O tom, jak navrhnout elektrické vozidlo, rozhoduje energie potřebná k cestě z místa na místo . Omezení baterie ukládání energie omezuje dojezd elektrického vozidla. Informace o spotřebě energie pomáhají při rozhodování o strategii řízení a při navrhování komponent hybridního elektrického vozidla . Výběr motorů, mechanická konstrukce vozidla, výkon baterie atd. by byly ovlivněny energetickým výpočtem elektrického vozidla.
Energie potřebná k přesunu elektromobilu z jednoho místa na druhé zahrnuje především následující komponenty.
Pokud vozidlo zpomaluje nebo brzdí, existuje možnost rekuperace energie který by se použil k dobití baterie.
Vozidlo je v podstatě mechanická entita, která spotřebovává energii a pohybuje se z jednoho místa na druhé. Newtonova rovnice je použitelná pro vozidlo k výpočtu sil s ním spojených.
Níže uvedený obrázek ukazuje hlavní síly působící na pohybující se vozidlo.
Celkovou sílu působící na vozidlo až po kola lze získat pomocí následující rovnice
kde
– gravitační zrychlení v
– hmotnost vozidla v
– valivý odpor
– koeficient aerodynamického odporu
– rychlost v
– sklon vozovky
Výše uvedená rovnice se skládá ze čtyř členů a jsou vysvětleny níže.
Tření způsobené valivým odporem působí na pneumatiku vozidla, když se pohybuje. Je definován jako koeficient tření krát normálová síla působící na povrch, kde se kolo odvaluje. Velikost síly závisí na součiniteli valivého tření, hmotnosti a gravitačním zrychlení.
Aerodynamický odpor je síla, kterou působí na vozidlo, aby překonalo tření vzduchu při jeho pohybu tlačením vzduchu, který jej blokuje vpředu. Sílu ovlivňuje tvar vozidla, přední plocha, koeficient aerodynamického odporu a rychlost vozidla.
Síla, která zrychluje vozidlo, je úměrná hmotnosti a zrychlení vozidla. K obrazu by došlo, kdyby vozidlo zrychlilo. Pokud vozidlo zpomalí, bude tato síla negativní a související energie by se rozptýlila v brzdovém systému, aby vozidlo zastavilo. Tuto energii lze ukládat do baterie pomocírekuperačního brzdění .
Pokud se předpokládá, že sklon silnice je rovný (θ =0), odstraní se poslední člen z rovnice a také se upraví první člen. Pak by zjednodušená rovnice pro výpočet síly potřebné na kola vozidla byla
Výše uvedená rovnice nejlépe vyhovuje jízdním cyklům na rovné vozovce.
Součin síly a rychlosti vede k okamžité potřebě výkonu vozidla. Pro výpočet síly, výkonu a energie pro pohyb vozidla je zapotřebí znalost rychlosti vozidla v každém okamžiku. Svou roli zde hraje jízdní cyklus, což je graf rychlosti vs času vozidla. Údaje, jako je sklon vozovky, jsou také zahrnuty do jízdního cyklu.
Můžete si přečíst „Co jsou jízdní cykly a jak je vytvořit pro simulaci EV? “
Pomocí jízdního cyklu se vypočítá výkon potřebný na kola vozidla. A integrál času udává spotřebu energie na pohyb vozidla v daném jízdním cyklu.
Pomocí výpočtu proti směru jízdy bude vypočítána spotřeba energie každého stupně vozidla od kol až po baterii. Nejprve se vypočte spotřeba energie až na kola pro daný jízdní cyklus, jak je vysvětleno výše. Baterie je zodpovědná za dodávku energie pro kola v elektrickém vozidle. V běžném vozidle plní svou povinnost spalovací motor.
Spolu s požadavkem na kola by baterie čelila ztrátám v převodovce, motoru, invertoru a baterii.
Přečtěte si více o elektromotoru vozidla
Pro výpočet ztrát lze použít matematické modely výše uvedených prvků. Simulační software poskytuje model pro simulaci vozidla nebo můžeme vyvinout model měniče, motoru a baterie pro elektrická vozidla.
Vzhledem k tomu, že účinnost invertoru nevykazuje velké změny se zatížením, lze ve výpočtech použít předpoklady, aby se snížila matematická složitost. Předpoklady rozumných hodnot účinnosti motoru, měniče, baterie a kol mohou poskytnout přijatelné výsledky se sníženou přesností.
Výběr kapacity baterie, jmenovité hodnoty výkonových elektronických součástek, optimalizace mechanické konstrukce pro minimalizaci aerodynamického odporu atd. jsou některé výhody energetického výpočtu elektromobilu.
