Svinghjul kan gøre batterier i elbiler mindre

Svinghjul i almindelige elbiler kan give det effektlager, der både kan levere hurtig acceleration og mindre slid på batteriet. Måske kan det ligefrem føre til mindre batterier.

I Sverige har Johan Lundin fra Ångströmlaboratoriet ved universitetet i Uppsala arbejdet med svinghjul i rene elbiler for på den måde at reducere behovet for store batterier:

»Vi mener, at man kan reducere størrelsen af batteriet i en elbil til det halve ved hjælp af svinghjul.« siger han til ing.dk.

Læs også: Svinghjul som energilager i biler

I modsætning til batteriet, så er svinghjulet rigtig godt til at optage og afgive kræfter. Derfor er det perfekt til at sparke bilen af sted ved lyskrydset og omvendt optage kræfterne ved opbremsninger. Accelerationer og nedbremsninger slider forholdsvis meget på batterier.

Med et svinghjul vil batteriet blive op- og afladet mere jævnt.

Forsøgene på Ångströmlaboratoriet er endnu på et tidligt stadie. For eksempel skal omdrejningerne i svinghjulet øges fra de nuværende 5.000 pr. minut til omkring 30.000:

»Vi har endnu ikke koblet nogen ekstern masse på, så energilagringskapaciteten er endnu temmelig lav på vores prototype. Lige nu tester vi den rent elektriske maskine og al den effektelektronik, der skal bruges. Desuden arbejder vi med et magnetisk leje for at holde tabene ned«, siger Johan Lundin.

Svinghjul som regulært energilager, har været kendt i biler siden slutningen af 1970'erne, men den nuværende renæssance skyldes ifølge forskerne, at udviklingen af kompositmaterialer, effektelektronik og magnetlejer har gjort dem langt mere effektive og mekanisk pålidelige, end tidligere tiders modeller.

Mellemlager i brændselscellebiler

Men det er ikke bare i de rene elbiler, at svinghjulene kan have en betydning.

En nylig offentliggjort undersøgelse fra universitetet i Oxford peger på, at svinghjul er konkurrencedytige i forhold til batterier og ultrakapacitorer, når det gælder det mellemlager, en brændselscellebil altid skal have.

Forskerne Reed T. Doucette og Malcolm D. McCulloch fra universitetets ingeniørafdeling opstillede en computermodel for en brændselscellebils "drivetrain".

Ved at lade computermodellen gennemløbe forskellige kørselsmønstre, kom de frem til, at et svinghjul var konkurrencedygtigt med batterier og ultrakapacitorer.

I 2009-sæsonen af Formel 1, viste Williams-teamet, at svinghjul også kunne bruges til de ekstreme belastninger, bilerne bliver udsat for under et helt løb. Systemet er senere blevet installeret i en Porsche 911 GT3.

Ny Jaguar med svinghjul

Som en af de første større bilproducenter, har Jaguar netop præsenteret en prototype model XF med svinghjul. Ved at kombinere et svinghjul med en traditionel benzinmotor, kan brændstoføkonomien forbedres med 20 procent.

I modsætning til Porsche-systemet, er der her tale om et rent mekanisk system, hvor et lille CVT-gear overfører energi mellem svinghjulet og bagakslens differentiale.

Dokumentation

Ny Teknik
Green Car Congress
Jaguar XF med svinghjul

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

"Ved at lade computermodellen gennemløbe forskellige kørselsmønstre, kom de frem til, at et svinghjul var konkurrencedygtig med batterier og ultrakapacitorer."

Interessant nok, men det kunne være rart at få nogle tal på bordet. Jeg savner oplysning om f.eks. energitæthed/volumen, energitæthed/vægt, energitæthed/pris mellem de forskellige løsninger.

Er der nogen der har nogle bud?

MvH,

Bent.

  • 0
  • 0

Ved at kombinere et svinghjul med en traditionel benzinmotor, kan brændstoføkonomien forbedres med 20 procent.

