Turbo equivalente en motores eléctricos

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

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

Lo que pregunto es si hay algo que pueda usar la "energía residual" para dar un IMPULSOR DE POTENCIA INMEDIATA a un motor eléctrico, que es lo que hace el turbo de los motores de combustión, en términos funcionales.

El "tomar algo de la fuerza de salida para reutilizarlo como entrada" puede interpretarse como un 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 va al almacenamiento para que el motor la use normalmente sin ningún aumento de rendimiento.

Si ve un turbo como potencia suplementaria a la potencia máxima del motor, vería los supercondensadores como algo cercano también. Los supercondensadores pueden entregar una alta corriente al motor (por lo tanto, alta potencia) que las baterías no pueden entregar por un corto tiempo, lo que hace 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, de lo contrario, reduce la vida útil del motor eléctrico.

frenado regenerativo

Esta pregunta y respuesta con respecto al tema contiene información muy buena, así que la respuesta revela una paradoja matemática con frenado regenerativo

• ¿Qué es el frenado regenerativo y por qué no lo usamos?

Este Q&A está un poco fuera de su tema, pero tiene migas de pan con respecto a la recuperación de energía perdida a través de un turbo para cargar una masa y la recuperación de energía cinética a través del frenado en la Fórmula 1

• ¿Por qué no hay un generador de turbina de gas de escape en vehículos híbridos?

No, no hay ningún equivalente. Se utiliza un turbo porque los motores de combustión son inherentemente ineficientes: convierten la energía química en energía mecánica, utilizando un desvío incómodo a través del calor . Desafortunadamente, el calor es la peor forma posible de almacenar energía: según las leyes de la termodinámica, solo puede convertirlo a otras formas de energía si también aumenta la entropía. Si haces física, descubres que la máxima eficiencia 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 T _H aumenta ^* , es decir, la pérdida se puede hacer bastante pequeña dejando que la combustión ocurra 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 así 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 es necesario hacer eso para un motor eléctrico, ¡porque estos son eficientes! Convierten la energía eléctrica en mecánica a través de campos magnéticos, y ese proceso está mucho mejor controlado. Puede acercarse al 100% de eficiencia sin necesidad de tener una temperatura o acercarse al infinito.
Claro, hay algunas pequeñas pérdidas en la resistividad eléctrica de los devanados de cobre, en las corrientes parásitas y en la fricción de los cojinetes, pero estas pueden hacerse muy pequeñas mediante un diseño de precisión.

En todo caso, podría tener sentido buscar un turbo-análogo para baterías , porque estas son en realidad la parte débil de un automóvil eléctrico, en términos de eficiencia. Quizás tendría sentido agregar algún tipo de recuperación de calor residual a estos.

^* _{En caso de que remarcar que la pérdida también se desvanece si T C se convierte en cero : correcta, pero no hay mucho que se pueda hacer sobre T C . Enfriar el aire por debajo de la temperatura ambiente requeriría un refrigerador gigante, que por supuesto en general solo desperdiciaría aún más energía. Sin embargo, enfriar después de un sobrealimentador tiene sentido, porque la temperatura ya es más alta que la temperatura ambiente, es decir, esto puede hacerse pasivamente.}

^† _{Al final, "recuperar energía residual" 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 Carnot.}

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

Aquí 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 bajo frenos o aspiradora (sin acelerador) la línea de transmisión alimenta energía en este volante. Cuando es necesario, el volante se activa a través de un embrague y puede alimentar esa energía de vuelta 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.

La mayoría de los sistemas de tracción eléctrica reducen el voltaje que llega 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. La teoría de resumir y hervir el motor eléctrico para este voltaje de pila es la velocidad y la corriente es par. El término jerga TURBO se usa cuando el controlador se modifica para que a veces actúe como un amplificador de voltaje que proporciona más voltios que la batería. Esto proporciona más velocidad pero no más par. Así es como los carros eléctricos pueden ser y son modificados para ir más rápido mientras mantiene el mismo motor y la misma batería. Debe saber lo que está haciendo; de lo contrario, explotará el motor al igual que agregar turbo a un motor de gasolina. El grado de impulso es la cantidad de amplificación de voltaje que El controlador está configurado para.El 25% es una cifra razonable de parque de pelota.