Turbo-Äquivalent bei Elektromotoren

Gibt es etwas, das einem Turbo für Elektromotoren funktionell entspricht?

Offensichtlich frage ich nicht nach etwas, das Abgase wiederverwendet, um mehr Luft einzupressen, da weder Abgase noch Luft benötigt werden.

Was ich frage, ist, ob es etwas gibt, das "Abfallenergie" verwenden kann, um einem Elektromotor einen SOFORTIGEN LEISTUNGSSCHUB zu verleihen , was funktional der Turbo von Verbrennungsmotoren tut.

Reden Sie von einem vollelektrischen Fahrzeug?
"Ausgabekraft, um sie als Eingabe wiederzuverwenden", nun, ein Turbo verwendet verschwendete Abgasenergie (die nicht die Ausgabe unseres Systems ist), und daher bin ich mir für Elektrofahrzeuge nicht sicher, was das analoge Äquivalent wäre.
Das ist vielleicht nicht das, wonach Sie fragen, aber es wird wahrscheinlich trotzdem eine interessante Lektüre für Sie sein: Neuer F1-Hybrid-Turbomotor
Ich bin mir nicht sicher, was genau Sie fragen wollen. Zwangsansaugung verbessert den Wirkungsgrad und die Leistung des Motors, indem mehr Luft und Kraftstoff bei höheren Drücken reagieren können. Die Tatsache, dass die Aufladung durch den Abgasdruck angetrieben wird, ist im Vergleich dazu relativ gering - es macht nur ein einfacheres und billigeres Gerät. Bei einem Elektromotor ist von beidem nicht viel übrig – der Wirkungsgrad des Antriebs ist sehr hoch (und in der Praxis von Sparsamkeit getrieben), und die einzige Verschwendung ist eine winzige Menge an Wärme im Vergleich zu Verbrennungsmotoren. Die Batterien sind jedoch eine andere Sache :P
Es wäre ein schrecklich konstruiertes System, aber ... wenn Sie Induktionsmotoren hätten, die noch keine Kondensatoren zur Verbesserung des Leistungsfaktors hätten, könnten Sie eine Verbesserung der Energieeffizienz feststellen, indem Sie dem System Kapazität hinzufügen (obwohl ich bezweifle, dass dies der Fall wäre). wirken sich auf die maximale Leistung aus)
@JPhi1618: Ja. Ich denke, es ist klar, weil ich nach Elektromotoren anstelle von Elektrofahrzeugen gefragt habe.
Der „sofortige Leistungsschub“ würde eher einem unter Druck stehenden salpetrigen „Spritzer“ als einem „Turbo“ entsprechen. Abgasgetriebene Ansaugkompressoren leiden unter Turboloch .

Antworten (6)

Das "einen Teil der Ausgangskraft nehmen, um sie als Eingang wiederzuverwenden" kann als regeneratives Bremsen interpretiert werden, aber die großen Unterschiede sind:

  1. Regeneratives Bremsen nimmt Kraft von den Rädern zurück, während Turbo dem Motor selbst Kraft entzieht, die sonst verschwendet würde.
  2. Die Leistung des Turbos wird zur normalen Leistung des Motors hinzugefügt, während die Leistung des regenerativen Bremsens gespeichert wird, um vom Motor normalerweise ohne Leistungssteigerung verwendet zu werden.

Wenn Sie einen Turbo als zusätzliche Leistung zur maximalen Leistung des Motors sehen, würde ich Superkondensatoren auch als etwas Ähnliches ansehen. Superkondensatoren können dem Motor einen hohen Strom (also hohe Leistung) liefern, den die Batterien für kurze Zeit nicht liefern können, wodurch das Auto für kurze Zeit schneller fährt (ähnlicher wie bei einer Lachgaseinspritzung). Überhitzung, verminderte Effizienz und anderweitige Verringerung der Lebensdauer des Elektromotors.

