Как рассчитать мощность двигателя для электромобиля

Калькулятор электротранспорта

Полный вес транспортного средства — с учётом веса пассажиров и аккумулятора.

Коэффициент аэродинамического сопротивления: велосипед с велосипедистом 0.7-1.15 (1.0 в среднем), легковой автомобиль 0.2-0.7 (0.35 в среднем), автобус 0.3-1.1 (0.7 в среднем).

Площадь миделя — это площадь поперечного сечения транспортного средства по направлению к движению. Для горного велосипеда с велосипедистом условно принимается за 0.4м2, для дорожного велосипеда 0.65м2, для шоссейного 0.32м2. Легковой автомобиль от 1.5м2, автобус от 4м2.

Коэффициент трения качения по ровному асфальту: горный велосипед (резина для бездорожья) или автомобиль — 0.015 , дорожный велосипед — 0.006 (полуслик), шоссейный велосипед — 0.003 (слик 120PSI). Коэф. трения качения для горного велика или автомобиля: грунтовая дорога или твёрдый снег — 0.03, грязь — 0.1, песок — 0.3.

КПД двигателя задаётся для установленной скорости и мощности. Для электровелосипеда: режим максимального КПД (идеальный) 80-85%; поездка с частыми остановками и разгоном до максимума 40-60%; езда на постоянной скорости, близкой к максимальной 60-80%; невысокая постоянная скорость 30-50%, медленная езда с остановками 20-40%. В данном случае скорость относительна и определяется процентом потребляемой мощности от максимальной.

КПД поправочный может использоваться как корректирующий коэффициент для более точного расчёта времени работы и расстояния с учётом реальных замеров.

Экспонента Пекерта — показатель «несовершенства» аккумулятора на больших токах нагрузки. Качественные железофосфатные аккумуляторы имеют экспоненту Пекерта в районе 1.05, свинцово-кислотные от 1.1 до 1.3 и более. С возрастом аккумулятора значение растёт.

Расчёты пробега производятся для параметра Ёмкость АКБ. Одновременно с этим можно вычислить необходимые характеристики аккумулятора, задав Желаемый запас хода.

Результаты расчёта вычисляются для заданной механической мощности двигателя (первая колонка) и заданной скорости (вторая колонка).

Данный калькулятор электротранспорта позволяет рассчитать:
— ёмкость аккумулятора для преодоления необходимого расстояния
— мощность, необходимую для достижения заданной скорости
— скорость, которую будет способно развить ТС при заданной мощности
— расстояние, которое проедет ТС с учётом многих значений
— ток разряда, энергопотребление и многое другое.

Калькулятором можно пользоваться не только для электротранспорта, электровелосипедов, электромобилей, но и для расчёта характеристик транспортных средств на ДВС. Также калькулятор будет полезен для расчёта длительности работы аккумулятора при разных нагрузках, в том числе не связанных с транспортными средствами.

Источник

Электромобиль (автомобиль) – расчет параметров двигателя

В настоящий момент у нас уже имеется некоторая теоретическая база для расчета параметров электромобиля (автомобиля): Силы, действующие на электромобиль (автомобиль). Основываясь на предшествующих выкладках, сейчас можно заняться более увлекательным делом – расчетом параметров двигателя электромобиля. Сказанное далее также будет касаться и расчетов двигателя автомобиля. Однако для ДВС параметры крутящего момента изменяются в зависимости от частоты вращения, по-этому расчет требуемых параметров двигателя автомобиля сложнее, и не будет приведен далее, хотя смысл расчетов сохранится и в этом случае.

Для правильного выбора двигателя электромобиля нужно знать такие характеристики как номинальная и пиковая мощности, а также значение крутящего момента и частоты вращения вала. Номинальная мощность используется для поддержания заданной постоянной скорости. Пиковая мощность требуется для разгона электромобиля. Знание мощностных характеристик двигателя потребуется для расчета параметров аккумуляторной батареи и контроллера. Знание крутящего момента и частоты вращения вала электродвигателя требуется для определения параметров редуктора и выбора самого двигателя.

