چگونه قدرت موتور و تورک را برای EV انتخاب کنیم

تعیین قدرت موتور و گشتاور مورد استفاده در یکخودروهای الکتریکی(EV) یکی از مهمترین مراحل در طراحی یک EV است. یک موتور کوچک منجر به شتاب ضعیف، گرم شدن بیش از حد و کاهش قابلیت اطمینان می شود، در حالی که یک موتور بزرگ هزینه ها را افزایش می دهد،وزنو مصرف انرژی.

هدف از این مقاله کمک به مهندسان و تولید کنندگان خودروهای الکتریکی برای تعیین دقیق مقدار مناسب قدرت و گشتاور برای استفاده از آنها است.و همچنین شامل عوامل مختلف مربوط به تعیین این مبالغ است..

درک تفاوت های عملکردی بین قدرت و تورک

Vبسیار مهم: برای انتخاب دقیق یک موتور برای یک EV، درک تفاوت های عملکردی بین POWER و TORQUE در ارتباط با موتورها مهم است.

(1) تورک به مقدار نیروی چرخش اشاره دارد که می تواند توسط یک موتور تولید شود.

شتاب (سرعتی که در آن یک وسیله نقلیه می تواند به حداکثر سرعت خود برسد)

توانایی صعود به تپه یا "توسعه پذیری"

توانایی حمل بار

(2) قدرت به سرعت (در طول زمان) که تورک می تواند تولید شود اشاره دارد.

این بیماری عمدتاً بر:

حداکثر سرعت

عملکرد رانندگی پایدار

توانایی کار در شرایط رانندگی در بزرگراه با سرعت بالا.

رایج ترین کاربرد برای گشتاور و قدرت در EV ها این است که گشتاور عمدتا بر عملکرد در سرعت های پایین تر خودرو تأثیر می گذارد؛ در حالی که قدرت بر عملکرد در سرعت های بالاتر خودرو تأثیر می گذارد.

مرحله 1: تعیین کاربرد و چرخه کار خودرو

در هنگام انتخاب یک موتور برای یک EV، اولین گام این است که به وضوح کاربرد مورد نظر EV را که قصد استفاده از موتور را دارید تعریف کنید.

برای انجام این کار باید به چند سوال کلیدی پاسخ دهید:

آیا این خودرو در درجه اول برای رفت و آمد در شهرها یا مسافرت های طولانی استفاده خواهد شد؟

آیا EV بار سنگین را حمل می کند یا این EV در درجه اول فقط هنگام تخلیه کار می کند؟

آیا این خودرو تعداد زیادی عملیات شروع و توقف را تجربه خواهد کرد؟

آیا EV باید فقط بر روی سطوح صاف کار کند یا باید از دامنه های شیب دار بالا برود؟

همه انواع خودروهای برقی (ماشین های شخصی، فورتک های الکتریکی، گلف کار، AGV ها، وسایل نقلیه کاربردی و غیره) با وجود اینکه با سرعت مشابه کار می کنند، نیاز به گشتاور و قدرت متفاوت دارند.

مرحله ۲: محاسبه نیاز به تورم چرخ

چرخش موتور در درجه اول توسط نیروهای مقاومتی که بر روی چرخ های وسیله نقلیه عمل می کنند تعیین می شود که می تواند شامل موارد زیر باشد:

مقاومت رولینگ

مقاومت هواپیمایی

مقاومت درجه (نخی)

نیروی شتاب

در شروع با سرعت کم، تقاضا برای گشتاور چرخ در بالاترین حد خود است. موتور باید مقدار مورد نیاز گشتاور را فراهم کند (پس از هر کاهش مورد نیاز از طریق استفاده از یک گیربکس،در صورت لزوم) برای غلبه بر این نیروها در بدترین شرایط.

اکثر وسایل نقلیه الکتریکی که در صنعت کار می کنند (مانند در کاربردهای تولید یا توزیع) باید مقدار بیشتری از گشتاور شروع را نسبت به سایر وسایل نقلیه الکتریکی ارائه دهند.مانند کالسکه های گلف و AGV ها (موترهای هدایت شده خودکار).

مرحله 3: محاسبه اهداف مورد نیاز برای سرعت و توانایی صعود

هر دو عملکرد شتاب و توانایی صعود تأثیر عمده ای بر انتخاب گشتاور دارند هنگامی که از گشتاور منتشر شده از زمین برای تعیین توانایی عملکرد گشتاور در یک EV استفاده می شود.

هنگام تعیین سرعت و توانایی صعود، باید معیارهای زیر را در نظر بگیرید:

زمان مورد نظر برای رسیدن به حداکثر شتاب (یعنی 0 ≈ 30 km/hr)

حداکثر شیب که EV باید از آن بالا برود

جرم خودرو در صورت بارگذاری کامل

در صورت استفاده از یک مقدار بزرگتر از گشتاور، مزایای زیر را فراهم می کند:

واکنش شتاب بیشتری

عملکرد پایدار در رامپ ها و شیب ها

فشار کاهش یافته بر محرک (مكونات محرک) EV

به طور کلی، هنگام طراحی خودروهای تجاری و صنعتی، قابلیت چرخش مداوم مهم تر از قابلیت چرخش اوج کوتاه مدت است.

