Patente de almacenamiento de energía de levitación magnética con volante de inercia de vacío

Todo el mundo debería haber visto el motor monocilíndrico de un tractor con una gran placa de hierro en el lateral. Este es el volante, que puede utilizar la energía inercial de la rotación a alta velocidad para estabilizar la velocidad del motor y obtener una potencia de salida estable.

Pero ahora alguien quiere utilizar este gran volante en vehículos eléctricos. Por supuesto, su función no es estabilizar la producción de energía, sino centrarse en sus características de almacenamiento de energía.

Hay informes de medios extranjeros que afirman que el City College de la Universidad de Londres y Dynamic? ¿Aumentar? Systems ha desarrollado conjuntamente un dispositivo de almacenamiento de energía en el volante, una batería de volante, que puede alimentar vehículos eléctricos.

Puedes considerarlo electromecánico.

En pocas palabras, utiliza un motor/generador bidireccional alternativo para realizar físicamente la conversión mutua y el almacenamiento entre la energía eléctrica y la energía cinética mecánica del volante. La batería de litio de la que hablamos a menudo es una batería química que convierte la energía química y la energía eléctrica entre sí.

Su estructura no es complicada. Un sistema típico de almacenamiento de energía con volante consta de cinco componentes principales: cuerpo del volante, rodamientos, motor bidireccional, convertidor de potencia y cámara de vacío.

El cuerpo del volante es el componente central del sistema de almacenamiento de energía del volante. Está diseñado para aumentar la velocidad angular máxima del rotor, reducir el peso del rotor y maximizar la función de almacenamiento de energía del volante. sistema de almacenamiento de energía. Está hecho principalmente de material de fibra de carbono.

Un motor bidireccional funciona como motor mientras almacena energía y es impulsado por energía recuperada del exterior para acelerar la rotación del volante. En este punto, la energía eléctrica se convierte en energía cinética. Cuando se libera energía, el motor se convierte en un generador y el volante impulsa el motor para generar electricidad, que suministra energía al motor impulsor, completando así la conversión de energía mecánica en energía eléctrica. En este proceso, la velocidad del volante seguirá disminuyendo.

El propósito del convertidor de potencia es mejorar la flexibilidad y controlabilidad del sistema de almacenamiento de energía del volante y convertir la energía eléctrica de salida en energía eléctrica que cumpla con los requisitos de suministro de energía de la carga mediante modulación de frecuencia, rectificación o tensión constante.

La función principal de la cámara de vacío es proporcionar un ambiente de vacío y reducir la pérdida de resistencia al viento cuando gira el volante.

El rendimiento del rodamiento afecta directamente a la fiabilidad, eficiencia y vida útil del sistema de almacenamiento de energía del volante. Los sistemas de almacenamiento de energía del volante utilizan principalmente sistemas de levitación magnética para reducir la fricción cuando gira el rotor del motor, reducir las pérdidas mecánicas y mejorar la eficiencia del almacenamiento de energía.

Esto suena novedoso, pero en realidad esta tecnología apareció ya a principios de la década de 1980, cuando la empresa de ingeniería suiza Oerlikon desarrolló con éxito un autobús impulsado por volante.

Quizás tengas curiosidad, ¿qué potencia tiene la batería del volante?

En 2007, Porsche también estudió las baterías del volante. En 2009, ¿se utilizó esta tecnología en el 911 de Le Mans? ¿GT3? En el coche de carreras RHybrid, se instaló un sistema de almacenamiento de energía en el volante debajo del asiento del pasajero, que pesaba sólo 103 libras (aproximadamente 46,7 kilogramos).

Cuando se circula a máxima velocidad, ¿la velocidad del volante puede acercarse a las 40.000 rpm? El volante de inercia de 16 pulgadas de diámetro proporciona 0,2 kWh de energía. Aunque tiene poca capacidad, sus funciones son muy potentes. Puede proporcionar 163 caballos de fuerza (aproximadamente 120 kw) durante 6 segundos, y carga y descarga frecuente y rápidamente, lo que le ganó mucho tiempo de competencia al 911 en ese momento.

Porque, en general, cuando un coche de carreras acelera o desacelera bruscamente durante una conducción intensa, habrá una gran entrada o salida de energía, y una potencia alta dañará en gran medida la vida útil de la batería química. Se dice que durante una carrera de 24 horas en Nürburgring, es necesario cambiar la batería tres veces.

La batería del volante no necesita ser reemplazada y puede usarse durante 25 años sin mantenimiento. No habrá pérdidas después de cargas y descargas repetidas 654,38+0 millones de veces. Y se puede decir que casi no hay límite de potencia, similar a un supercondensador, y se puede cargar y descargar rápidamente.

Además, las baterías de volante absorben mejor la energía cinética de frenado que las baterías químicas. Por ejemplo, la desaceleración de un vehículo normal es de sólo 0,3 g, mientras que la batería del volante puede hacer que la desaceleración de un coche de carreras alcance 1 g, reduciendo así el desgaste de las pastillas de freno y mejorando la eficiencia del combustible en un 25%. En términos generales, las carreras de rally requieren reemplazar 2 o 3 pastillas de freno, mientras que los modelos con batería de volante solo necesitan reemplazarse una vez.

Estas sustituciones reducidas pueden ganar mucho tiempo en el juego. Más tarde, en el concept car Porsche 918 apareció un sistema de almacenamiento de energía en el volante de inercia, que puede proporcionar 2 × 75 kW de potencia adicional a los dos motores del eje delantero.

Se puede decir que las baterías de volante son muy adecuadas para los coches en términos de tecnología, rendimiento y seguridad, pero ¿por qué no se han desarrollado?

O puede ser por el bajo coste de rendimiento. Aunque la potencia es alta, la capacidad es difícil de aumentar, por lo que no es apto para vehículos eléctricos de largo kilometraje. Solo es apto para coches deportivos. , camiones y otros vehículos que requieren alta potencia.

De hecho, considerando la gran capacidad de almacenamiento de energía, la alta densidad de almacenamiento de energía, la carga rápida y los tiempos de carga y descarga ilimitados, muchas instituciones de investigación científica extranjeras han introducido el almacenamiento de energía mediante volante en los sistemas de generación de energía eólica, a saber: Turbinas eólicas + Motor de combustión interna + Almacenamiento de energía en volante.

Por ejemplo, ¿Vista en Estados Unidos? ¿tecnología? En términos de ingeniería, se introducen volantes en el sistema de generación de energía eólica para lograr una regulación máxima general. La generación de energía del conjunto de volante alcanza los 300 kW y el volante de inercia de gran capacidad almacena 277 kW/h.

Con el avance continuo de los materiales compuestos, los soportes magnéticos, los motores integrados y la tecnología de diseño de optimización multidisciplinaria, la capacidad de almacenamiento de energía de los volantes puede mejorarse aún más y su aplicación en la industria automotriz sigue siendo amplia.

Este artículo es de Autohome, el autor de Autohome, y no representa la posición de Autohome.