Читайте также:  Как сделать спортивный двигатель на ваз 2114

Для расчета минимально необходимой для движения частоты вращения двигателя воспользуемся уже известной нам формулой:

ν = (2*π*r*n*3,6)/(u кп *u гп )

Где:

  • ν – скорость электромобиля, км/ч
  • 3,6 – коэффициент перевода скорости из м/с в км/ч
  • r – радиус ведущего колеса, м
  • n – частота вращения вала двигателя, Гц
  • u кп – передаточное число коробки передач или редуктора электродвигателя
  • u гп – передаточное число главной передачи (при использовании редуктора принимается равным единице)

Из нее выводим нужную нам фомулу вычисления частоты вращения вала двигателя:

n = (ν*u кп *u гп )/(2*π*r*3,6)

Поскольку многие двигатели маркируют частоту вращения вала не в герцах, а в оборотах в минуту, то для перевода величин полученный результат в Гц необходимо умножить на 60.

Расчет максимального крутящего момента будет посложнее. Однако, мы сможем справиться и с ним. Приведу формулу баланса сил (да простят мне отцы-основатели механики, что формула получилась в скалярном виде из-за ограничений HTML:), необходимую для описания равноускоренного движения электромобиля (автомобиля):

F тяги = F кач. + F под. + F возд. + F ин.

Где:

  • F тяги – сила тяги на ведущих колесах
  • F кач. – сила трения качения колес
  • F под. – сила сопротивления подъему
  • F возд. – сила сопротивления воздуха
  • F ин. – сила сопротивления разгону (сила инерции)

Теперь подставим в уравнение уже известные нам формулы:

(η тр. * M е * u кп * u гп )/r = ƒ*m*g*cosα + m*g*sinα + C x *S*ρ*ν 2 /2 + m*a*σ вр

Где:

  • η тр. – коэффициент потери мощности в трансмиссии электромобиля (в автомобильной трансмиссии для легкового авто η тр. =0,9-0,92)
  • M е – эффективный крутящий момент двигателя, Н*м
  • u кп – передаточное число коробки передач
  • u гп – передаточное число главной передачи
  • r – радиус ведущего колеса, м
  • ƒ – коэффициент трения качения
  • m – масса электромобиля, кг
  • g – ускорение свободного падения, м/с 2
  • α – угол уклона дороги, °
  • C x – коэффициент сопротивления воздуха (коэффициент обтекаемости), Н*с 2 /(м*кг). C x определяется эксперементально для каждого кузова.
  • S – лобовая площадь электромобиля (автомобиля), м 2 . S является площадью проекции кузова на плоскость, перпендикулярную продольной оси.
  • ρ – плотность воздуха
  • ν – расчетная скорость электромобиля (автомобиля), км/ч
  • a – требуемое ускорение электромобиля, м/с 2 , рассчитывается путем деления значения расчетной скорости на время t, требуемое на разгон до этой скорости
  • σ вр – коэффициент учета вращающихся масс

Формула получилась большой. Далее добавим недостающие элементы получившейся мозаики, сделаем формулу гигантской и преобразуем ее в подходящий для дальнейшего кодирования вид:

M е = (ƒ*m*g*cosα + m*g*sinα + C x *S*ρ*ν 2 /2 + m*(ν/(3,6*t))*(1,05 + 0,05*u 2 кп ))*r/(η тр. * u кп * u гп )

Приведенных выше расчетов уже хватает для того, чтобы рассчитать необходимые параметры двигателя. Выбираем двигатель с несколько большими значениями эффективного крутящего момента и частоты вращения вала, что позволит провести дальнейшие расчеты уже на основе модели с реальным двигателем.

Как мы помним со времен учебы в школе, для определения мощности, требуемой для поддержания постоянной скорости, необходимо знать значение силы, которая уравновешивает действие сил, препятствующих движению и значение самой скорости. Перемножая эти параметры, получаем значение номинальной мощности. Формулу приводить не буду, так как пальцы устали. Кому было сложно вообразить формулу по описанию пишите, исправлюсь, когда пальцы отдохнут:).

