Cómo seleccionar la potencia y el par del motor para vehículos eléctricos

La determinación de la potencia del motor y el par a utilizar en unvehículo eléctrico(EV) es uno de los pasos más importantes al diseñar un EV. Un motor de bajo tamaño conducirá a una mala aceleración, sobrecalentamiento y disminución de la confiabilidad, mientras que un motor de gran tamaño aumentará los costos,peso, y el consumo de energía.

El objetivo de este artículo es ayudar a los ingenieros y fabricantes de vehículos eléctricos a determinar con precisión la cantidad adecuada de potencia y par a utilizar para su vehículo eléctrico,Además de cubrir los diversos factores implicados en la determinación de estos importes.

Comprender las diferencias funcionales entre potencia y par

V.Es muy importante: Para seleccionar con precisión un motor para un vehículo eléctrico, es importante comprender las diferencias funcionales entre POWER y TORQUE en relación con los motores.

(1) TORQUE se refiere a la cantidad de fuerza de rotación que puede producir un motor.

Aceleración (la velocidad a la que un vehículo puede alcanzar su velocidad máxima)

Capacidad para escalar una colina o "Capacidad para graduarse"

Capacidad para llevar una carga.

(2) LA PODER se refiere a la rapidez (en el tiempo) con que se puede producir ese TORQUE.

Afecta principalmente a:

Velocidad máxima

Rendimiento de conducción sostenido

Capacidad para operar en condiciones de conducción de alta velocidad en carretera.

La aplicación más común para el par y la potencia en los vehículos eléctricos es que el par afecta principalmente al rendimiento a velocidades más bajas del vehículo; mientras que la potencia afecta al rendimiento a velocidades más altas del vehículo.

Fase 1: Determinación de la aplicación del vehículo y del ciclo de servicio

Cuando se seleccione un motor para un vehículo eléctrico, el primer paso es definir claramente la aplicación prevista del vehículo eléctrico para la que se pretende utilizar el motor.

Para ello, debe responder a varias preguntas clave:

¿Se utilizará este vehículo eléctrico principalmente para desplazamientos urbanos o para viajes de larga distancia?

¿El vehículo eléctrico transportará cargas pesadas o funcionará principalmente solo cuando esté descargado?

¿Este vehículo experimentará un gran número de operaciones de arranque y parada?

¿El vehículo eléctrico sólo tiene que funcionar en superficies planas, o tiene que subir pendientes pronunciadas?

En el caso de los vehículos eléctricos, la Comisión considera que los requisitos de torsión y potencia son diferentes, a pesar de que funcionan a velocidades similares.

Fase 2: Calcular el requisito de par de las ruedas

El par del motor está determinado principalmente por las fuerzas de resistencia que actuarán sobre las ruedas del vehículo, que pueden incluir:

Resistencia de rodamiento

Resistencia aerodinámica

Resistencia de grado (desnivel)

Fuerza de aceleración

El motor debe proporcionar la cantidad de par requerida (después de cualquier reducción requerida mediante el uso de una caja de cambios,Si corresponde) para superar estas fuerzas en las peores condiciones.

La mayoría de los vehículos eléctricos que operan en la industria (como en aplicaciones de fabricación o distribución) deben proporcionar una mayor cantidad de par de arranque que otros vehículos eléctricos,Los vehículos de transporte de mercancías, incluidos los vehículos de transporte de mercancías, incluidos los vehículos de transporte de mercancías.

Fase 3: Calcular los objetivos requeridos para la aceleración y la capacidad de escalada

Tanto el rendimiento de la aceleración como la capacidad de subida tienen un gran impacto en la selección del par cuando se utiliza el par emitido por la Tierra para determinar la capacidad de rendimiento del par en un vehículo eléctrico.

Al determinar la aceleración y las capacidades de escalada, debe tener en cuenta los siguientes criterios:

Tiempo deseado para alcanzar la aceleración máxima (es decir, 0 ′ 30 km/h)

La inclinación máxima que debe subir el vehículo eléctrico

Masa del vehículo cuando esté completamente cargado.

Cuando se utiliza una magnitud de par mayor, proporciona las siguientes ventajas:

Respuesta de mayor aceleración

Operación estable en rampas y laderas

La reducción de la tensión en el tren de accionamiento (componentes del tren de accionamiento) del vehículo eléctrico

En general, al diseñar vehículos eléctricos comerciales e industriales, la capacidad de par continuo es más importante que la capacidad de par máximo de corta duración.

