CALCOLATORE DI MOTORE, BATTERIA E AUTONOMIA PER VEICOLI ELETTRICI

Progettazione motore

Inserisci la geometria, i materiali e l'avvolgimento di un motore a magneti permanenti (BLDC o PMSM) e lo strumento calcola la coppia, la potenza, la back-EMF e la tensione/corrente nominali raggiungibili per quel progetto. Questo strumento convalida un motore che hai già in mente, invece di progettarne uno per te — scegli D/L/traferro/numero di spire e verifica cosa possono offrire. Le topologie supportate sono solo a magneti permanenti (BLDC/PMSM); i motori a induzione, a riluttanza commutata e a flusso assiale seguono una fisica diversa e non sono modellati qui.

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

Tipo:

topologia del motore

Raffreddamento:

imposta la densità di corrente predefinita sottostante

Acciaio del nucleo:

classe dell'acciaio per lamierini (perdite nel nucleo + densità)

Magnete:

classe del magnete rotorico (rimanenza + comportamento termico)

coppie polari

velocità meccanica nominale, rpm

diametro del foro statore, mm

lunghezza del pacco lamellare, mm

traferro meccanico, mm

k_C:

Coefficiente di Carter (correzione di cavatura), valore tipico fisso

h_m:

spessore del magnete, mm

spire in serie per fase

k_w:

fattore di avvolgimento

α_PM:

rapporto di copertura angolare del magnete

A_wire:

area della sezione del filo, mm²

densità di corrente, A/mm² (il valore predefinito segue la classe di raffreddamento)

T_op:

temperatura di esercizio del magnete, °C

P_target:

potenza target, W — informativa, confrontata con la P raggiunta sottostante

k_peak:

rapporto di sovraccarico a breve impulso rispetto alla potenza continua

Risultati motore

τ_p:

passo polare, mm

B_gap:

densità di flusso nel traferro, T

B_r:

rimanenza del magnete, corretta per temperatura, T

Φ_m:

flusso di picco per polo, mWb

ψ_f:

flusso concatenato per fase, mWb

frequenza elettrica, Hz

E_ph:

back-EMF per fase (RMS), V

V_line:

tensione nominale concatenata, V — utilizzata per il dimensionamento del pacco batteria sottostante

K_t:

costante di coppia, N·m/A

K_e:

costante di back-EMF, V·s/rad

I_rated:

corrente di fase nominale RMS, A

coppia raggiunta, N·m

potenza continua raggiunta, W

P_peak:

potenza di picco raggiunta, W

P_core:

stima delle perdite nel nucleo, W — solo a titolo informativo

m_motor:

stima della massa attiva + carcassa, kg

Margine:

% margine di potenza rispetto alla richiesta in crociera (vedi sezione Autonomia) — un valore negativo indica un sottodimensionamento

Progettazione del pacco batteria

Scegli una chimica di cella e le relative specifiche, e una dimensione target del pacco. Il numero di celle in serie viene derivato dalla tensione nominale del motore indicata sopra; il numero di stringhe in parallelo viene dimensionato in base al valore più grande tra l'energia target, l'assorbimento di corrente continua del motore o il suo assorbimento di picco/burst — non è necessario reinserire qui la tensione o la corrente del motore.

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

Chimica:

imposta i valori predefiniti della cella sottostante

V_nom:

tensione nominale della cella, V

V_max:

tensione di carica completa della cella, V

V_min:

tensione di cutoff della cella, V

Ah:

capacità nominale della cella, Ah

R_cell:

resistenza interna della cella, mΩ

C_cont:

C-rate di scarica continua

C_peak:

C-rate di scarica di picco/burst

E_target:

energia target del pacco, kWh

DoD:

frazione utilizzabile di profondità di scarica

k_pack:

efficienza di impacchettamento cella-pacco (overhead BMS/raffreddamento/struttura)

Wh/kg:

densità di energia gravimetrica a livello di cella, Wh/kg

η_ctrl:

efficienza del controller/inverter motore — usata anche nella sezione Autonomia sottostante

Risultati batteria

N_s:

numero di celle in serie

N_p:

numero di stringhe in parallelo

Celle:

numero totale di celle

V_nom:

tensione nominale del pacco, V

V_max:

tensione di carica completa del pacco, V

V_min:

tensione di cutoff del pacco, V

Ah:

capacità del pacco, Ah

Wh:

energia nominale del pacco, Wh

Wh_usable:

energia utilizzabile dopo le perdite di DoD e di impacchettamento, Wh — utilizzata nella sezione Autonomia sottostante

R_pack:

resistenza interna del pacco, mΩ

I_cont,req:

corrente continua richiesta dal motore, A

I_peak,req:

corrente di picco richiesta dal motore, A

I_cont,max:

capacità di corrente continua del pacco, A

I_peak,max:

capacità di corrente di picco del pacco, A

V_sag:

caduta di tensione alla corrente di picco, V

V_term:

tensione ai morsetti nel caso peggiore alla corrente di picco, V

m_pack:

stima della massa del pacco, kg

Stima dell'autonomia

La massa del veicolo qui inserita viene sommata automaticamente alle masse di motore e batteria calcolate sopra. Si assume una crociera a velocità costante su strada pianeggiante; il fattore di correzione in stile EPA e il credito di rigenerazione per la guida urbana trasformano l'autonomia teorica del modello fisico in una stima più realistica.

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

m_chassis:

massa del veicolo esclusi motore e pacco batteria, kg

C_d:

coefficiente di resistenza aerodinamica

area frontale, m²

C_rr:

coefficiente di resistenza al rotolamento

velocità di crociera, km/h

η_batt:

efficienza di scarica della batteria

η_motor:

efficienza del motore a carico di crociera

η_gear:

efficienza del cambio/trasmissione finale

Profilo:

il profilo urbano applica il credito di rigenerazione sottostante

k_EPA:

correzione di realismo rispetto all'autonomia teorica del modello fisico

k_regen:

moltiplicatore di autonomia dovuto alla frenata rigenerativa, solo profilo urbano

Risultati autonomia

m_total:

massa totale del veicolo (telaio + motore + pacco batteria), kg

F_roll:

forza di resistenza al rotolamento, N

F_aero:

forza di resistenza aerodinamica, N

F_total:

forza totale di resistenza al moto in crociera, N

P_wheels:

richiesta di potenza in crociera, W

η_total:

efficienza combinata batteria-ruota

Wh/km:

consumo energetico, Wh/km

Range_theo:

autonomia teorica del modello fisico, km

Autonomia:

autonomia realistica dopo la correzione in stile EPA + credito di rigenerazione, km