CALCULADORA DE MOTOR, BATERIA E AUTONOMIA DE VEÍCULO ELÉTRICO

Projeto do Motor

Informe a geometria, os materiais e o enrolamento de um motor de ímã permanente (BLDC ou PMSM) e a ferramenta calcula o torque, a potência, a força contra-eletromotriz e a tensão/corrente nominal alcançáveis para esse projeto. Isso valida um motor que você já tem em mente, em vez de projetar um para você — escolha D/L/entreferro/espiras e veja o que eles conseguem entregar. As topologias suportadas são apenas de ímã permanente (BLDC/PMSM); motores de indução, relutância chaveada e fluxo axial usam física diferente e não são modelados aqui.

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 do motor

Refrigeração:

define a densidade de corrente padrão abaixo

Aço do núcleo:

grau do aço laminado (perdas no núcleo + densidade)

Ímã:

grau do ímã do rotor (remanência + comportamento térmico)

pares de polos

velocidade mecânica nominal, rpm

diâmetro interno do estator, mm

comprimento do pacote de chapas, mm

entreferro mecânico, mm

k_C:

Coeficiente de Carter (correção de ranhuras), valor típico fixo

h_m:

espessura do ímã, mm

espiras em série por fase

k_w:

fator de enrolamento

α_PM:

razão de cobertura de arco do ímã

A_wire:

área de seção transversal do fio, mm²

densidade de corrente, A/mm² (padrão segue a classe de refrigeração)

T_op:

temperatura de operação do ímã, °C

P_target:

potência alvo, W — informativo, comparado com a P obtida abaixo

k_peak:

razão de sobrecarga de curta duração em relação à potência contínua

Resultados do Motor

τ_p:

passo polar, mm

B_gap:

densidade de fluxo no entreferro, T

B_r:

remanência do ímã, corrigida pela temperatura, T

Φ_m:

fluxo de pico por polo, mWb

ψ_f:

enlace de fluxo por fase, mWb

frequência elétrica, Hz

E_ph:

força contra-eletromotriz por fase (RMS), V

V_line:

tensão nominal entre fases, V — utilizada no dimensionamento do pacote de baterias abaixo

K_t:

constante de torque, N·m/A

K_e:

constante de força contra-eletromotriz, V·s/rad

I_rated:

corrente de fase RMS nominal, A

torque obtido, N·m

potência contínua obtida, W

P_peak:

potência de pico obtida, W

P_core:

estimativa de perdas no núcleo, W — apenas informativo

m_motor:

estimativa de massa ativa + carcaça, kg

Margem:

% de margem de potência em relação à demanda de cruzeiro (ver seção Autonomia) — valor negativo indica dimensionamento insuficiente

Projeto do Pacote de Baterias

Escolha a química e as especificações da célula, e um tamanho de pacote alvo. O número de células em série é derivado da tensão nominal do motor informada acima; o número de strings em paralelo é dimensionado conforme o maior valor entre sua energia alvo, o consumo de corrente contínua do motor ou seu consumo de pico/rajada — não é necessário reinserir a tensão ou a corrente do motor aqui.

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

Química:

define os valores padrão da célula abaixo

V_nom:

tensão nominal da célula, V

V_max:

tensão de carga total da célula, V

V_min:

tensão de corte da célula, V

Ah:

capacidade nominal da célula, Ah

R_cell:

resistência interna da célula, mΩ

C_cont:

taxa C de descarga contínua

C_peak:

taxa C de descarga de pico/rajada

E_target:

energia alvo do pacote, kWh

DoD:

fração utilizável de profundidade de descarga

k_pack:

eficiência de empacotamento célula-pacote (sobrecarga de BMS/refrigeração/estrutura)

Wh/kg:

densidade gravimétrica de energia da célula, Wh/kg

η_ctrl:

eficiência do controlador/inversor do motor — também usada em Autonomia abaixo

Resultados da Bateria

N_s:

número de células em série

N_p:

número de strings em paralelo

Células:

número total de células

V_nom:

tensão nominal do pacote, V

V_max:

tensão de carga total do pacote, V

V_min:

tensão de corte do pacote, V

Ah:

capacidade do pacote, Ah

Wh:

energia nominal do pacote, Wh

Wh_usable:

energia utilizável após perdas por profundidade de descarga e empacotamento, Wh — utilizada em Autonomia abaixo

R_pack:

resistência interna do pacote, mΩ

I_cont,req:

corrente contínua exigida pelo motor, A

I_peak,req:

corrente de pico exigida pelo motor, A

I_cont,max:

capacidade de corrente contínua do pacote, A

I_peak,max:

capacidade de corrente de pico do pacote, A

V_sag:

queda de tensão na corrente de pico, V

V_term:

tensão nos terminais no pior caso, na corrente de pico, V

m_pack:

estimativa de massa do pacote, kg

Estimativa de Autonomia

A massa do veículo aqui é somada automaticamente às massas do motor e da bateria calculadas acima. Assume-se um percurso em estrada plana e velocidade constante; o fator de correção estilo EPA e o crédito de regeneração em condução urbana transformam a autonomia do modelo físico teórico em uma estimativa mais realista.

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

m_chassis:

massa do veículo excluindo motor e pacote de baterias, kg

C_d:

coeficiente de arrasto aerodinâmico

área frontal, m²

C_rr:

coeficiente de resistência ao rolamento

velocidade de cruzeiro, km/h

η_batt:

eficiência de descarga da bateria

η_motor:

eficiência do motor na carga de cruzeiro

η_gear:

eficiência da caixa de câmbio/transmissão final

Perfil:

o perfil urbano aplica o crédito de regeneração abaixo

k_EPA:

correção de realismo em relação à autonomia do modelo físico teórico

k_regen:

multiplicador de autonomia por frenagem regenerativa, apenas perfil urbano

Resultados de Autonomia

m_total:

massa total do veículo (chassi + motor + pacote), kg

F_roll:

força de resistência ao rolamento, N

F_aero:

força de arrasto aerodinâmico, N

F_total:

força total de resistência ao movimento em cruzeiro, N

P_wheels:

demanda de potência em cruzeiro, W

η_total:

eficiência combinada da bateria à roda

Wh/km:

consumo de energia, Wh/km

Range_theo:

autonomia do modelo físico teórico, km

Autonomia:

autonomia realista após correção estilo EPA + crédito de regeneração, km