Bei einem (Antriebsstrang im Toyota-Stil) Hybrid ist die gleichzeitige Verwendung des Verbrennungsmotors und des Elektromotors für maximale Beschleunigung eine Leistungssteigerung gegenüber der Verwendung des Verbrennungsmotors selbst. Sofern es sich nicht um einen Plug-in-Hybrid handelt, muss die gesamte elektrische Leistung vom Verbrennungsmotor kommen, sodass das regenerative Bremsen indirekt zumindest für einen kurzfristigen Leistungsschub sorgt.
„Die Kraft des Turbos kommt zur normalen Kraft des Motors hinzu“ – das ist nicht ganz richtig. Vielmehr macht der Turbo den Motor selbst dazu in der Lage, mehr Leistung zu liefern. Dies geschieht ohne den Verbrauch von Kraftstoff oder anderen Ressourcen, daher ist dies nicht vergleichbar mit dem, was ein Superkondensator tun könnte (das wäre eher ein Analogon zum Nachbrenner eines Düsentriebwerks).
@leftaroundabout Das ist nicht wahr. Die Mehrleistung, die ein Turbo liefert, geht immer mit einem gewissen Mehrverbrauch an Kraftstoff einher als bei gleichem Motor und gleichem Hubraum ohne Turbo. Der Hauptunterschied besteht darin, dass diese zusätzliche Leistung bei einem aufgeladenen Motor normalerweise effizienter ist als eine entsprechende Leistungssteigerung durch Erhöhung des Hubraums des Motors.
@MontyHarder. Die ursprüngliche Frage bezog sich auf vollelektrische Motoren. Bei Hybridmotoren stimme ich zu, dass dies der praktische Effekt ist.
@gabrieldiego: „Zusätzliche Leistung … geht auf Kosten eines zusätzlichen Kraftstoffverbrauchs“, das ist eine Tautologie. Leistung bedeutet pro Zeit übersetzte Energie ; Bei jeder gegebenen Effizienz erhöht eine zunehmende Leistung immer den Ressourcenbedarf. Wie Sie sagen, verbessert die Erhöhung der Motorleistung durch einen Turbo tatsächlich den Wirkungsgrad, im Gegensatz zur Erhöhung durch zusätzlichen Hubraum.

regeneratives Bremsen

Diese Frage und Antwort zum Thema enthält einige sehr gute Informationen, und die Antwort enthüllt ein mathematisches Paradoxon mit regenerativem Bremsen

Diese Frage und Antwort ist etwas abseits Ihres Themas, enthält jedoch Brotkrumen in Bezug auf die Rückgewinnung verlorener Energie durch einen Turbo, um einen Teig aufzuladen, und die Rückgewinnung kinetischer Energie durch Bremsen in der Formel 1

Ich denke, das ist eine großartige Interpretation der Frage. Ein Elektromotor ist direkt an das Rad gebunden, sodass sich nirgendwo wirklich „Abfall“ einfangen könnte. Ich denke, die Wiederverwendung des Schwungs, den die Motoren in das Auto bringen, ist so nah, wie das OP kommen wird.
Ich denke, das ist die FALSCHE Interpretation der Frage. Ich wusste bereits, was regeneratives Bremsen ist, und was ich mit meiner Frage meinte, ist, einen Teil der Ausgabe zu nehmen und ihn als Eingabe wiederzuverwenden, um einen SOFORTIGEN POWER BOOST zu geben . Das macht praktisch ein Turbo.
Downvotes funktionieren besser als Kommentare. Liebe deine Leidenschaft.
@sergiol Sie haben die Interpretation der Frage geändert (die bereits einer Reihe von Interpretationen Platz macht). Wenn jemand es nicht so verstanden hat, wie Sie es gemeint haben, müssen Sie nicht alle Großbuchstaben und Fettschrift verwenden, um darauf hinzuweisen, da dies unhöflich und unhöflich aussieht.
Ich werde es bald bereuen, mich dem Flamen angeschlossen zu haben.
Es ist alles gut. Es ist seine Leidenschaft für die Wahrheit. Ich verstehe. Davon abgesehen versuchen wir wirklich, uns von den SO-Flame-Wars zu unterscheiden. @sergiol Ich respektiere deine Ansicht total. Es war meine Interpretation, als niemand Ihre Frage beantwortet hatte. Ich denke, Gabriels Antwort ist sicherlich besser, wenn es um die Leistungsausrichtung auf Ihre Frage geht. Aus Sicht der Ernte dachte ich, dass meine Antwort aus dieser Perspektive in Ordnung war. Ein Hoch auf Sie, ein Hoch auf die Leidenschaft und willkommen auf der Mechanik-Website, falls ich Ihnen das in der Vergangenheit nicht bereits gesagt habe.