Ja, 20% ved at kombinere med en traditionel motor, men med nye krav til udledning af partikler og klimagasser er den traditionelle motor under udfasning, fremtiden er constant RPM.

20% underholdningsværdi på formel1, og man må håbe systemet kan bruges til busser, tog, lastbiler, og vindmøller så udviklingspengene kan komme hjem, til biler tror jeg ikke på den.

Jeg ved godt at Jaguar er en bil, og jeg bøjer mig respektfuldt i støvet når det indføres som standardtilbehør for hele modelserier.

  • 0
  • 0

Jeg har det lidt dårligt med at tro, at en løsning med et svinghjul, der kan levere så meget energi, som artiklen antyder, skulle kunne være tilfredsstillende støjsvag eller sikker.

En ultrakapacitor, bliver hvor den er, men et svinghjul, der måske vejer 50-100kg, og som fiser rundt med 500 omdrejninger i sekundet... Hvordan har man tænkt sig at sikre passagererne imod katastrofer, når bilen kommer ud for en ulykke? Det bliver et flot gnistfyrværkeri, der kommer ud af det..

  • 0
  • 0

Det lyder ærligt talt som rendyrket vrøvl. Batterier i elbiler har den størrelse de har på grund af rækkevidden. Artiklen får det til at lyde som om elbiler har et stort batteri for at kunne optage effekten fra nedbremsninger. Et klart modeksempel på dette er Toyota Prius som har et mikroskopisk batteri (i elbil sammenhæng) som kun har til formål at optage bremseenergi.

  • 0
  • 0

" Jeg savner oplysning om f.eks. energitæthed/volumen, energitæthed/vægt, energitæthed/pris mellem de forskellige løsninger.

Er der nogen der har nogle bud? Bent.

Prøv selv

Hvis man laver en toroide (tror jeg nok er betegnelsen for et legeme som en cykelslange eller babybidering) af de bedste metaller vil man kunne lade den køre med en periferi hastighed på ca 500 meter per sekund.Det vil sige den maksimale gemte energi (Joule) er en halv gange rotorens masse (kg) gange 500 i anden.Kulfiber tåler vistnok omkring 750.Man bedes erindre at brændværdien af olieprodukter er ca 42 MJ per kg.

  • 0
  • 0

Er der nogen der har nogle bud?

Ja, når du har tanket dit svinghjul op, kan du frigive 60kW i 7sekunder, og systemet vejer 65kg.

  • 0
  • 0

...var der et enormt stort svinghjul og det var enormt morsomt at ydnytte dette til det yderste.

Man holdt ved rødt lys og gassede dyret op til topomdrejninger, for at koble ind lige når det blev grønt. Den lette vogn sprang igang og kom foran alle, de første 100-150 meter, hvorefter den fandt sit nomale sindige hastighedsleje. Det kostede gear og krydsled .....men hvor var det skægt at lægge , især volvo ejere bag sig :o) Volvo ejer dengang troede at vejene var deres :o)

Men mere nytte kan man næppe nå med svinghjul...Jaguar eller ej!

  • 0
  • 0

...var der et enormt stort svinghjul og det var enormt morsomt at ydnytte dette til det yderste.

At udnytte til det yderste betyder normalt energimæssigt og underforstået genbrug, det lyder mere som du har haft sjov med at finde materialernes maksimale belasninger.

I de gode tider kørte jeg Dyane 6, jeg husker det som topmodellen dengang, og der var masser af power 32hk mener jeg til en bil der ingenting vejede, jeg vægtede økonomien, jeg husker dog ikke noget om svinghjul, hvis ikke det er armen når den skulle startes du taler om, der var aldrig strøm på min, ellers havde jeg brugt sevstarteren.

Orange som på filmen: http://www.youtube.com/watch?v=Iulb8Kj8QG4

  • 0
  • 0

Benny der er adskillige motor og koblingsvarianter i 2CV serien.