El SLas necesidades de potencia aumentan con la velocidad del vehículo porque:

• La resistencia aerodinámica aumenta con la velocidad

• Carga sostenida del vehículo a velocidad de crucero

La mayor demanda de potencia coincide con las altas velocidades, mientras que la mayor demanda de par coincide con las bajas.

Factores que determinan los factores más importantes

Al calcular la potencia y el par del motor requeridos, hay múltiples factores a tener en cuenta, entre ellos:

• Velocidad máxima del vehículo

• Duración del tiempo a velocidad máxima

• Límites térmicos del motor

Para considerarse adecuadamente dimensionado, el motor debe funcionar de manera más eficiente a la velocidad de conducción más frecuente del vehículo y no solo a su potencia máxima.

Proporción de engranajes y disposición de la línea de accionamiento

La potencia y el par del motor no pueden determinarse hasta que no se hayan considerado todos los componentes de la línea de transmisión.

• Si se utiliza una caja de cambios de una o varias velocidades

• Si se trata de un accionamiento directo o de una reducción

• La eficiencia del diferencial y del eje

Cuando se calcula la relación de engranajes, un motor de tamaño adecuado proporciona un par de ruedas suficiente y se puede utilizar mejor en todos los rangos de operación.Los diseños de vehículos eléctricos pueden reducir el tamaño físico del motor manteniendo el rendimiento.

Continuos frente a las calificaciones máximas

La mayoría de los tipos de motores de vehículos eléctricos pueden funcionar bien tanto en los aspectos de pico (a corto plazo) como en los continuos (limitados térmicamente).El análisis de las capacidades continuas es esencial para determinar la fiabilidad y durabilidad de un motor en funcionamiento normalLa potencia y el par de torsión contínuos proporcionarán garantías de rendimiento a largo plazo.los valores de potencia máxima y de par sólo son típicamente aplicables durante eventos de aceleración o cambios rápidos en el funcionamiento.

Si un diseñador de vehículos eléctricos utiliza únicamente la potencia máxima del motor al seleccionar, el diseñador puede calcular erróneamente las potencialidades continuas.Esto puede conducir a un sobrecalentamiento y, en algunos casos, a daños extensos o a una vida útil más corta que la normal.

Especificaciones del motor combinadas con la estrategia de control

Los controladores del motor y la estrategia de control afectarán directamente a la forma en que se obtienen el par y la potencia utilizables del motor.

• Capacidades de debilitamiento del campo

• Precisión del control del par

• Capacidad de frenado regenerativo

Los vehículos eléctricos (EV) utilizan generalmente diseños de motores de amplio rango de velocidad y algoritmos de control avanzados para gestionar el par, la potencia, la eficiencia y el rendimiento térmico.

Errores comunes en la selección motora

Los errores comunes cometidos por los diseñadores de vehículos eléctricos al seleccionar el motor eléctrico incluyen:

• Demasiado grande o no grande para la potencia del motor; esto llevará a no tener en cuenta los ciclos de trabajo.

• Ignorar los requisitos de par continuo.

• Utilizando los números de par máximo en lugar del par utilizable en la rueda.

• Incapacidad para determinar con precisión a qué tipo de línea de transmisión se une el motor.

Al evitar este tipo de errores, los diseñadores pueden mejorar la eficiencia del sistema eléctrico y, a su vez, disminuir el costo total del vehículo.

Conclusión

La decisión sobre la potencia y el par de un motor eléctrico es una decisión de ingeniería a nivel del sistema y requiere más que la selección de un solo parámetro.Las elecciones correctas de potencia del motor y de par deben tener en cuenta:

• Cómo se utilizará el vehículo y su entorno de funcionamiento

• ¿Qué nivel de par será necesario para el funcionamiento a baja velocidad y la capacidad de carga?

• ¿Qué cantidad de energía se necesitará para mantener la velocidad de crucero?

• Funcionamiento general, incluidos todos los componentes de la línea de transmisión, estrategia de control y límites térmicos.

A través del equilibrio de estos factores, el diseñador de vehículos eléctricos puede utilizar mejor las variables para crear un vehículo eléctrico de rendimiento óptimo que tenga una eficiencia superior,características de fiabilidad y coste.