Cargando ultracapacitores por separado y usándolos en serie para el sistema de frenos de regeneración

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Soy ingeniero mecánico, por lo tanto, corríjame si hay algo en lo que me haya equivocado. Estoy trabajando en un sistema de frenado regenerativo para una motocicleta IC y busco la mejor manera de mejorar su rendimiento. El sistema teórico actual utiliza un motor BLDC de 48V, 2kW y un banco de ultracapacitores. El problema es bastante complejo, ya que la tensión producida por el motor / generador depende de la velocidad angular que desciende con la velocidad del vehículo. Por lo tanto, cargar los ultracapacitores hasta 48V requeriría frenar a altas velocidades o un convertidor DC / DC. También hay otro problema de controlar la fuerza de frenado del motor que está más allá de mi comprensión de la ingeniería eléctrica y la mecatrónica. ¿Creo que el par de ruptura está relacionado con la corriente? ¿Debo controlar la corriente para una rotura suave?

Buscando una solución más simple, tuve la idea de tener un banco de ultracapacitores que podrían modificarse electrónicamente cambiando el número de células conectadas en serie. A bajas velocidades, el sistema electrónico cargaría un bajo número de ultracapacitores conectados en serie a la vez, monitoreando el voltaje y cambiando entre diferentes unidades hasta que el banco esté completamente cargado aprovechando el frenado a baja velocidad. Si se requiere más potencia de frenado o si la velocidad del vehículo es mayor, el sistema conectará un mayor número de unidades en serie para aumentar la tensión general del banco. Una vez que la energía recolectada se utiliza para impulsar el vehículo, la potencia y el par del motor se pueden controlar modificando el número de ultracapacitores en serie. Obviamente, la complejidad del sistema significa que se necesitarían varios dispositivos de monitoreo para evitar la sobrecarga de celdas individuales y para cambiar entre los ultracondensadores en el momento adecuado. ¿Mi sistema de cambio de tapa propuesto sería más complejo que un convertidor DCDC? ¿Cuántos pasos necesitaría para una suavidad razonable?

Entiendo que es muy probable que me complique demasiado las cosas, por lo que si hay una forma más sencilla, por favor, hágamelo saber.

    
pregunta M Rogoz

1 respuesta

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Si bien lo que usted propone puede hacerse en teoría, parece poco práctico en comparación con las alternativas. Los diversos interruptores, y controlarlos, para combinar los condensadores en diferentes combinaciones no serán fáciles.

Usted mismo dijo que un convertidor de CC a CC es otra opción, pero lo ignoró. Eso parece ser un sistema más simple, y lo más probable es que desees un convertidor de ese tipo allí para otros fines, como cargar la batería desde largas pendientes.

Esto también plantea la pregunta de por qué está utilizando condensadores en primer lugar. ¿Por qué no hacer que el motor cargue la batería durante el frenado o descensos largos? La densidad de energía de los condensadores es menor que la de las baterías. Dado que las baterías deben poder producir la corriente máxima en el motor, también deben poder manejar aproximadamente la misma corriente en carga inversa. ¿Cuál cree que es la ventaja de un sistema mixto de condensador / batería como solo una batería? Supongo que son más eficientes a corto plazo, pero a un costo y un peso considerables. Por supuesto, ese peso disminuye la eficiencia general y el espacio adicional hace que el vehículo sea menos utilizable o presenta más resistencia al viento a altas velocidades.

No he hecho los cálculos, pero soy escéptico de que agregar capacidad suficiente para almacenar la energía cinética del vehículo tenga sentido.

    
respondido por el Olin Lathrop

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