Startende med en 9 hk med 375 ccm og sluttende med din 32 hk. med 602 ccm. De første modeller havde en centrifugalkobling, der blev aktiveret når man gassede op. Denne feature var forladt i den model jeg havde. Forøvrigt er der lavet 4hjulstrukne 2CV med to motorer !

Jeg er enig med dig i at de 32 heste gjorde at man ikke mere kunne beskylde 2CV for at være langsom.

Dine problemer med starteren, har alle haft, men et par omdrejninger med håndsvinget inden man drejede nøglen, hjalp gevaldigt med at nedsætte fejlstarter. Men en specialnøgle til at afmontere blæserhjulet så man kunne pudse knikseren af og til , ville også have hjulpet mange :o)

Jeg mener at det er en skam at den ikke laves mere. Idag skulle den dog være fremstillet med den galvanisering som alle biler har idag.

  • 0
  • 0

jeg husker dog ikke noget om svinghjul, hvis ikke det er armen når den skulle startes du taler om

Svinghjulet er det koblingpladen er monteret på

Og nu vi har Citronen fremme - et herligt Dyane 6 rat pryder min hjemmelavede havetraktor, derudover generator fra Renault 4, ditto styrtøj, gearhjul fra en radiobil, baghjul fra ford fiesta, bagtøj (fortøj) fra en el-truck, hydrostatisk gear + rev. fra ?, spindelmotor til frontløft af 3-hovedet klipper fra en hospitalsseng oma.

Først faldt jeg over det herlige rat, og så gik der Rasmus Klump i det (RK fans kender historien om Det gode skib Mary)

Svinghjulet på min Eicher 2 cylindrede traktor vejer 70kg, for et par år siden var der omkring 1 meter sne uden for hallen, jeg gik frisk til den med 10 meter tilløb indefra og nåede da også ca. 2 meter ud med traktor og docerblad, det tog så en god times tid at grave den ud igen

  • 0
  • 0

Måske vil det så være muligt, at tilknytte en dynamo, så der santidig med kørsel vil kunne opnås opladning?

  • 0
  • 0

Til dem, der har sat spørgsmålstegn ved "sikkerheden" ved at køre med et svinghjul ombord: Det er generalt farligt, når store energimængder bliver frigjort på kort tid. Værst når sprængstoffer detoneres. De fire omdiskuterede "energikilder" i biler er flydende brændstof, el-batterier, metan/brint (flydende eller komprimeret) og nu også svinghjul. Nævnt efter energiindholdets størrelse: mest ved benzin/diesel/ethanol, så brint/metan, så NiMH-batterier og sidst svinghjul. Et kvalificeret gæt er, at "farligheden" nok er nogenlunde proportional med energiindholdets størrelse, hvis der sker en frontal kollision (vel ved 50-100 g). Hvis nogen har regnet på disse "risici" eller kender links til en sammenligning af disse, - så kom frit...! Især beregninger for el-batterier er interessante, da de forventes at få voksende anvendelse i el- og hybridbiler.

  • 0
  • 0

Et kvalificeret gæt er, at "farligheden" nok er nogenlunde proportional med energiindholdets størrelse

Ja så, så energiindholdet afspejler farligheden, gælder det så også atomkraft?

Det vigtige må være hvor stor risikoen er for at enheden splittes af, og om risikoen for at energien derved bliver udløst, man kan vel godt forestille sig et ødelagt batteri hvor det meste af energien stadig er kemisk bundet, eller kan man ikke?

