Электродвигатель
На сегодняшний день в самых перспективных электромобилях используются два сдвоенных вентильно-импульсных двигателя по 25 кВт с редуктором.
Такой мотор обеспечивает превосходное ускорение на старте и низких скоростях автомобиля, и экономит электроэнергию на высоких скоростях.
Компактные габаритные размеры трансмиссии обеспечивают простую установку в широком спектре автомобилей.
Технические данные электродвигателя | |
Тип | вентильно-импульсный, 3 фазы |
Диапазон напряжения | 72-225 V |
Вес | 12,8 кг (без проводов) |
Мощность - пик / непрерывная | 25kW/15kW (пик в течение 30 секунд) |
Крутящий момент - пик / непрерынвя | 70Nm/47Nm х 2 |
Коробка передач | |
Тип | 4-ступенчатая коробка с двойным выжимом сцепления |
Вес | 20 кг |
Коэффиценты |
Шестерня I = 31,1 Шестерня II = 21,9 Шестерня III = 15,6 Шестерня IV = 11,1 |
Максимальный крутящий момент колеса | 3710Nm |
Расчет электропривода электромобиля в зависимости от веса и планируемого пробега на одной зарядке:
Исходные данные:
Снаряженная масса – mЭМ=1900 кг.
Максимальная скорость движения – VMAX=120 км/час.
Преодолеваемый уклон α=0,15. Радиус качения колеса – RK=0,31 м.
Передаточное число главной передачи – iГП=4,05.
Передаточное число третьей передачи КПП – iIII=1.55.
Максимальная угловая скорость колеса ΩK= VMAX/(3,6 * RK) =100/(3,6 * 0,31) = 89,6 с-1.
Максимальная скорость вращения ротора электродвигателя ΩMAX= ΩК*iГП*iIII= 89,6 * 4,05 * 1,55 = 562,5 с-1 или частота вращения nMAX=9,55 * ΩMAX= 9,55 * 562,5 = 5372 об/мин.
Сила тяги для преодоления уклона α=0,15 FТ= g *mЭМ* α =9,81 * 1900 * 0,15 = 2795,9 Н.
Момент на «колесе» для преодоления уклона α=0,15 МК20= Fт * RK= 2795,9* 0,31=866,7 Нм.
Максимальный момент электродвигателя при условии, что КПД трансмиссии ηМЕХ=0,9 МMAX= МК20/( iГП*iIII *ηМЕХ)= 866,7/(4,05 * 1,55 * 0,9)= 153,4Нм.
При условии двухзонного регулировании электропривода:
В первой зоне до скорости 40 км/час разгон электромобиля происходит с максимальным ускорением под действием максимального момента. Во второй зоне (при превышении скорости 40 км/час) регулирование осуществляется ослаблением магнитного поля при сохранении неизменного тока питания электропривода и постоянной потребляемой мощности от батареи.
Максимальная мощность при КПД электропривода ηЭП=0,86, отбираемая электроприводом от аккумуляторной батареи при условии, что: РАБ= МMAX*0,4* ΩMAX/ ηЭП = 153,4 * 0,4 * 562,5/0,86 = 40,135 кВт.
Ток батареи при напряжении батареи UАБ=200В IАБ= РАБ/ UАБ =40135/200= 200,7 А.
Расчетный (часовой) момент электродвигателя МЧАС= МMAX/2,5=153,4/2,5=61,4 Нм.
Номинальная частота вращения ротора электродвигателя nНОМ=0,4 * nMAX= 0,4 * 5372=2149 об/мин.
Номинальная мощность электропривода РНОМ= МЧАС * nНОМ/9,55=61,4 * 2149/9,55=13,8 кВт
Ориентировочные габаритные размеры активной части электродвигателя: внешний диаметр статора - 225 мм, длина пакета статора (ротора) – 140 мм.
Масса активной части – 30 кг.
Момент сопротивления, приведенный к валу электродвигателя, в зависимости от скорости движения по горизонтальной поверхности
МС(V)= (fV * 9,81*mЭМ +kV*SЛ*V2)* RK/( iГП*iIII *ηМЕХ),
где: fV – коэффициент трения качения, fV = f0 * (1+ V/1500);
f0 – изменяется в зависимости от применяемых шин в пределах от 0,01 до 0,014;
принимаем f0 =0,012; kV и SЛ – коэффициент аэродинамического сопротивления и расчётная площадь лобовой части электромобиля;
kV = 0,32 Н*с2/м4; SЛ= 1,8 м2; mЭМ = 1900 кг.
Результаты тягово-энергетического расчёта сведены в таблицу:
V,км/ч
|
V,м/c
|
fv
|
Ftr, H
|
F lob, H
|
Mc, Нм
|
КПД эп
|
Ω, с
|
Pэп, Вт
|
Раб,Вт
|
Iаб, А
|
10
|
2,778
|
0,012
|
224,082
|
4,444
|
12,539
|
0,570
|
56,250
|
705,329
|
1238,071
|
6,190
|
15
|
4,167
|
0,012
|
224,289
|
10,000
|
12,855
|
0,752
|
84,375
|
1084,673
|
1441,617
|
7,208
|
20
|
5,556
|
0,012
|
224,496
|
17,778
|
13,294
|
0,800
|
112,500
|
1495,520
|
1869,400
|
9,347
|
25
|
6,944
|
0,012
|
224,704
|
27,778
|
13,854
|
0,817
|
140,625
|
1948,158
|
2384,526
|
11,923
|
30
|
8,333
|
0,012
|
224,911
|
40,000
|
14,536
|
0,830
|
168,750
|
2452,876
|
2955,272
|
14,776
|
35
|
9,722
|
0,012
|
225,118
|
54,444
|
15,339
|
0,845
|
196,875
|
3019,961
|
3573,919
|
17,870
|
40
|
11,111
|
0,012
|
225,325
|
71,111
|
16,265
|
0,855
|
225,000
|
3659,703
|
4280,354
|
21,402
|
45
|
12,500
|
0,012
|
225,532
|
90,000
|
17,313
|
0,860
|
253,125
|
4382,388
|
5095,799
|
25,479
|
50
|
13,889
|
0,012
|
225,739
|
111,111
|
18,483
|
0,860
|
281,250
|
5198,304
|
6044,540
|