RECHNER FÜR ELEKTROFAHRZEUG-MOTOR, BATTERIE & REICHWEITE

Motorauslegung

Geben Sie Geometrie, Werkstoffe und Wicklung eines Permanentmagnetmotors (BLDC oder PMSM) ein, und das Tool berechnet das erreichbare Drehmoment, die Leistung, die Gegen-EMK sowie Nennspannung/-strom für diese Auslegung. Damit wird ein bereits konzipierter Motor überprüft, nicht neu entworfen — wählen Sie D/L/Luftspalt/Windungszahl und sehen Sie, was diese Werte leisten können. Unterstützt werden ausschließlich Permanentmagnet-Topologien (BLDC/PMSM); Asynchron-, geschaltete Reluktanz- und Axialflussmotoren folgen einer anderen Physik und werden hier nicht abgebildet.

Motor radial cross-section diagram showing bore diameter D, air gap g, magnet thickness h_m, pole pairs p, and stack length L

Typ:

Motortopologie

Kühlung:

setzt die unten stehende Standard-Stromdichte

Kernblech:

Elektroblech-Güte (Eisenverluste + Dichte)

Magnet:

Rotormagnet-Güte (Remanenz + Temperaturverhalten)

Polpaare

mechanische Nenndrehzahl, U/min

Statorbohrungsdurchmesser, mm

Blechpaketlänge, mm

mechanischer Luftspalt, mm

k_C:

Carter-Koeffizient (Nutkorrektur), fester typischer Wert

h_m:

Magnetdicke, mm

Windungen in Reihe pro Phase

k_w:

Wicklungsfaktor

α_PM:

Magnet-Polbedeckungsverhältnis

A_wire:

Drahtquerschnittsfläche, mm²

Stromdichte, A/mm² (Standardwert richtet sich nach der Kühlklasse)

T_op:

Magnet-Betriebstemperatur, °C

P_target:

Zielleistung, W — informativ, wird unten mit der erreichten Leistung P verglichen

k_peak:

Kurzzeit-Überlastfaktor gegenüber der Dauerleistung

Motor-Ergebnisse

τ_p:

Polteilung, mm

B_gap:

Luftspalt-Flussdichte, T

B_r:

Magnet-Remanenz, temperaturabgemindert, T

Φ_m:

Spitzenfluss pro Pol, mWb

ψ_f:

Flussverkettung pro Phase, mWb

elektrische Frequenz, Hz

E_ph:

Gegen-EMK pro Phase (Effektivwert), V

V_line:

Nenn-Außenleiterspannung, V — fließt in die Batteriepack-Auslegung unten ein

K_t:

Drehmomentkonstante, N·m/A

K_e:

Gegen-EMK-Konstante, V·s/rad

I_rated:

Nenn-Effektivwert des Phasenstroms, A

erreichtes Drehmoment, N·m

erreichte Dauerleistung, W

P_peak:

erreichte Spitzenleistung, W

P_core:

geschätzte Eisenverluste, W — nur informativ

m_motor:

geschätzte Masse aktiver Teile + Gehäuse, kg

Reserve:

% Leistungsreserve gegenüber dem Fahrleistungsbedarf (siehe Abschnitt Reichweite) — negativ bedeutet unterdimensioniert

Batteriepack-Auslegung

Wählen Sie eine Zellchemie mit Spezifikationen sowie eine Ziel-Packgröße. Die Anzahl der Zellen in Reihe ergibt sich aus der oben angegebenen Motor-Nennspannung; die Anzahl paralleler Stränge wird nach dem jeweils größeren Wert aus Zielenergie, Dauerstrombedarf des Motors oder dessen Spitzen-/Kurzzeitstrombedarf dimensioniert — Sie müssen Spannung oder Strom des Motors hier nicht erneut eingeben.

