Energin som krävs för att resa från en plats till en annan avgör hur ett elfordon ska utformas . Begränsningen för batteri att lagra energi begränsar elfordonets räckvidd. Informationen om energiförbrukning hjälper till att bestämma styrstrategin och att utforma komponenterna i ett hybrid elfordon . Val av motorer, den mekaniska utformningen av ett fordon, batteriets klassificering etc. skulle påverkas av elfordons energiberäkning.
Energi för att flytta en elbil från en plats till en annan innefattar huvudsakligen följande komponenter.
Om fordonet bromsar in eller bromsar finns det möjligheter att återvinna energi som skulle användas för att ladda batteriet.
I grund och botten är ett fordon en mekanisk enhet som förbrukar energi och förflyttar sig från en plats till en annan. Newtons ekvation är tillämplig för ett fordon för att beräkna krafter som är associerade med det.
Nedanstående figur visar huvudkrafterna som verkar på ett fordon i rörelse.
Total kraft som verkar på ett fordon upp till hjul kan erhållas genom att använda följande ekvation
var
– acceleration på grund av gravitation i
– fordonets massa i
– rullmotstånd
– koefficient för aerodynamiskt motstånd
– hastighet i
– lutningsvinkel på vägen
Ovanstående ekvation består av fyra termer och de förklaras nedan.
Friktion på grund av rullmotstånd verkar på ett fordons däck när det rör sig. Den definieras som friktionskoefficienten gånger normalkraften som verkar på ytan där hjulet rullar. Kraftens storlek beror på koefficienten för rullande friktion, massa och acceleration på grund av gravitationen.
Aerodynamiskt motstånd är den kraft som utsätts för ett fordon för att övervinna luftfriktionen när det färdas genom att trycka luft som blockerar det framför. Fordonets form, frontarea, aerodynamisk luftmotståndskoefficient och fordonets hastighet påverkar kraften.
Kraften som accelererar fordonet är proportionell mot fordonets massa och acceleration. Det skulle komma till bilden om fordonet accelererar. Om ett fordon retarderar kommer denna kraft att vara negativ och energi kopplas till bromssystemet för att stoppa fordonet. Denna energi kan lagras i batteri medregenerativ bromsning .
Om vägens lutning antas vara platt (θ =0) tar det bort den sista termen från ekvationen och modifierar också den första termen. Då skulle den förenklade ekvationen för att beräkna kraften som krävs vid hjulen på ett fordon vara
Ovanför ekvationen passar bäst för att köra cyklar med en plan väg.
Produkt av kraft och hastighet resulterar i omedelbart kraftbehov för fordonet. Kunskap om fordonets hastighet vid varje ögonblick krävs för att beräkna kraft, kraft och energi för att flytta fordonet. Körcykel, som är hastighet vs tid graf för ett fordon spelar sin roll här. Data som vägens lutning ingår också i körcykeln.
Du kan läsa "Vad är körcykler och hur man utvecklar en för EV-simulering? "
Med hjälp av en körcykel beräknas den effekt som krävs vid hjulen på ett fordon. Och tidsintegralen skulle ge energiförbrukningen för att flytta fordonet i den givna körcykeln.
Med hjälp av bakåtvänd beräkning kommer energiförbrukningen för varje steg i fordonet från hjul till batteri att beräknas. Först kommer energiförbrukningen upp till hjulen för en given körcykel att beräknas enligt ovan. Batteriet ansvarar för att leverera energibehovet vid hjulen i ett elfordon. I ett konventionellt fordon gör förbränningsmotorn sin uppgift.
Tillsammans med krav på hjul skulle batteriet klara förluster i växel, motor, växelriktare och batteri.
Läs mer om Elfordonsmotor
Matematiska modeller av ovan nämnda element kan användas för förlustberäkning. Simuleringsmjukvara ger en modell för fordonssimulering eller så kan vi utveckla modellen för en växelriktare, motor och batteri för elfordon.
Eftersom växelriktarens effektivitet inte visar mycket variation med belastning, kan antaganden göras i beräkningar för att minska matematisk komplexitet. Antaganden om rimliga värden för effektiviteten hos motor, växelriktare, batteri och hjul kan ge acceptabla resultat med minskad noggrannhet.
Val av batterikapacitet, klassificering av kraftelektronikkomponenter, mekanisk designoptimering för att minimera aerodynamiskt motstånd, etc. är några fördelar med energiberäkning av elfordon.
