Recuperarea energiei din inertia rotilor autoturismului

Se ataseaza un volant pe fiecare roata, iar in momentul frânării acesta continua sa se invarta. Acest volant este legat de un generator de curent. In acest fel se recupereaza inertia rotilor.

Recuperarea energiei din inerția roților autoturismului: 

O sinteză multidisciplinară

1. Captarea energiei cinetice (Inginerie Mecanică & Cercetare):

• Volantele: Fiecare roată va fi echipată cu un volant compact, realizat din materiale compozite avansate (fibră de carbon cu matrice polimerică) pentru a minimiza greutatea și a maximiza rezistența. Designul volantului va fi optimizat prin simulări numerice (CFD și FEA) pentru a asigura o inerție mare și o disipare minimă a energiei.
• Sistemul de cuplare: Un ambreiaj centrifugal inteligent, controlat electronic, va conecta volantul la roată doar în timpul frânării. Acest sistem va fi proiectat pentru a fi robust și fiabil, asigurând o cuplare/decuplare rapidă și precisă.
• Rulmenți: Rulmenții magnetici, cu frecare neglijabilă, vor fi integrați pentru a reduce pierderile de energie și a crește eficiența sistemului.

2. Conversia energiei (Inginerie Electrică):

• Generatoarele: Fiecare volant va fi cuplat la un generator electric fără perii, de înaltă eficiență, compact și ușor. Acești generatori vor fi special proiectați pentru a funcționa la viteze variabile, adaptându-se la diferitele condiții de frânare.
• Electronica de putere: Un convertor DC-DC va gestiona eficient energia generată, ajustând tensiunea și curentul pentru a optimiza încărcarea bateriei sau a supercapacitorului.
• Stocarea energiei: Energia recuperată va fi stocată într-un supercapacitor, ales pentru densitatea sa energetică mare și capacitatea de încărcare/descărcare rapidă. Această energie va fi utilizată pentru a asista motorul la accelerare, reducând consumul de combustibil.

3. Controlul și integrarea sistemului (Inginerie Mecanică, Electrică & Cercetare):

• Unitatea de control: O unitate centrală va monitoriza în timp real viteza roților, starea ambreiajelor și parametrii electrici ai generatorului și ai sistemului de stocare. Algoritmi avansați de control vor optimiza funcționarea sistemului în diferite condiții de drum și de trafic.
• Integrarea cu sistemele vehiculului: Sistemul va fi integrat cu sistemul de frânare al vehiculului, asigurând o tranziție lină între frânarea regenerativă și frânarea convențională. De asemenea, va comunica cu sistemul de management al bateriei pentru a optimiza fluxul de energie.
• Interfața om-mașină: Un display în bord va oferi informații despre starea sistemului de recuperare a energiei, nivelul de energie stocată și economia de combustibil realizată.

4. Validarea și optimizarea (Cercetare):

• Modelare și simulare: Înainte de implementarea fizică, se vor realiza modele complexe pentru a simula comportamentul sistemului în diferite scenarii de conducere.
• Prototipare și testare: Un prototip va fi construit și testat pe un vehicul, în condiții reale de trafic, pentru a valida performanțele și a colecta date pentru optimizare.
• Analiza ciclului de viață: Se va evalua impactul asupra mediului al producției, utilizării și reciclării componentelor sistemului.

Beneficii anticipate:

• Reducerea consumului de combustibil: Prin recuperarea energiei la frânare, se diminuează efortul motorului, rezultând o economie de combustibil semnificativă.
• Emisii reduse de CO2: Consumul redus de combustibil se traduce printr-o scădere a emisiilor de gaze cu efect de seră.
• Performanță îmbunătățită: Energia stocată poate fi utilizată pentru a oferi un plus de putere la accelerare.
• Durabilitate crescută a sistemului de frânare: Utilizarea frânării regenerative reduce uzura componentelor sistemului de frânare convențional.

Concluzii:

Această abordare multidisciplinară permite dezvoltarea unui sistem inovator de recuperare a energiei, care contribuie la creșterea eficienței energetice a autovehiculelor și la reducerea impactului asupra mediului. Prin combinarea expertizei din inginerie mecanică, electrică și cercetare, se poate realiza un sistem performant, fiabil și sigur, cu beneficii semnificative pentru șoferi și pentru mediu.