Nein, es gibt kein Äquivalent. Ein Turbo kommt zum Einsatz, weil Verbrennungsmotoren von Natur aus ineffizient sind: Sie wandeln chemische Energie auf dem umständlichen Umweg über Wärme in mechanische Energie um . Leider ist Wärme so ziemlich die schlechteste Möglichkeit, Energie zu speichern: Nach den Gesetzen der Thermodynamik kann man sie nur in andere Energieformen umwandeln, wenn man auch die Entropie erhöht. Wenn Sie die Physik machen, finden Sie heraus, dass der maximale Wirkungsgrad der Carnot-Wirkungsgrad ist

η = 1 − T C / T H

wobei T C und T H die kalten und heißen Temperaturpunkte des Motorzyklus sind, dh Umgebungsluft gegenüber Verbrennungstemperatur. Man beachte, dass sich der Bruchteil mit steigendem TH * Null nähert , dh der Verlust kann ziemlich klein gemacht werden, indem man die Verbrennung bei hoher Temperatur stattfinden lässt. Aber Sie können die Temperatur nicht unendlich hoch machen, und daher geht zwangsläufig etwas Energie verloren.

Sie können den Turbo als ein Gerät betrachten, das einen Teil der verlorenen Energie zurückgewinnt † oder, genauer gesagt, Sie können ihn einfach als Mittel sehen, um den Betriebsdruck und damit die Temperatur zu erhöhen und dadurch den Verlust etwas zu reduzieren. Auf jeden Fall ist ein Turbo nur ein Mittel, um dem Problem zu begegnen, dass ein Verbrennungsmotor nicht effizient ist . (In der Praxis werden Sie keinen Motor mit einem Wirkungsgrad von mehr als 30 % finden.)

Bei einem Elektromotor ist das nicht nötig – denn diese sind effizient! Sie wandeln elektrische Energie über Magnetfelder in mechanische um, und dieser Prozess ist viel besser kontrollierbar. Sie können sich einem Wirkungsgrad von 100 % nähern, ohne dass eine Temperatur oder so gegen unendlich gehen muss.
Sicher, es gibt einige kleine Verluste im elektrischen Widerstand der Kupferwicklungen, in Wirbelströmen und Lagerreibung, aber diese können durch Präzisionsdesign sehr klein gemacht werden.

Wenn überhaupt, könnte es sinnvoll sein, nach einem Turbo-Analog für Batterien zu suchen , denn diese sind eigentlich der schwache Teil eines Elektroautos, was die Effizienz betrifft. Vielleicht wäre es sinnvoll, an diese eine Art Abwärmerückgewinnung anzuhängen.

* Falls Sie bemerken, dass der Verlust auch verschwindet, wenn T C Null wird : richtig, aber Sie können nicht viel gegen T C tun . Um die Luft unter die Umgebungstemperatur zu kühlen, wäre ein riesiger Kühlschrank erforderlich, der natürlich insgesamt nur noch mehr Energie verschwenden würde. Eine Kühlung nach einem Kompressor ist jedoch sinnvoll, da hier die Temperatur bereits höher als die Umgebungstemperatur ist, also passiv erfolgen kann.

† Letztendlich ist das „Rückgewinnen von Energieverschwendung“ strittig: Sie können den Motor und den Turbo immer zusammen als einen thermodynamischen Motor betrachten, und sein Gesamtwirkungsgrad kann nicht besser sein als der von Carnot.

