Batería de volante de inercia
Se está desarrollando una nueva generación de sistemas modulares de almacenamiento de energía en volantes de inercia electromecánicos para su integración en diferentes tipos de vehículos y arquitecturas de tren motriz. La altísima densidad de potencia del volante de inercia proporciona una solución híbrida eficaz para los vehículos convencionales con motor de combustión interna y es igualmente adecuada para hibridar el sistema de almacenamiento de energía de la batería a bordo de vehículos ya electrificados, como los BEV y los PHEV.
El volante de inercia integral, el motor eléctrico y el inversor superan los niveles de rendimiento del “estado del arte” en cuanto a densidad de potencia de los sistemas de almacenamiento de energía, al aprovechar las nuevas máquinas eléctricas compactas de alto rendimiento. Aunque el concepto de un sistema electromecánico de volante de inercia no es nuevo, los conceptos anteriores se han basado en costosos diseños de rotores con radios. El sistema PUNCH Flybrid combina el rotor del volante de inercia con la tecnología de motores convencionales, pero funcionando a velocidades muy altas. El diseño de accionamiento directo da lugar a un sistema de almacenamiento de energía ultracompacto, eficiente y térmicamente robusto que puede escalarse fácilmente a diferentes niveles de energía y potencia según la aplicación prevista. La solución de almacenamiento de energía de alto rendimiento puede integrarse fácilmente en cualquier vehículo electrificado con una excepcional relación coste-beneficio que apoya las tendencias actuales de la industria del automóvil. Mediante la conexión a una transmisión híbrida o al bus de corriente continua de un BEV, el sistema de volante de inercia F-Boost puede integrarse sin problemas en muchos tipos de cadenas cinemáticas.
Entrenamiento con volante de inercia
La idea detrás de los volantes de inercia era mejorar la capacidad de deslizamiento y no tener arranques y paradas bruscas. Al principio de la utilización de los volantes de inercia, muchos motores eran de tres polos y los volantes ayudaban a suavizar las sacudidas a baja velocidad.
844-Los volantes de inercia se utilizan de la misma manera en todas las aplicaciones, desde las grandes plantas industriales hasta las maquetas de trenes: para suavizar los impulsos de potencia y mantener el movimiento cuando la potencia puede ser intermitente. Se encuentran habitualmente en las máquinas de vapor, tanto móviles como fijas. Sin embargo, son mucho más difíciles de ver en una locomotora de vapor en movimiento. Esto se debe a que no son volantes de inercia propiamente dichos, sino que están disimulados en las pesadas ruedas motrices con sus contrapesos y las enormes (literalmente, en ambos sentidos del término) varillas laterales.Si lo piensas por un momento, las máquinas de vapor (de ambos tipos) son naturales para un volante de inercia. Los golpes de fuerza de las máquinas de vapor son muy grandes y luego no hay nada hasta el siguiente golpe de fuerza. La masa en movimiento (el peso) mantiene las cosas en marcha hasta la siguiente carrera de potencia, tanto si el volante es un verdadero volante de inercia, como en un tractor de vapor o un molino de harina, o uno enmascarado como la maquinaria pesada que cuelga a los lados de una locomotora de vapor. Además, el hecho de que un volante de inercia o su equivalente mantenga gran parte del impulso de las mecánicas hace que la potencia no varíe entre todo y nada, sino entre todo y bastante. La diferencia atenuada entre el tiempo de potencia y el de no potencia hace que el movimiento sea más uniforme. Esto suele ser una característica deseable en un entorno industrial, así como una forma de minimizar el desgaste del equipo y del personal. — D
Sitio web de Flywheel
La locomotora de vapor de Trevithick de 1802 utilizaba un volante de inercia para distribuir uniformemente la potencia de su único cilindro. Un volante de inercia es un dispositivo mecánico que utiliza la conservación del momento angular para almacenar energía rotacional; una forma de energía cinética proporcional al producto de su momento de inercia y el cuadrado de su velocidad de rotación. En particular, suponiendo que el momento de inercia del volante es constante (es decir, un volante con masa fija y segundo momento de área que gira alrededor de un eje fijo), la energía (rotacional) almacenada está directamente asociada al cuadrado de su velocidad de rotación.
Dado que un volante de inercia sirve para almacenar energía mecánica para su posterior uso, es natural considerarlo como un análogo de energía cinética de un inductor eléctrico. Una vez abstraído convenientemente, este principio compartido de almacenamiento de energía se describe en el concepto generalizado de acumulador. Al igual que otros tipos de acumuladores, un volante de inercia suaviza intrínsecamente las desviaciones suficientemente pequeñas de la potencia de salida de un sistema, desempeñando así el papel de un filtro de paso bajo con respecto a la velocidad mecánica (angular o de otro tipo) del sistema. Más concretamente, la energía almacenada en un volante de inercia donará un aumento de la potencia de salida cuando se produzca una caída de la potencia de entrada y, a la inversa, absorberá cualquier exceso de potencia de entrada (potencia generada por el sistema) en forma de energía rotacional.
Generador de volantes
En consecuencia, la invención proporciona un control de velocidad para un sistema de almacenamiento de energía en el volante de inercia que proporciona un control de velocidad preciso y fiable para el funcionamiento a largo plazo. El control de velocidad utiliza un medio de limitación de corriente que limita de forma segura la corriente de aceleración al motor para acelerar el volante de inercia, y un controlador de tasa que conecta y desconecta digitalmente la corriente de aceleración para mantener la velocidad de estado estable deseada. El controlador de tasa apaga la corriente de aceleración cuando la velocidad del volante está por encima de la velocidad de estado estable deseada y luego vuelve a encender la corriente de aceleración cuando la velocidad del volante cae por debajo de la velocidad de estado estable deseada. El control de velocidad de tipo digital puede ser más preciso y fiable utilizando un control directo de encendido/apagado sobre la velocidad de funcionamiento de estado estable deseada. El controlador de velocidad puede funcionar midiendo la frecuencia de excitación de un sensor de posición rotacional, y activando o desactivando la aceleración en función de si la frecuencia de excitación supera un valor umbral correspondiente a la velocidad de estado estable deseada. El controlador de velocidad puede operar midiendo el voltaje promedio a través de una o más bobinas electromagnéticas que son excitadas magnéticamente por la rotación del volante y activando o desactivando la aceleración en base a si el voltaje promedio excede un valor umbral correspondiente a la velocidad de estado estable deseada.