CALCULADORA DE MOTOR, BATERÍA Y AUTONOMÍA PARA VEHÍCULOS ELÉCTRICOS

Diseño del Motor

Introduzca la geometría, los materiales y el bobinado de un motor de imanes permanentes (BLDC o PMSM) y la herramienta calculará el par, la potencia, la fuerza contraelectromotriz y el voltaje/corriente nominales alcanzables para ese diseño. Esto valida un motor que ya tiene en mente, en lugar de diseñar uno por usted: elija D/L/entrehierro/vueltas y vea qué pueden ofrecer. Las topologías admitidas son solo de imanes permanentes (BLDC/PMSM); los motores de inducción, de reluctancia conmutada y de flujo axial utilizan una física diferente y no se modelan aquí.

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

Tipo:

topología del motor

Refrigeración:

establece la densidad de corriente predeterminada más abajo

Acero del núcleo:

grado de acero de laminación (pérdidas en el núcleo + densidad)

Imán:

grado del imán del rotor (remanencia + comportamiento térmico)

pares de polos

velocidad mecánica nominal, rpm

diámetro del alesaje del estátor, mm

longitud del paquete de chapas, mm

entrehierro mecánico, mm

k_C:

Coeficiente de Carter (corrección por ranurado), valor típico fijo

h_m:

espesor del imán, mm

vueltas en serie por fase

k_w:

factor de bobinado

α_PM:

relación de cobertura angular del imán

A_wire:

área de sección transversal del cable, mm²

densidad de corriente, A/mm² (el valor predeterminado sigue la clase de refrigeración)

T_op:

temperatura de funcionamiento del imán, °C

P_target:

potencia objetivo, W — informativo, comparado con la P alcanzada más abajo

k_peak:

relación de sobrecarga de ráfaga corta frente a la potencia continua

Resultados del Motor

τ_p:

paso polar, mm

B_gap:

densidad de flujo en el entrehierro, T

B_r:

remanencia del imán, corregida por temperatura, T

Φ_m:

flujo pico por polo, mWb

ψ_f:

enlace de flujo por fase, mWb

frecuencia eléctrica, Hz

E_ph:

fuerza contraelectromotriz por fase (RMS), V

V_line:

voltaje nominal entre fases, V — utilizado en el dimensionamiento del paquete de baterías más abajo

K_t:

constante de par, N·m/A

K_e:

constante de fuerza contraelectromotriz, V·s/rad

I_rated:

corriente de fase RMS nominal, A

par alcanzado, N·m

potencia continua alcanzada, W

P_peak:

potencia pico alcanzada, W

P_core:

estimación de pérdidas en el núcleo, W — solo informativo

m_motor:

estimación de masa activa + carcasa, kg

Margen:

% de margen de potencia frente a la demanda de crucero (ver sección Autonomía) — negativo significa subdimensionado

Diseño del Paquete de Baterías

Elija una química de celda y sus especificaciones, y un tamaño de paquete objetivo. El número de celdas en serie se deriva del voltaje nominal del motor indicado arriba; el número de ramas en paralelo se dimensiona según el mayor valor entre su energía objetivo, el consumo de corriente continua del motor o su consumo pico/ráfaga — no es necesario volver a introducir el voltaje o la corriente del motor aquí.

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

Química:

establece los valores predeterminados de la celda más abajo

V_nom:

voltaje nominal de la celda, V

V_max:

voltaje de carga completa de la celda, V

V_min:

voltaje de corte de la celda, V

Ah:

capacidad nominal de la celda, Ah

R_cell:

resistencia interna de la celda, mΩ

C_cont:

tasa de descarga continua (C-rate)

C_peak:

tasa de descarga pico/ráfaga (C-rate)

E_target:

energía objetivo del paquete, kWh

DoD:

fracción de profundidad de descarga utilizable

k_pack:

eficiencia de empaquetado de celda a paquete (sobrecarga de BMS/refrigeración/estructura)

Wh/kg:

densidad de energía gravimétrica a nivel de celda, Wh/kg

η_ctrl:

eficiencia del controlador/inversor del motor — también utilizada en Autonomía más abajo

Resultados de la Batería

N_s:

número de celdas en serie

N_p:

número de ramas en paralelo

Celdas:

número total de celdas

V_nom:

voltaje nominal del paquete, V

V_max:

voltaje de carga completa del paquete, V

V_min:

voltaje de corte del paquete, V

Ah:

capacidad del paquete, Ah

Wh:

energía nominal del paquete, Wh

Wh_usable:

energía utilizable tras la profundidad de descarga (DoD) + pérdidas de empaquetado, Wh — utilizada en Autonomía más abajo

R_pack:

resistencia interna del paquete, mΩ

I_cont,req:

corriente continua demandada por el motor, A

I_peak,req:

corriente pico demandada por el motor, A

I_cont,max:

capacidad de corriente continua del paquete, A

I_peak,max:

capacidad de corriente pico del paquete, A

V_sag:

caída de voltaje en corriente pico, V

V_term:

voltaje de terminal en el peor caso a corriente pico, V

m_pack:

estimación de masa del paquete, kg

Estimación de Autonomía

La masa del vehículo aquí se añade automáticamente a las masas del motor y la batería calculadas anteriormente. Se asume un crucero a velocidad constante en carretera plana; el factor de corrección de estilo EPA y el crédito de regeneración en conducción urbana convierten la autonomía del modelo físico teórico en una estimación más realista.

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

m_chassis:

masa del vehículo excluyendo el motor y el paquete de baterías, kg

C_d:

coeficiente de resistencia aerodinámica

área frontal, m²

C_rr:

coeficiente de resistencia a la rodadura

velocidad de crucero, km/h

η_batt:

eficiencia de descarga de la batería

η_motor:

eficiencia del motor a carga de crucero

η_gear:

eficiencia de la caja de cambios/transmisión final

Perfil:

el perfil urbano aplica el crédito de regeneración indicado abajo

k_EPA:

corrección de realismo frente a la autonomía del modelo físico teórico

k_regen:

multiplicador de autonomía por frenado regenerativo, solo perfil urbano

Resultados de Autonomía

m_total:

masa total del vehículo (chasis + motor + paquete), kg

F_roll:

fuerza de resistencia a la rodadura, N

F_aero:

fuerza de resistencia aerodinámica, N

F_total:

fuerza total de carga de la carretera en crucero, N

P_wheels:

demanda de potencia en crucero, W

η_total:

eficiencia combinada de batería a rueda

Wh/km:

consumo de energía, Wh/km

Range_theo:

autonomía del modelo físico teórico, km

Autonomía:

autonomía realista tras la corrección de estilo EPA + crédito de regeneración, km