Cómo seleccionar los parámetros del motor, el controlador y la batería de un vehículo eléctrico • EVreporter

La selección del sistema de propulsión adecuado juega un papel importante en el rendimiento de un vehículo. Los fabricantes de vehículos deben revisar características como el peso del vehículo, los requisitos de velocidad, la capacidad de ascenso, la aceleración, la capacidad de carga y cualquier condición específica de la carretera (por ejemplo, condiciones todoterreno) para seleccionar el sistema de propulsión adecuado para su vehículo eléctrico. En este articulo,Varun Rai–Jefe de Negocios en EMF Innovations, analiza cómo seleccionar los parámetros del tren motriz para un vehículo eléctrico.

El motor eléctrico utilizado en un vehículo eléctrico debe producir la cantidad adecuada de energía necesaria para la tracción. El factor importante es seleccionar una clasificación adecuada del motor en función de la carga a transportar. Para llegar a la potencia del motor requerida, primero debemos calcular la fuerza necesaria para mover el vehículo según la especificación/requisito deseado.

La fuerza necesaria para impulsar el vehículo se conoce como fuerza de tracción..

Fuerza de tracción (Pies) =Ftr = Fr + Longitud + Fg + Fi

Fr = Fuerza de rodadura, Fad = Fuerza debida al arrastre del aire, Fg = Fuerza de gravitación y Fi = Fuerza de inercia

Fuerza de rodadura (Fr) = Es una fuerza resistiva en el movimiento del vehículo. Esto también se conoce como fuerza de fricción de rodadura.

Fr = m* g * Cr * Cos a

M = Masa del vehículo

g = Fuerza de gravitación (9.81)

Cr = Coeficiente de rodadura. Depende del área de contacto entre el neumático y la superficie de la carretera. Si el coeficiente de fricción es alto, entonces la fuerza necesaria para mover el vehículo será mayor.

Fuerza debida a la resistencia del aire (Fad) –La fuerza que enfrenta el vehículo cuando se mueve por el aire.

Moda = 0,5 * Anuncio * Cd * Af * V2

Ad = Densidad del aire

Cd = Coeficiente de Arrastre

Af = Área frontal del vehículo

V = Velocidad del vehículo

La fórmula anterior indica que la velocidad y el área delantera del vehículo juegan un papel importante enLa resistencia del aire cálculo. La zona delantera del vehículo debe optimizarse para reducir la fuerza de arrastre del aire.

Fuerza de gravitación (Fgramo) –

Fg = M*g* Sinα

M = Masa del vehículo

G = Fuerza de gravitación (9.81)

α = Ángulo de gradiente

Al seleccionar la potencia del motor, debemos considerar lacapacidad de ascenso para el cual estamos diseñando el vehículo. Una mayor capacidad de ascenso tiene un mayor requisito de torsión.

Fuerza de inercia (Fi) –Fuerza necesaria para superar la inercia de las piezas móviles a una aceleración determinada.

Fi = mamá

M = Masa del vehículo

A = Aceleración.

La aceleración juega un papel importante en la selección de la potencia máxima del motor. Esta es la fuerza que actúa mayormente mientras arrancamos el vehículo desde 0 kmph y de forma continua una vez que el vehículo entra en movimiento y coge velocidad. Mientras navega, esta fuerza se vuelve cero.

Después de calcular la fuerza de tracción, podemos calcular el par de torsión de la rueda.

Par en la rueda = Fuerza de tracción / Radio de la rueda.

Par del motor (T) = Par en la rueda / Relación de transmisión

Rpm en rueda = requisito de velocidad del vehículo / circunferencia de la rueda.

RPM en el motor (N) = RPM de la rueda x relación de transmisión

Las RPM del motor se pueden calcular directamente a partir de la velocidad del vehículo.

En el caso delmotor de cubo , las RPM y el par en la rueda son los mismos que en el motor. Mientras que en elCaja de cambios/Transmisión por cadena/Transmisión por correasistemaRPM en el motor = RPM de la rueda x relación de transmisión.

Después de obtener el par y las RPM requeridas, podemos calcular la potencia del motor y la potencia máxima.

P = 2πNT/60[P = potencia]

Haga clic aquí para consultar los cálculos y también calcular las especificaciones del motor para su caso de uso.

Conclusión – Debemos seleccionar la potencia del motor en función de las características del vehículo, como el peso, el área delantera, el requisito de velocidad máxima, el par máximo, la potencia máxima y la capacidad de pendiente. Otros parámetros que debemos considerar durante la selección de un motor son la eficiencia, el peso, el tamaño y los requisitos de refrigeración. Además, debemos considerar la temperatura de funcionamiento del motor durante la selección del motor para el vehículo.

La selección del controlador adecuado para el motor es fundamental para obtener un rendimiento eficiente del motor. La unidad del controlador del motor interactúa entre el motor, la batería y otros componentes electrónicos (acelerador, pantalla, frenos, etc.) del vehículo. Controla la velocidad y aceleración del vehículo basándose en la entrada del acelerador.

La selección del controlador se basa principalmente en la potencia del motor, el voltaje de funcionamiento del sistema y los requisitos de función.

Corriente CC máxima del controlador = (requisito de potencia máxima/voltaje del sistema) x eficiencia del sistema durante la potencia máxima.

La corriente de fase máxima del controlador es aproximadamente 3 veces la corriente CC máxima. El rango de voltaje operativo de la batería debe coincidir con el rango operativo del controlador.

Hay otros parámetros que deben considerarse durante la selección del controlador, como el método de control: control trapezoidal o orientado al campo, modo de control de velocidad o modo de control de par, protocolos de comunicación y control de operación (como manual o controlado por computadora).

El voltaje de la batería depende de las preferencias de los principales fabricantes de vehículos con respecto al voltaje. Generalmente, para un motor de mayor potencia, es preferible un voltaje más alto. La selección de los parámetros de la batería se basa en el rango requerido para el vehículo y la capacidad para proporcionar corriente de descarga máxima y la duración de la corriente máxima.

Capacidad de la batería (Ah o KWh) = (requisito de kilometraje / velocidad promedio) x consumo promedio de corriente o energía.

La corriente máxima de descarga depende de la capacidad (C) de la batería y de la química de la batería o incluso de la calidad de la celda utilizada. Otros parámetros como la densidad de energía, el tiempo de carga, los ciclos de vida y el rango de temperatura de funcionamiento deben tenerse en cuenta durante la selección de la batería.

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