De energie die nodig is om van de ene locatie naar de andere te reizen, bepaalt hoe een elektrisch voertuig wordt ontworpen . De beperking van batterij om energie op te slaan beperkt de actieradius van de elektrische auto. De informatie over het energieverbruik helpt bij het bepalen van de regelstrategie en bij het ontwerpen van de componenten van een hybride elektrisch voertuig . De selectie van motoren, het mechanische ontwerp van een voertuig, de classificatie van de batterij, enz. worden beïnvloed door de energieberekening van een elektrisch voertuig.
Energie om een elektrische auto van de ene naar de andere locatie te verplaatsen omvat voornamelijk de volgende componenten.
Als het voertuig vertraagt of remt, zijn er mogelijkheden om energie te recupereren die zou worden gebruikt om de batterij op te laden.
Kortom, een voertuig is een mechanische entiteit die energie verbruikt en van de ene plaats naar de andere beweegt. De vergelijking van Newton is van toepassing op een voertuig om de bijbehorende krachten te berekenen.
Onderstaande afbeelding toont de belangrijkste krachten die op een bewegend voertuig werken.
De totale kracht die op een voertuig tot aan de wielen inwerkt, kan worden verkregen met behulp van de volgende vergelijking
waar
– versnelling door zwaartekracht in
– massa van het voertuig in
– rolweerstand
– luchtweerstandscoëfficiënt
– snelheid in
– hellingshoek van de weg
De bovenstaande vergelijking bestaat uit vier termen en deze worden hieronder uitgelegd.
Wrijving als gevolg van rolweerstand werkt op de band van een voertuig wanneer deze beweegt. Het wordt gedefinieerd als de wrijvingscoëfficiënt maal de normaalkracht die werkt op het oppervlak waar het wiel rolt. De grootte van de kracht hangt af van de rolwrijvingscoëfficiënt, massa en versnelling als gevolg van de zwaartekracht.
Aerodynamische weerstand is de kracht die op een voertuig wordt uitgeoefend om de luchtwrijving te overwinnen wanneer het reist door lucht te duwen die het vooraan blokkeert. De vorm van het voertuig, het frontoppervlak, de luchtweerstandscoëfficiënt en de snelheid van het voertuig beïnvloeden de kracht.
De kracht die het voertuig versnelt, is evenredig met de massa en de versnelling van het voertuig. Het zou op de foto komen als het voertuig versnelt. Als een voertuig vertraagt, is deze kracht negatief en wordt de bijbehorende energie in het remsysteem gedissipeerd om het voertuig te stoppen. Deze energie kan worden opgeslagen in de batterij met regeneratief remmen .
Als wordt aangenomen dat de helling van de weg vlak is (θ =0), wordt de laatste term uit de vergelijking verwijderd en wordt ook de eerste term gewijzigd. Dan zou de vereenvoudigde vergelijking om de kracht te berekenen die nodig is op de wielen van een voertuig zijn
Bovenstaande vergelijking is het meest geschikt voor rijcycli met een vlakke weg.
Het product van kracht en snelheid resulteert in een onmiddellijke vermogensbehoefte van het voertuig. Kennis van de snelheid van het voertuig op elk moment is nodig om kracht, vermogen en energie te berekenen om het voertuig te verplaatsen. De rijcyclus, de snelheid versus tijdgrafiek van een voertuig, speelt hier zijn rol. Gegevens zoals de helling van de weg worden ook meegenomen in de rijcyclus.
U kunt lezen "Wat zijn rijcycli en hoe u er een kunt ontwikkelen voor EV-simulatie? “
Met behulp van een rijcyclus wordt het benodigde vermogen aan de wielen van een voertuig berekend. En de tijdintegraal zou het energieverbruik geven om het voertuig in die bepaalde rijcyclus te verplaatsen.
Met behulp van achterwaarts gerichte berekening wordt het energieverbruik van elke fase van het voertuig vanaf de wielen tot aan de batterij berekend. Eerst wordt het energieverbruik tot aan de wielen voor een bepaalde rijcyclus berekend zoals hierboven uitgelegd. De batterij is verantwoordelijk voor het leveren van de energiebehoefte op wielen in een elektrisch voertuig. In een conventioneel voertuig doet de verbrandingsmotor het werk.
Samen met de vereisten aan wielen, zou de batterij verliezen in versnelling, motor, omvormer en batterij opvangen.
Lees meer over Motor elektrisch rijden
Wiskundige modellen van bovengenoemde elementen kunnen worden gebruikt voor verliesberekening. Simulatiesoftware geeft een model voor voertuigsimulatie of we kunnen het model van een omvormer, motor en batterij voor elektrische voertuigen ontwikkelen.
Aangezien de efficiëntie van de omvormer niet veel variatie vertoont met belasting, kunnen in berekeningen aannames worden gedaan om de wiskundige complexiteit te verminderen. Aannames van redelijke waarden voor de efficiëntie van motor, omvormer, batterij en wielen kunnen acceptabele resultaten opleveren met verminderde nauwkeurigheid.
Selectie van de capaciteit van de batterij, classificaties van vermogenselektronica, optimalisatie van het mechanische ontwerp om de luchtweerstand te minimaliseren, enz. zijn enkele voordelen van de energieberekening van een elektrisch voertuig.