Ich muss die ganze Mühe für die technische Beschreibung loben, die Sie in die Antwort gesteckt haben. Die Frage war jedoch viel einfacher, das OP wollte nur das praktische Äquivalent wissen, etwas, das man im Pedal (und beim Nachfüllen / Aufladen) spüren würde.
@gabrieldiego Die Frage scheint nicht so spezifisch zu sein, wie Sie sie zu lesen scheinen. Diese Antwort „Nein“ ist eine bessere Antwort. Regeneratives Bremsen sammelt Energie beim Verlangsamen. Ein Turbo verbraucht Energie, wenn der Motor das Fahrzeug antreibt.
Ich denke, Sie können ungefähre Zahlen hinzufügen: Ein typischer Gasmotor arbeitet mit einem Wirkungsgrad von 20%, ein typischer Elektromotor mit einem Wirkungsgrad von 90%. Das zeigt auf den ersten Blick, wie wenig Energie zur Wiederverwendung übrig bleibt.
Verbessert ein Turbo tatsächlich die Effizienz eines Motors oder erhöht er lediglich seine Spitzenleistung (was wiederum die Verwendung eines kleineren Motors ermöglichen kann, der bei geringerem Energiebedarf effizienter wäre)?
@supercat: sind diese nicht gleichwertig?
@leftaroundabout: Nein, sind sie nicht. Nachbrenner erhöhen die Leistung eines Strahltriebwerks, erhöhen jedoch seinen Kraftstoffverbrauch um einen Betrag, der größer ist als die Leistungssteigerung. Ein Turbo ermöglicht es einem Motor, bei jeder Umdrehung mehr Kraftstoff aufzunehmen, als dies sonst möglich wäre, aber das bedeutet nicht, dass die Leistungssteigerung proportional zur erhöhten Kraftstoffaufnahme ist. Ich bin mir sicher, dass Turbos nicht so ineffizient sind wie Nachbrenner, aber das bedeutet nicht, dass sie die Motoreffizienz verbessern.
@supercat: ok, fair genug. Aber ein Nachbrenner ist quasi ein separates, zusätzliches Triebwerk, das lediglich den komprimierten Abgasstrom eines Jets als Sauerstoffversorgung nutzt. Dieses zusätzliche Triebwerk ist extrem leicht, aber leistungsstark und robust gegenüber Überschallströmung, aber es ist viel weniger effizient als selbst ein verschwenderischer Turbojet. OTOH, ein Turbolader, verwendet ein bestimmtes Motordesign und verbessert seinen Durchsatz (erhöhte Leistung) und sein Verdichtungsverhältnis (erhöhter Wirkungsgrad) bei einer bestimmten Drehzahl. Natürlich verursacht der Turbo auch einige zusätzliche Reibungsverluste, aber das ist wiederum etwas, das Sie mit präzisem Design minimieren können.
@leftaroundabout: Turbinen haben Verluste sowohl durch Reibung als auch durch Gas, das durchrutscht, ohne von der Turbine beeinflusst zu werden. Ein Automobildesigner mit einer bestimmten Größe und einem bestimmten Kostenbudget muss solche Verluste gegen die Belastbarkeit abwägen; Das leistungsfähigste Design, das ein bestimmtes Budget erfüllt, ist wahrscheinlich nicht das effizienteste.

Sie könnten die Wärme des Elektromotors auffangen und mit einem thermoelektrischen Gerät in mehr Energie umwandeln. Forschung der Universität von Florida

Hört sich interessant an. Ich wäre großartig, wenn Sie den vollständigen Titel des Papiers und ein Zitat hinzufügen könnten, das auf den Kern der Sache eingeht, falls dieser Link in Zukunft verschwindet.
Das ist in der Tat sehr interessant, aber dieses Projekt soll offensichtlich die Abwärme von Verbrennungsmotoren nutzen. Ein Elektromotor produziert viel, viel weniger Abwärme, und das vor allem bei einer viel niedrigeren Temperatur, daher kann man hier kaum Energie gewinnen. Wenn überhaupt, könnte es sinnvoll sein, die Abwärme der Batterien zu nutzen .

Hier gibt es bereits einige gute Antworten, die das Thema ziemlich vollständig abdecken. Eine Sache, die jedoch nicht erwähnt wurde, ist KERS - kinetische Energierückgewinnungssysteme. Tatsächlich haben Sie eine große Masse (Schwungrad), die sich dreht, wenn sich das Fahrzeug bewegt. Im Allgemeinen führt der Antriebsstrang beim Bremsen oder Vakuum (kein Gas) Energie in dieses Schwungrad ein. Bei Bedarf greift das Schwungrad dann über eine Kupplung ein und kann diese Energie wieder in den Antriebsstrang einspeisen.

Obwohl es sich nicht unbedingt um eine EV-Technologie handelt (und ich bin mir tatsächlich nicht sicher, ob irgendwelche EVs KERS verwenden), ist dies ein weiterer möglicher Weg.