  • 0
  • 0

At der kan oplagres endog meget store energimængder i svinghjul er der ikke noget nyt i. Det er ved at være mange år siden jeg læse om et forsøg med svindhjul i bybusser, der samlede energien fra bremsninger og brugte den til accelarationer. Såvidt jeg husker var det i Schweitz, forsøgene foregik. Der en givet en række muligheder i at bruge svinghjul til at oplagre energi, moderne materialer stærkere i stål er tilstede. Rigtig placeret kan de sikkert også levere et bidrag til stabiliteten. Men der bliver nok nogle problemer ved totalhavarier, når energien fra svinghjulet udløses. @Benny - når et atomkraftværk havarerer stopper kædereaktionerne, men der er en kolossal mængde varmeenergi i brændslet. Det problem løser sig selv, idet den smeltende masse sørger for selvdeponering nogle få m nede i undergrunden i retning af Australien - det kaldes for Kina-syndromet - der har været lidt usikkerhed i visse kredse også om geografiske kendsgerninger. Denne selvkremering vil sikre omgivelserne mod stråling - et genialt system. Men det er et helt andet problem end et løbsk svinghjul, som tyngdekraften ikke har den store indflydelse på.

Mvh. Per A. Hansen

  • 0
  • 0

Det er ved at være mange år siden jeg læse om et forsøg med svindhjul i bybusser, der samlede energien fra bremsninger og brugte den til accelarationer. Såvidt jeg husker var det i Schweitz, forsøgene foregik.

Jeg er 'rimelig' sikker på, at det også foregik her i DK, men det er før 'inderneddets' tid, og jeg kan derfor ikke (vha Google) finde referencer.

Tiden går, og klokken slår, men mon ikke det var omkring slut '70-erne - start '80-erne..?

Dengang duede det ikke rigtig, for vægt/ydelsesforholdet hængte slet ikke sammen.

  • 0
  • 0

Fra midten af halvtredserne samlede jeg på billeder, en bus med indbygget svinghjul, TILT Rotorfly Osprey V-22, El tog med skulle anvende kernekraft i selve Lokomotivet, ligeså det tyske skib Otto Hahn med samt en Hang Glider efter et fly, samme Glider havde en Last eller bar en last, Containertype! Hvor jeg vil hen? Nogen ting ER altså ikke mulige.

  • 0
  • 0

Jeg har svært ved at se den store nyhed i et svinghjul, det har været benyttet i århundreder i forskellige udformninger. Selvfølgelig er det ikke den type der tales om her, men de moderne svinghjul (Flywheels) er en en mere sofistikeret for for mekanisk lagring af energi, Inertimoment.

Der blev efterlyst nogle beregninger på de forskellige muligheder.

Svinghjulets kinetiske energi bundet i rotationen kaldet E og kan beregnes via følgende formel:

E = ½ · I · ω²

E er rotationsenergien i joule. I er inertimomentet i kg·m² . ω er vinkelfrekvensen, dvs. (antal omdrejninger per sekund) · 2 · π.

En cylinder, enten massiv eller hul som et rør, er monteret, så den kan dreje omkring sin egen længdeakse. Hvis den ydre radius er R, og en eventuel cylindrisk hulhed har den indvendige radius r, er intertimomentet I

I = ½ · m · R²

Det der kendetegner et flywheel er en mekanisk enhed der har en forholdswis stor vægt og at den roterer med meget høj hastighed (20.000 til 30.000 rpm) hvilket sætter meget høje krav til den mekaniske konstruktion, og dermed også har en uheldig påvirkning af prisen.

Som det mest åbenlyse til et elektrisk køretøj er nok at bruge supercapacitors/Ultracaps til at beskytte batterierne mod transienter, både i forbrug og ved regenerering af bremseenergi. så der ikke er et tab af energi ved transformationen fra elektrisk til mekanisk energi og tilbage igen.

Powerdensitet (W/kg) for en 3kF celle er omkring 6kW/kg og energiendensity (Wh/kg) for samme celle ligger omkring de 6Wh/kg. Effektiviteten ligger typisk over 95%

  • 0
  • 0

men det er vel liggyldigt hvilken farve katten har når bare den kan fange mus?

Hvis man er plaget af mus så ønsker man de bedst mulige katte, og her tror jeg supercapasitor katten er bedre end svingkatten.

Det er ikke et spørgsmål om at løse opgaven, men om at løse opgaven bedst.

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten