso si hay un poco más de pérdidas aerodinámicas.

-> la realidad de la electrónica y el procesamiento de datos combinados, permite una recuperación de esta energía con el mismo nivel de eficiencia sea cual sea el nivel de potencia en el que nos encontremos.

Todo depende de lo que llames nivel de potencia
Diría que cuanto menor sea la potencia de entrada mecánica, más difícil será convertirla con buena eficiencia.

[RIAZ]

Merci NLC, Creo que estamos de acuerdo en la sustancia y que para saber realmente, tendríamos que tomar medidas para ver cómo un sistema dado se comporta.

No tiene que ser un especialista en física para comprender por qué cuanto más desee recuperar la energía potencial en un descenso, más rápido tendrá que conducir.

Sabemos intuitivamente que cuanto más rápido queremos conducir, más necesitamos para aumentar la tracción aplicada al vehículo. Si empujas un carrito, puedes experimentarlo.

Si queremos calificar la fuerza que se necesita para mover un automóvil hacia adelante, podemos decir que debe equilibrar las fuerzas debido a la fricción mecánica que son aproximadamente lineales (proporcionales a la velocidad) y al arrastre aerodinámico (resistencia a avance en el aire) que cree con el cuadrado de la velocidad.

Cuanto más rápido vaya, más fuerza debe aplicarse al vehículo.

Se podría decir que este aumento se ve compensado por el hecho de que vamos a conducir menos tiempo (para una ruta determinada).
Por supuesto, es falso, solo recuerda lo que ciertamente aprendimos en segundo lugar y que dice que:
trabajo de una fuerza (en julios) = fuerza (en Newton) X distancia (en metros). Te agradezco el aspecto vectorial de la cosa ...

Entonces, cuanto más rápido conduzca, más energía gastará. Podemos verlo todos los días con su automóvil, la computadora de a bordo expresa este resultado directamente al proporcionar un consumo instantáneo en litros / 100 km. Esta es también la razón por la cual el TGV algún día (no tan futuro como ese ...) a 200 km / h, pero esto es para otro tema ...

En el caso de nuestra recuperación potencial de energía, que es el trabajo del peso del automóvil en la diferencia de altura entre la parte superior e inferior del descenso y, por lo tanto, tiene un valor finito, podemos ver que cuanto menos consumimos energía para mover el vehículo hacia adelante, más hay que poner en la batería ...

[NLC]

[...] En el caso de nuestra recuperación potencial de energía, que es el trabajo del peso del automóvil en la diferencia de altura entre la parte superior e inferior del descenso y, por lo tanto, tiene un valor finito, podemos ver que Cuanta menos energía consumimos para mover el vehículo hacia adelante, más hay que poner en la batería ...

Me repito, pero en realidad no funciona así. Debido a que a baja velocidad la potencia mecánica disponible es baja, en realidad la tiene por mucho más tiempo, ¡pero no puede usarla con un buen rendimiento!

Analogía con la turbina eólica, es exactamente el mismo principio: es como si te dijera que cuanto menos gira rápidamente, menos energía perdemos en la fricción en los cojinetes, por lo tanto, más ponemos en la batería. ¿Hay algo mal en algún lugar correcto?

Si no es para concluir sobre el tema de EV, de todos modos, si la recuperación de energía es realmente efectiva o no, es esencial aunque solo sea para tener un efecto de freno del motor. ¿Alguna vez ha intentado descender un paso por varios kilómetros en neutral sin un freno de motor?

[RIAZ]

Analogía con la turbina eólica, es exactamente el mismo principio: es como si te dijera que cuanto menos gira rápidamente, menos energía perdemos en la fricción en los cojinetes, por lo tanto, más ponemos en la batería. ¿Hay algo mal en algún lugar correcto?

Vamos, tienes razón, no vamos a pasar la Nochebuena en eso ...

aunque ...

Obviamente, no se puede obtener más energía con viento débil que con viento fuerte.
La analogía con la turbina eólica se limita a la capacidad del sistema para recuperar la energía mecánica disponible con una eficiencia constante (o no) en el rango de potencia mecánica delimitada por consideraciones aerodinámicas.

Lo que me gustaría saber es cuántos estamos disponibles para recargar con una mecánica de 100 W en el eje del molino de viento, luego lo mismo con una mecánica de 200 W, luego 300, 400 ... etc.
Incluso deberíamos integrar el hecho de que la recarga lenta a baja potencia puede ser más eficiente que la recarga corta e intensa ...

Demonios, no estamos en la cama!

Medidas que te digo!

[Snickers]

Otra pista, me parece que VW en su prototipo VW 1L había instalado recuperación inercial (volante probablemente). Finalmente, puede ser interesante en un modelo térmico de bajo consumo. Menos de 1l / 100km en el caso citado.

Almacenamiento por inercia, no es excelente en términos de masa para cargar ... almacenamos en el volante unos 60 Wh / Kg o 216 KJ / Kg

Un vehículo de 1000 Kg a 100 km / h = 390 KJ
Se necesita un volante de inercia de 2 Kg + convertidor + embrague + ... = 15-20 Kg probablemente

Para el modelo eléctrico, no hay problema para realizar recargas puntuales bastante violentas con baterías LIPo de muy buena calidad.

Creo que la regeneración / frenado es especialmente válida para no usar / aligerar el sistema de frenado. La regeneración promedio rara vez excederá del 5 al 10% ...
porque de hecho frenamos muy poco y en un automóvil en uso normal.

[Olivier22]

porque de hecho frenamos muy poco y en un automóvil en uso normal.