KERS ist nur eine spezielle Implementierung des regenerativen Bremsens, das von DucatiKiller erwähnt wird. Und die Hälfte Ihrer Antwort trifft hier nicht einmal zu, da der Elektromotor keinen Betriebsmodus "kein Gas" hat.
Nein, der Motor nicht, aber der Controller hat sicherlich in den meisten Fällen einen Freilaufzustand.
Hier ist auch eine Anwendung für KERS in einem EV. hybridcars.com/kers-finished-twizy-ev-concept und ein Unternehmen, das Komponenten verkauft, kerstech.com , und ein Intech-PDF, das teilweise eine andere Implementierung bespricht. cdn.intechopen.com/pdfs-wm/41416.pdf Also ja, es trifft hier etwas zu. Damit diese Systeme funktionieren, nehmen sie Feedback von der Steuerung entgegen.
@Aron Lavers Alter! Die Frage bezog sich auf Elektromotoren . Hybride können einen normalen Turbo haben, weil sie normale Benzinmotoren haben . Die in Twizzy eingesetzten "Kers" sind nur eine weitere Implementierung des regenerativen Bremsens - genau das, was DucatiKiller viel besser als Sie beschrieben hat. Was "kers" ist, sollten Sie aus Lehrbüchern lernen, nicht aus Herstellerwerbung.
@Agent_L Ich habe das Gefühl, dass Sie hier die Etikette verletzen. DucatiKiller hat zwei Artikel verlinkt, aber in seinem Beitrag wenig darüber beschrieben. Ich glaube nicht, dass meine Beschreibung der Funktionsweise eines kinetischen Wiederherstellungssystems falsch ist. Ich habe einen Kontext dafür gegeben, wie es in einer konventionellen Anwendung funktioniert (dh unter Vakuum in einem konventionellen Auto) und wie es sich an diese Situation anpassen "könnte". Dann wurden einige Implementierungen aus der realen Welt bereitgestellt. Mir zu sagen, woher ich Konzepte lernen soll, geht jedoch ein wenig über Ihre Position hinaus und über das hinaus, was hier als anständig angesehen wird.
Entschuldigung, wenn ich zu weit ausgetreten bin. Aber KERS ist nur eine bestimmte Implementierung eines breiten Konzepts. Ihre Antwort und die von Ihnen geposteten Links sind kaum mehr als Marketingmaterial. Der eigentliche Begriff "regeneratives Bremsen" ist ein ausgezeichneter Ausgangspunkt, und es muss wenig hinzugefügt werden, um das allgemeine Konzept nicht unnötigerweise auf eine bestimmte Implementierung einzuengen. Ich erinnere Sie daran, dass mein erster Kommentar ziemlich neutral war, Sie haben immer wieder darauf bestanden, ihn auf einen Marketingnamen einzugrenzen.
Ich springe nicht auf dich oder irgendetwas Aaron, aber bedenke, dass die beiden Links, die Ducati bereitgestellt hat, beide auf Mechanics.SE sind, also sind die Informationen bereits hier ... es macht keinen Sinn, so etwas noch einmal aufzuwärmen. Die allgemeine Idee hinter dem, was @Agent_L zu sagen versucht, ist natürlich, den Link zu posten, aber geben Sie uns auch eine Vorstellung davon, was in dem Link steht. Es ist nicht so, dass Links jemals veraltet sind oder die Urheber ihre eigenen Inhalte nicht löschen. Wir mögen es einfach, wenn die Dinge hier sind, wo sie für die Ewigkeit bleiben werden. Danke für's Da sein. Ich freue mich darauf, in Zukunft noch viel mehr von dir zu sehen!

Die meisten elektrischen Traktionssysteme drosseln die Spannung, die von der Batterie zum Elektromotor geht. Beispielsweise gibt eine 48-V-Motorsteuerung für Elektrokarren dem Motor bis zu 48 V, aber nicht mehr und Strom ist Drehmoment. Der Jargonbegriff TURBO wird verwendet, wenn der Controller so modifiziert wird, dass er manchmal als Spannungsverstärker fungiert, der mehr Volt liefert als die Batterie erzeugt. Dies gibt mehr Geschwindigkeit, aber nicht mehr Drehmoment. So können und werden Elektrokarren modifiziert um schneller zu fahren und dabei den gleichen Motor und den gleichen Akku zu behalten. Sie müssen wissen, was Sie tun, sonst explodieren Sie den Motor, als würden Sie einem Benzinmotor einen Turbo hinzufügen Controller ist für 0,25 % eingerichtet ist eine vernünftige Zahl.

Turbo-Äquivalent bei Elektromotoren
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