Năng lượng cần thiết để di chuyển từ vị trí này đến vị trí khác quyết định cách thiết kế xe điện . Hạn chế của pin để lưu trữ năng lượng giới hạn phạm vi hoạt động của xe điện. Thông tin về mức tiêu thụ năng lượng giúp quyết định chiến lược kiểm soát và thiết kế các bộ phận của xe điện hybrid . Việc lựa chọn động cơ, thiết kế cơ khí của xe, định mức của pin, v.v. sẽ bị ảnh hưởng bởi việc tính toán năng lượng của xe điện.
Năng lượng để di chuyển ô tô điện từ vị trí này đến vị trí khác chủ yếu bao gồm các thành phần sau.
Nếu xe giảm tốc hoặc phanh thì có khả năng phục hồi năng lượng sẽ được sử dụng để sạc lại pin.
Về cơ bản, một chiếc xe là một thực thể cơ học tiêu thụ năng lượng và di chuyển từ nơi này đến nơi khác. Phương trình Newton có thể áp dụng cho một chiếc xe để tính toán các lực liên kết với nó.
Hình dưới đây cho thấy các lực chính tác động lên một chiếc xe đang chuyển động.
Tổng lực tác dụng lên xe lên các bánh xe có thể nhận được bằng cách sử dụng phương trình sau
ở đâu
- gia tốc do trọng lực trong
- khối lượng của xe tính bằng
- lực cản lăn
- hệ số cản khí động học
- vận tốc tính bằng
- góc cấp của đường
Phương trình trên bao gồm bốn thuật ngữ và chúng được giải thích bên dưới.
Ma sát do lực cản lăn tác dụng lên lốp xe khi xe chuyển động. Nó được định nghĩa là hệ số ma sát nhân với lực bình thường tác dụng lên bề mặt nơi bánh xe lăn. Độ lớn của lực phụ thuộc vào hệ số ma sát lăn, khối lượng và gia tốc do trọng lực.
Lực cản khí động học là lực tác dụng lên xe để thắng ma sát không khí khi xe chuyển động bằng cách đẩy không khí cản nó ở phía trước. Hình dạng của xe, diện tích phía trước, hệ số cản khí động học và vận tốc của xe ảnh hưởng đến lực.
Lực làm xe tăng tốc tỉ lệ thuận với khối lượng và gia tốc của xe. Nó sẽ hiện ra trong hình nếu chiếc xe tăng tốc. Nếu xe giảm tốc, lực này sẽ âm và năng lượng liên kết sẽ bị tiêu hao trong hệ thống phanh để dừng xe. Năng lượng này có thể được lưu trữ trong pin với phanh phục hồi .
Nếu loại đường được giả định là bằng phẳng (θ =0) thì nó loại bỏ số hạng cuối cùng khỏi phương trình và cũng sửa đổi số hạng đầu tiên. Khi đó, phương trình đơn giản để tính toán lực cần thiết lên các bánh xe của một chiếc xe sẽ là
Phương trình trên phù hợp nhất cho các chu kỳ lái xe trên đường bằng phẳng.
Sản phẩm của lực và vận tốc dẫn đến yêu cầu công suất tức thời của xe. Cần có kiến thức về vận tốc của xe tại mỗi thời điểm tức thời để tính lực, công và năng lượng để xe chuyển động. Chu kỳ lái xe, là đồ thị vận tốc và thời gian của một chiếc xe đóng vai trò của nó ở đây. Dữ liệu như độ dốc của đường cũng được tích hợp trong chu trình lái xe.
Bạn có thể đọc “ Chu kỳ lái xe là gì và cách phát triển chu kỳ cho mô phỏng EV? “
Với sự trợ giúp của một chu kỳ lái xe, công suất cần thiết tại các bánh xe của một chiếc xe sẽ được tính toán. Và tích phân thời gian sẽ cung cấp năng lượng tiêu thụ để di chuyển chiếc xe trong chu kỳ lái xe nhất định đó.
Sử dụng tính toán quay ngược chiều, mức tiêu thụ năng lượng của mỗi giai đoạn của xe bắt đầu từ bánh xe đến pin sẽ được tính toán. Đầu tiên, mức tiêu thụ năng lượng lên các bánh xe trong một chu kỳ lái xe nhất định sẽ được tính toán như đã giải thích ở trên. Pin có nhiệm vụ cung cấp năng lượng cần thiết cho các bánh xe trong xe điện. Trong một chiếc xe thông thường, động cơ đốt trong thực hiện nhiệm vụ.
Cùng với yêu cầu ở bánh xe, pin sẽ đáp ứng các tổn thất ở bánh răng, động cơ, biến tần và pin.
Đọc thêm về Động cơ xe điện
Mô hình toán học của các yếu tố nêu trên có thể được sử dụng để tính toán tổn thất. Phần mềm mô phỏng cung cấp một mô hình để mô phỏng xe hoặc chúng tôi có thể phát triển mô hình biến tần, động cơ và pin cho xe điện.
Vì hiệu suất biến tần không thể hiện nhiều sự thay đổi theo tải, nên có thể đưa ra các giả định trong tính toán để giảm độ phức tạp toán học. Các giả định về giá trị hợp lý đối với hiệu suất của động cơ, biến tần, ắc quy và bánh xe có thể cho kết quả chấp nhận được với độ chính xác giảm.
Lựa chọn dung lượng của pin, xếp hạng các thành phần điện tử công suất, tối ưu hóa thiết kế cơ học để giảm thiểu lực cản khí động học, v.v. là một vài lợi thế khi tính toán năng lượng của xe điện.
Cách xử lý xe trượt
Cách chuyển ô tô của bạn thành xe điện
Làm thế nào để chọn xe điện tốt nhất?
Cách trang bị ô tô