Battery pack diagram showing N_s cells in series (voltage adds) by N_p strings in parallel (capacity adds)

Chemie:

setzt die unten stehenden Zellen-Standardwerte

V_nom:

Zellen-Nennspannung, V

V_max:

Zellen-Ladeschlussspannung, V

V_min:

Zellen-Abschaltspannung, V

Ah:

Zellen-Nennkapazität, Ah

R_cell:

Zellen-Innenwiderstand, mΩ

C_cont:

kontinuierliche Entlade-C-Rate

C_peak:

Spitzen-/Kurzzeit-Entlade-C-Rate

E_target:

Ziel-Packenergie, kWh

DoD:

nutzbarer Entladetiefe-Anteil (DoD)

k_pack:

Verpackungswirkungsgrad Zelle-zu-Pack (BMS/Kühlung/Struktur-Mehraufwand)

Wh/kg:

gravimetrische Energiedichte auf Zellebene, Wh/kg

η_ctrl:

Wirkungsgrad von Motorsteuerung/Wechselrichter — wird auch unten bei Reichweite verwendet

Batterie-Ergebnisse

N_s:

Anzahl der Zellen in Reihe

N_p:

Anzahl paralleler Stränge

Zellen:

Gesamtzahl der Zellen

V_nom:

Pack-Nennspannung, V

V_max:

Pack-Ladeschlussspannung, V

V_min:

Pack-Abschaltspannung, V

Ah:

Pack-Kapazität, Ah

Wh:

Nenn-Energieinhalt des Packs, Wh

Wh_usable:

nutzbare Energie nach Entladetiefe (DoD) und Verpackungsverlusten, Wh — fließt unten in die Reichweite ein

R_pack:

Pack-Innenwiderstand, mΩ

I_cont,req:

vom Motor benötigter Dauerstrom, A

I_peak,req:

vom Motor benötigter Spitzenstrom, A

I_cont,max:

Dauerstromfähigkeit des Packs, A

I_peak,max:

Spitzenstromfähigkeit des Packs, A

V_sag:

Spannungseinbruch bei Spitzenstrom, V

V_term:

ungünstigste Klemmenspannung bei Spitzenstrom, V

m_pack:

geschätzte Pack-Masse, kg

Reichweitenschätzung

Die hier angegebene Fahrzeugmasse wird automatisch zu den oben berechneten Motor- und Batteriemassen addiert. Es wird eine Fahrt auf ebener Straße mit konstanter Geschwindigkeit angenommen; der EPA-ähnliche Korrekturfaktor und die Rekuperationsgutschrift im Stadtverkehr wandeln die theoretische physikbasierte Reichweite in eine realistischere Schätzung um.

Vehicle range diagram showing chassis mass, aerodynamic drag (drag coefficient and frontal area), rolling resistance at the wheels, and cruise speed

m_chassis:

Fahrzeugmasse ohne Motor und Batteriepack, kg

C_d:

aerodynamischer Luftwiderstandsbeiwert

Stirnfläche, m²

C_rr:

Rollwiderstandsbeiwert

Reisegeschwindigkeit, km/h

η_batt:

Entlade-Wirkungsgrad der Batterie

η_motor:

Motorwirkungsgrad bei Reiselast

η_gear:

Wirkungsgrad Getriebe/Achsantrieb

Profil:

Stadtprofil wendet die unten angegebene Rekuperationsgutschrift an

k_EPA:

Realismuskorrektur gegenüber der theoretischen physikbasierten Reichweite

k_regen:

Reichweitenfaktor durch Rekuperationsbremsung, nur Stadtprofil

Reichweiten-Ergebnisse

m_total:

Gesamtfahrzeugmasse (Fahrgestell + Motor + Pack), kg

F_roll:

Rollwiderstandskraft, N

F_aero:

aerodynamische Luftwiderstandskraft, N

F_total:

gesamte Fahrwiderstandskraft bei Reisegeschwindigkeit, N

P_wheels:

Leistungsbedarf bei Reisegeschwindigkeit, W

η_total:

kombinierter Wirkungsgrad Batterie-zu-Rad

Wh/km:

Energieverbrauch, Wh/km

Range_theo:

theoretische physikbasierte Reichweite, km

Reichweite:

realistische Reichweite nach EPA-ähnlicher Korrektur + Rekuperationsgutschrift, km