Аналогично можно рассчитать пиковую мощность, потребляемую мотором во время разгона (скорость разгона нужно взять среднюю), только в этом случае для точности рассчетов надо вычислить среднее значение силы сопротивления воздуха за время разгона. В калькуляторе электромобиля я не буду возиться с дифф. уравнениями, а просто рассчитаю среднее значение численным методом (применяется не из-за отвращения к алгебре, а только для упрощения и без того сложной ситуации, чтобы было меньше ошибок).

Да. Мы сделали еще один маленький шаг одного человека на пути к калькулятору электромобилей, однако это громадный шаг для всего человечества. И все это благодаря Интернету. Заходите через несколько недель, будем тестировать предварительную версию калькулятора электромобилей.

Источник

Как рассчитать мощность двигателя для электромобиля

Итак, выполняя намеченные планы, мы можем продолжить тестирование предварительной версии калькулятора электромобилей. Часть возможностей можно применять для расчета параметров автомобиля. На данный момент вы сможете потестировать предварительную версию калькулятора. Для получения возможности проводить вычисления в вашем браузере должна быть включена поддержка JavaScript. При введении дробных величин используйте дробную точку как разделитель.

Калькулятор параметров электромобиля v0.7
Параметры шасси для расчетов Полная масса автомобиля с нагрузкой, m (кг) Коэффициент сопротивления воздуха для кузова шасси, C x (Н*с 2 /м 4 ) Лобовая площадь кузова шасси, S (м 2 ) Радиус ведущего колеса, r (м) Передаточное число коробки передач, u кп Передаточное число главной передачи, u гп Коэффициент трения качения, ƒ Угол уклона дороги, α (°) Требуемая скорость, ν (км/ч) Время разгона до скорости ν, t (сек) Рассчитать параметры двигателя

Частота вращения вала двигателя, n (об/мин) Номинальный крутящий момент, Н*м Пиковый крутящий момент, Н*м Номинальная мощность, Вт Пиковая мощность, Вт

Перевод л.с. в КВт Л.с. ↓Перевести л.с. в КВт ↑Перевести КВт в л.с. КВт
Расчет крутящего момента электродвигателя Мощность (Вт) Частота вращения (об/мин) Рассчитать крутящий момент Крутящий момент (Н*м)

Подбор реального электромотора(ов)

Количество (шт.)

Подсказка о подходящих конфигурациях движка

Источник

Калькулятор параметров электромобиля

Итак, выполняя намеченные планы, мы можем продолжить тестирование предварительной версии калькулятора электромобилей. Часть возможностей можно применять для расчета параметров автомобиля. На данный момент вы сможете потестировать предварительную версию калькулятора. Для получения возможности проводить вычисления в вашем браузере должна быть включена поддержка JavaScript. При введении дробных величин используйте дробную точку как разделитель.

  • 12.12.12 — уточнен расчет пиковой мощности электродвигателя
  • 21.04.17 — добавлены электромоторы Golden Motor

Теперь для самодельщиков появился интернет-магазин комплектующих для малого электротранпорта — ecovel.ru — аккумуляторные батареи, электродвигатели, колеса, велокомпьютеры, амортизаторы, контроллеры, аксессуары — все что нужно для творчества прямо от производителя по достойной цене.

Калькулятор параметров электромобиля v0.81
Параметры шасси для расчетов Полная масса автомобиля с нагрузкой, m (кг) Коэффициент сопротивления воздуха для кузова шасси, C x (Н*с 2 /м 4 ) Лобовая площадь кузова шасси, S (м 2 ) Радиус ведущего колеса, r (м) Передаточное число коробки передач, u кп Передаточное число главной передачи, u гп Коэффициент трения качения, ƒ Угол уклона дороги, α (°) Требуемая скорость, ν (км/ч) Время разгона до скорости ν, t (сек) Рассчитать параметры двигателя

Частота вращения вала двигателя, n (об/мин) Номинальный крутящий момент, Н*м Пиковый крутящий момент, Н*м Номинальная мощность, Вт Пиковая мощность, Вт

Перевод л.с. в КВт Л.с. ↓Перевести л.с. в КВт ↑Перевести КВт в л.с. КВт
Расчет крутящего момента электродвигателя Мощность (Вт) Частота вращения (об/мин) Рассчитать крутящий момент Крутящий момент (Н*м)

Подбор реального электромотора(ов)

Количество (шт.)