¿Conduces a la ciudad Snickers a veces?

Almacenamiento por inercia, no es excelente en términos de masa para cargar ... almacenamos en el volante unos 60 Wh / Kg o 216 KJ / Kg

Un vehículo de 1000 Kg a 100 km / h = 390 KJ
Se necesita un volante de inercia de 2 Kg + convertidor + embrague + ... = 15-20 Kg probablemente

Bueno, la energía depende del diámetro del volante (o volantes DES porque se necesitan al menos 2 contrarrotatorios para cancelar los efectos giroscópicos) y su velocidad. Seguramente podemos hacerlo más ligero y rápido.
Dicho esto, no sé de dónde sacaste estos valores, pero ya es muy impresionante (¡solo 2 kg de la rueda!)

Y solo 20 kg de sobrepeso para ahorrar una aceleración de 0 a 100 (después de un frenado equivalente, por supuesto) ... ¡Es genial!
Estoy seguro de que el consumo sería tan bajo que podríamos reducir la capacidad del tanque en 20 kg manteniendo la misma autonomía.

Sin embargo, creo que tus 20 kg son un poco optimistas.

Creo que lo más difícil desde el punto de vista técnico es encontrar una conversión adecuada ...
- siempre proporcione la misma potencia al volante durante el frenado, mientras el automóvil se desacelera;
-y, por supuesto, adaptar la potencia suministrada al volante a la presión sobre el pedal;
Tercero, acople el sistema con el freno convencional (sería utópico y arriesgado abandonarlo por completo)
en cuarto lugar, para integrar ABS ...

Nada insuperable, pero peso, complejidad, riesgo adicional de avería.


El frenado de 100 a 0 todavía es raro, y durante la desaceleración lenta, la fricción a esta velocidad contribuye a frenar el vehículo casi tanto como el freno del motor.
Donde la recuperación por inercia sería útil, es durante el frenado / aceleración repetidos, como en la ciudad, o en carreteras pequeñas en una conducción bastante dinámica
En este caso, no es necesario que el volante tenga la capacidad de almacenar toda la energía cinética del automóvil a alta velocidad; la pequeña cantidad suministrada continuamente y luego bombeada por sucesivos golpes de pedal, si se guardara, ya reduciría considerablemente el consumo.

[chatelot16]

Todas estas explicaciones sobre el máximo poder recuperable son interesantes cuando el poder llega durante un tiempo determinado

pero para un descenso no se da el tiempo de descenso sino la caída

entonces la energía máxima recuperable es la diferencia de altura x el peso del vehículo x 9.81 m / s2 (en julios)

la energía realmente recuperable, es lo mismo menos las pérdidas para avanzar: por lo tanto, cuanto más rápido descendemos, más pérdidas hay y menos nos recuperamos

a la inversa, cuanto menos tengamos prisa, menos habrá pérdidas para avanzar y más para recuperar, siempre que el motor sea capaz de hacerlo, porque, por desgracia, el motor que funciona como dinamo puede tener una velocidad mínima por debajo de la cual las pérdidas son mayores que la producción ...

[Olivier22]

Totalmente de acuerdo con usted Chatelot16, es elemental.

Para hacer el enlace con la cantidad máxima de energía que el recuperador puede almacenar (estoy hablando de mecánica, no eléctrica), creo que pocos descensos podrían saturarlo. Aparte de, por supuesto, en las montañas, no es muy frecuente encontrar diferencias de elevación, ya que podrían hacernos alcanzar los 100 km / h en marcha libre (por supuesto, existe, en zonas montañosas, etc., pero debe representar muy poco en el uso de un automóvil)

Pensé un poco en todo esto (sistema mecánico, eléctrico, hidroneumático) y me incliné a favor de lo hidroneumático, así que hablamos en otro tema (automóvil híbrido hidráulico)

(sí, sé que complicaré aún más el debate )

Motobombas inclinadas en los cubos de las ruedas, reserva de presión (aire) y listo. Frenos ajustables, ruedas independientes, ABS, control de presión (par) y flujo (velocidad) en todo momento ... No hay problema.
Todavía no he examinado la energía que se puede almacenar en el tanque de presión; no debería ser demasiado monstruoso, pero dada la variedad de autos propulsados ​​por aire (mayor que 1 aceleración simple) ) Creo que estará bien y el tanque puede ser lo suficientemente pequeño.

La transmisión de la rueda principal ni siquiera tiene que ser hidráulica (que aún sería menos eficiente que la transmisión mecánica). Los motores / bombas pequeños pueden funcionar además de la transmisión conjunta universal.

(por eso presento la idea aquí y no en el tema "Vehículo híbrido hidráulico: el vehículo solo sería híbrido durante la parada / arranque).

[NLC]

a la inversa, cuanto menos tengamos prisa, menos habrá pérdidas para avanzar y más para recuperar, siempre que el motor sea capaz de hacerlo, porque, por desgracia, el motor que funciona como dinamo puede tener una velocidad mínima por debajo de la cual las pérdidas son mayores que la producción ...

Lo tienes todo, eso es lo que me he estado matando repitiendo durante días )))
¡La teoría no funciona en la práctica!

Y además es una paja intelectual inútil, porque el propósito primordial del coche eléctrico es moverse, no descender pasa a 2 horas por hora para recuperar "el máximo de energía".
Lo que en la práctica repito no funciona, ya que el rendimiento de recuperación sería menos bueno que a mayor velocidad, ¡donde incluso con las mayores pérdidas por fricción aún tendremos más recuperación!