Sدر شرایط کار مداوم خودرو، نیاز به قدرت با سرعت خودرو افزایش می یابد، زیرا:

• مقاومت هوا با سرعت افزایش می یابد

• بار ثابت خودرو در سرعت حرکت

بالاترین تقاضا برای قدرت با سرعت بالا مطابقت دارد، در حالی که بالاترین تقاضا برای گشتاور با سرعت کم مطابقت دارد.

عواملی که مهمترین عوامل را تعیین می کنند

در هنگام محاسبه قدرت موتور و گشتاور مورد نیاز، عوامل متعددی وجود دارد که باید در نظر گرفته شود از جمله:

• حداکثر سرعت خودرو

• مدت زمان در حداکثر سرعت

• محدودیت های حرارتی موتور

برای اینکه به اندازه مناسب در نظر گرفته شود، موتور باید با بیشترین کارایی در بیشترین سرعت رانندگی خودرو کار کند و نه فقط در حداکثر قدرت آن.

نسبت دنده و طرح خط راننده

قدرت و گشتاور موتور را نمی توان تا زمانی که تمام اجزای خط محرک در نظر گرفته شده باشند تعیین کرد. طراحی طرح خط محرک باید موارد زیر را در نظر بگیرد:

• استفاده از یک گیربکس یک سرعت یا چند سرعت

• اینکه آیا باید یک محرک مستقیم یا کاهش داشته باشد

• بهره وری دیفرانسیل و محور

در هنگام محاسبه نسبت دنده، یک موتور با اندازه مناسب باعث می شود چرخش چرخ کافی باشد و می تواند در هر محدوده عملیاتی بهتر مورد استفاده قرار گیرد.طراحی EV می تواند اندازه فیزیکی موتور را کاهش دهد در حالی که هنوز عملکرد را حفظ می کند.

به طور مداوم در مقابل رتبه بندی اوج

اکثر انواع موتورهای EV می توانند در هر دو جنبه اوج (قصر مدت) و مستمر (محدود حرارتی) عملکرد خوبی داشته باشند.تجزیه و تحلیل امتیازات مستمر برای تعیین قابلیت اطمینان و دوام یک موتور در هنگام کار عادی ضروری است. قدرت مستمر و تورک رتبه بندی تضمین عملکرد بلند مدت را فراهم می کند;مقادیر حداکثر قدرت و گشتاور معمولاً فقط در حوادث شتاب یا تغییرات سریع در کار قابل استفاده است..

اگر طراح خودروهای الکتریکی در هنگام انتخاب فقط از حداکثر امتیاز موتور استفاده کند، طراح ممکن است امتیازات مستمر را اشتباه محاسبه کند.این می تواند منجر به گرم شدن بیش از حد و در برخی موارد آسیب گسترده یا کوتاه تر از عمر عادی شود.

مشخصات موتور با استراتژی کنترل مطابقت دارد

کنترل کننده های موتور و استراتژی کنترل به طور مستقیم بر نحوه تولید چرخش قابل استفاده و قدرت از موتور تاثیر می گذارد.

• توانايي ضعيف کردن ميدان

• دقت کنترل گشتاور

• قابلیت ترمز مجدد

وسایل نقلیه الکتریکی (EV) معمولاً از طرح های موتور با سرعت گسترده و الگوریتم های کنترل پیشرفته برای مدیریت تورک، قدرت، کارایی و عملکرد حرارتی استفاده می کنند.

اشتباهات رایج انتخاب موتور

اشتباهات رایج که توسط طراحان EV در هنگام انتخاب موتور الکتریکی انجام می شود شامل:

• بیش از اندازه یا اندازه گیری برای قدرت موتور؛ این منجر به عدم حساب چرخه های کار می شود.

• نادیده گرفتن الزامات گشتاور مستمر

• استفاده از اعداد چرخش حداکثر به جای چرخش قابل استفاده در چرخ.

• عدم تعیین دقیق نوع خط راننده که موتور به آن متصل می شود.

با اجتناب از این نوع اشتباهات، طراحان می توانند کارایی سیستم الکتریکی را افزایش دهند و به نوبه خود هزینه کل خودرو را کاهش دهند.

نتیجه گیری

تصمیم گیری در مورد قدرت و گشتاور یک موتور الکتریکی یک تصمیم مهندسی در سطح سیستم است و بیش از انتخاب یک پارامتر واحد نیاز دارد.انتخاب درست قدرت موتور و گشتاور باید با توجه به:

• نحوه استفاده از وسیله نقلیه و محیط عملیاتی آن

• چه سطح چرخش مورد نیاز برای کار با سرعت پایین و ظرفیت بار

• برای حفظ سرعت حرکت چه مقدار انرژی لازم است؟

• عملکرد کلی از جمله تمام اجزای خط محرک، استراتژی کنترل و محدودیت های حرارتی.

از طریق تعادل این عوامل، طراح خودروهای الکتریکی می تواند از متغیرها برای ایجاد یک خودرو الکتریکی با عملکرد بهینه که دارای بهره وری برتر است، استفاده کند.قابلیت اطمینان و ویژگی های هزینه.