Подсказка о подходящих конфигурациях движка

Источник

Электромобиль своими руками

Электромобиль своими руками

  • BLDC-мотор (безщёточный безредукторный мотор на постоянных магнитах, требуемой мощности)
  • Контроллер такой же мощности. Контроллер — это сложное электронное устройство, которое:
    — преобразует постоянный ток из батареи в 3-х фазный переменный для питания мотор-колеса,
    — является регулятором уровня мощности (скорости), подаваемой в мотор, в зависимости от положения ручки газа.

Про типы BLDC-контроллеров можете прочитать по этой ссылке.

  • Батарея (аккумуляторная батарея, собранная из ячеек и соединённых с БМС (платой защиты ячеек от презаряда\переразряда). Чаще всего используют тяговые литий-железо-фосфатные ячейки, которые выглядят так.
  • Управление:педаль газа либо ручка газа, тормозные рычаги (электронный тормоз), кнопка круиз-контроля (постоянная зафиксированная скорость), кнопка реверса (обратный ход). Педаль/ручка газа является обязательной, остальные — вспомогательные.
  • Какая средняя скорость планируется?
  • Какая максимальная скорость во время разгона?
  • Вес электромобиля (с батареей, водителем и пассажирами)?
  • Угол наклона дороги? Горная местность резко повышает требование в мощности мотора!
  • Площадь поперечного сечения автомобиля и его обтекаемость.
  • Диаметр колеса (от края покрышки до края) для правильного расчета коэффициента редукции (для тихоходных средств с редуктором).
  • Ускорение: Если Вам в гонках важен старт с места (к примеру, 100 км/ч за 4 сеунды). Для этих расчетов нужны другие формулы, будет в следующей статье.
  • Стиль вождения: спокойный\спортивный, городской\межгород.
  • Дальность пробега.

Сx=0,342 (коэффициент аэродинамического сопротивления);

S=2м 2 (площадь поперечного сечения автомобиля);

g = 9.81 м/с 2 (ускорение свободного падения);

m=1000 кг (масса автомобиля);

Fтр= 0,018 (коэффициент силы трения для асфальта);

V 3 -(куб скорости автомобиля в м/с); 60 км/ч =16,67 м/с (переводим скорость из «км/ч» в «м/с» делением на 3,6);

α= 0° (угол наклона дороги);

ρв=1,225 кг/м 3 (плотность воздуха).

W= g * Fтр * m * V *cosα + 0,5*Сx * S * ρв*V 3 + g * m * sinα*V

W = 9,8 * 0,018 * 1000 * 16,67*1 + 0,5*0,342 * 2* 1,225*(16,67) 3 + 9,8 * 1000 * 0 = 2940+1940+0= 4 880 Вт.

Это сколько чистой энергии надо затратить на передвижение. Часть энергии теряется по пути из батареи. По этому, поделим полученный результат на общий КПД (трансмиссии (

0,95)) приблизительно равный 0,76*0,90*0,95=0,65.

Фактически из батареи надо выдать больше энергии, пока передадим эту энергию на движение, часть потеряется в узлах (на трение, теплоотдачу).

Итак, 4880 / 0,65=7509 Вт — такую мощность должна выдавать батарея.

Итого для движения по ровной дороге со скоростью 60 км/ч требуется 7509 Вт мощности системы.

Для того чтобы понять, как мощность зависит от скор ости и угла наклона дороги, произведём вычисления в Excel-е и создадим графики (*):

Источник

Adblock
detector