KALKULATOR SILNIKA, AKUMULATORA I ZASIĘGU POJAZDU ELEKTRYCZNEGO

Projektowanie silnika

Podaj geometrię, materiały i uzwojenie silnika z magnesami trwałymi (BLDC lub PMSM), a narzędzie obliczy osiągalny moment obrotowy, moc, siłę elektromotoryczną wsteczną (back-EMF) oraz znamionowe napięcie/prąd dla tej konstrukcji. Narzędzie weryfikuje silnik, który już masz na myśli, a nie projektuje go za Ciebie — wybierz D/L/szczelinę powietrzną/liczbę zwojów i sprawdź, jakie parametry można uzyskać. Obsługiwane są wyłącznie topologie z magnesami trwałymi (BLDC/PMSM); silniki indukcyjne, reluktancyjne przełączalne oraz o strumieniu osiowym opierają się na innej fizyce i nie są tu modelowane.

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

Typ:

topologia silnika

Chłodzenie:

ustawia domyślną gęstość prądu poniżej

Stal rdzenia:

gatunek blachy elektrotechnicznej (straty w rdzeniu + gęstość)

Magnes:

gatunek magnesu wirnika (remanencja + zachowanie temperaturowe)

liczba par biegunów

znamionowa prędkość mechaniczna, obr./min

średnica otworu stojana, mm

długość pakietu blach, mm

mechaniczna szczelina powietrzna, mm

k_C:

Współczynnik Cartera (korekta użłobienia), stała typowa wartość

h_m:

grubość magnesu, mm

liczba zwojów szeregowych na fazę

k_w:

współczynnik uzwojenia

α_PM:

współczynnik pokrycia łukowego magnesu

A_wire:

pole przekroju przewodu, mm²

gęstość prądu, A/mm² (wartość domyślna zależna od klasy chłodzenia)

T_op:

temperatura pracy magnesu, °C

P_target:

moc docelowa, W — informacyjnie, porównywana z mocą osiąganą poniżej

k_peak:

współczynnik krótkotrwałego przeciążenia względem mocy ciągłej

Wyniki silnika

τ_p:

podziałka biegunowa, mm

B_gap:

indukcja magnetyczna w szczelinie powietrznej, T

B_r:

remanencja magnesu, skorygowana temperaturowo, T

Φ_m:

strumień szczytowy na biegun, mWb

ψ_f:

sprzężenie strumienia na fazę, mWb

częstotliwość elektryczna, Hz

E_ph:

siła elektromotoryczna wsteczna na fazę (RMS), V

V_line:

znamionowe napięcie międzyfazowe, V — wykorzystywane przy doborze pakietu akumulatorów poniżej

K_t:

stała momentu obrotowego, N·m/A

K_e:

stała siły elektromotorycznej wstecznej (back-EMF), V·s/rad

I_rated:

znamionowy prąd fazowy RMS, A

osiągany moment obrotowy, N·m

osiągana moc ciągła, W

P_peak:

osiągana moc szczytowa, W

P_core:

szacowane straty w rdzeniu, W — wyłącznie informacyjnie

m_motor:

szacunkowa masa części czynnej + obudowy, kg

Zapas:

% zapasu mocy względem zapotrzebowania przy prędkości przelotowej (zob. sekcja Zasięg) — wartość ujemna oznacza niedomiar mocy

Projektowanie pakietu akumulatorów

Wybierz chemię i parametry ogniw oraz docelowy rozmiar pakietu. Liczba ogniw szeregowych wynika ze znamionowego napięcia silnika podanego powyżej; liczba gałęzi równoległych jest dobierana na podstawie tego, co jest większe: docelowej energii, ciągłego poboru prądu silnika lub jego poboru szczytowego/impulsowego — nie musisz ponownie wprowadzać tutaj napięcia ani prądu silnika.

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

Chemia:

ustawia domyślne wartości ogniwa poniżej

V_nom:

napięcie znamionowe ogniwa, V

V_max:

napięcie pełnego naładowania ogniwa, V

V_min:

napięcie odcięcia ogniwa, V

Ah:

pojemność znamionowa ogniwa, Ah

R_cell:

rezystancja wewnętrzna ogniwa, mΩ

C_cont:

ciągły współczynnik rozładowania C

C_peak:

szczytowy/impulsowy współczynnik rozładowania C

E_target:

docelowa energia pakietu, kWh

DoD:

użyteczny udział głębokości rozładowania (DoD)

k_pack:

sprawność upakowania ogniw w pakiecie (BMS/chłodzenie/konstrukcja)

Wh/kg:

gęstość energii ogniwa (grawimetryczna), Wh/kg

η_ctrl:

sprawność sterownika silnika/falownika — wykorzystywana także w sekcji Zasięg poniżej

Wyniki akumulatora

N_s:

liczba ogniw szeregowych

N_p:

liczba gałęzi równoległych

Ogniwa:

całkowita liczba ogniw

V_nom:

napięcie znamionowe pakietu, V

V_max:

napięcie pełnego naładowania pakietu, V

V_min:

napięcie odcięcia pakietu, V

Ah:

pojemność pakietu, Ah

Wh:

energia znamionowa pakietu, Wh

Wh_usable:

energia użyteczna po uwzględnieniu DoD i strat upakowania, Wh — wykorzystywana w sekcji Zasięg poniżej

R_pack:

rezystancja wewnętrzna pakietu, mΩ

I_cont,req:

prąd ciągły pobierany przez silnik, A

I_peak,req:

prąd szczytowy pobierany przez silnik, A

I_cont,max:

zdolność prądowa ciągła pakietu, A

I_peak,max:

zdolność prądowa szczytowa pakietu, A

V_sag:

spadek napięcia przy prądzie szczytowym, V

V_term:

napięcie zaciskowe w najgorszym przypadku przy prądzie szczytowym, V

m_pack:

szacunkowa masa pakietu, kg

Szacowany zasięg

Masa pojazdu podana tutaj jest automatycznie dodawana do obliczonych powyżej mas silnika i akumulatora. Zakłada się jazdę po płaskiej drodze ze stałą prędkością; współczynnik korekty w stylu EPA oraz zysk z odzysku energii przy jeździe miejskiej przekształcają teoretyczny zasięg z modelu fizycznego w bardziej realistyczne oszacowanie.

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

m_chassis:

masa pojazdu bez silnika i pakietu akumulatorów, kg

C_d:

współczynnik oporu aerodynamicznego

powierzchnia czołowa, m²

C_rr:

współczynnik oporu toczenia

prędkość przelotowa, km/h

η_batt:

sprawność rozładowania akumulatora

η_motor:

sprawność silnika przy obciążeniu przelotowym

η_gear:

sprawność przekładni/mostu napędowego

Profil:

profil miejski uwzględnia poniższy zysk z odzysku energii

k_EPA:

korekta realizmu względem teoretycznego zasięgu z modelu fizycznego

k_regen:

mnożnik zasięgu z odzysku energii hamowania, tylko profil miejski

Wyniki zasięgu

m_total:

całkowita masa pojazdu (nadwozie + silnik + pakiet), kg

F_roll:

siła oporu toczenia, N

F_aero:

siła oporu aerodynamicznego, N

F_total:

całkowita siła oporu ruchu przy prędkości przelotowej, N

P_wheels:

zapotrzebowanie na moc przy prędkości przelotowej, W

η_total:

łączna sprawność od akumulatora do kół

Wh/km:

zużycie energii, Wh/km

Range_theo:

teoretyczny zasięg z modelu fizycznego, km

Zasięg:

realistyczny zasięg po korekcie w stylu EPA i uwzględnieniu odzysku energii, km