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Les véhicules électriques sont en train de devenir une alternative populaire aux véhicules traditionnels à combustion interne. Que ce soit pour économiser de l’argent sur le carburant ou pour réduire son empreinte carbone, les consommateurs d’aujourd’hui exigent les voitures électriques pour de nombreuses raisons. Mais que savez-vous vraiment de l’assemblage de groupes motopropulseurs de véhicules électriques (VE)?

Compte tenu de l'augmentation attendue de la production de véhicules électriques, il est logique que les ingénieurs, les gestionnaires, les spécialistes du marketing et les consommateurs acquièrent une meilleure compréhension de la source qui alimente la voiture électrique à batterie. Ce cours offre une explication technique détaillée avec des considérations de conception des composants du groupe motopropulseur du véhicule électrique, de la manière dont ils fonctionnent ensemble et de la façon dont ils se comparent au moteur à combustion interne en valeur.

CURRICULUM DU COURS

  1. Groupe motopropulseur de véhicule électrique et ses similitudes avec le moteur thermique
  2. Comment pouvons-nous sélectionner le groupe motopropulseur électrique de tout véhicule ICE existant en fonction de ses propres paramètres de performance?
  3. Composants dans un système de chaîne de traction électrique?
  4. Calculs du système de transmission de l'énergie électrique de n'importe quel véhicule.

une. Résistance au gradient

b. Résistance au roulement

c. Résistance aérodynamique

ré. Résistance à la traînée

e. Vitesse angulaire

5. Calcul de la portée d'un véhicule électrique.

6. Comment sélectionner la batterie, le moteur et les contrôleurs en fonction de la charge du véhicule?

TENDANCES DES VÉHICULES ÉLECTRIQUES EN INDE:

  1. Quelle est la principale différence entre le moteur fabriqué en Inde et le moteur en porcelaine?
  2. Comment les véhicules électriques à faible puissance en porcelaine (scooters et vélos) donnent-ils la vitesse de pointe au même titre que les véhicules à moteur électrique de grande puissance?une. Comment c'est possible? Si possible, quelle est la nécessité de moteurs haute puissance? Si non, comment ces véhicules atteignent les vitesses maximales?

PLUS DE DÉTAILS

PRINCIPES FONDAMENTAUX DES TRANSFORMATIONS DE VEHICULE ELECTRIQUE (EV)

Bien que la plupart des voitures électriques se ressemblent à l’extérieur de leurs cousines à essence, sous le capot, on remarque très différent. Voir ci-dessous pour une comparaison schématique des deux.

Figure 1: véhicules électriques et voitures traditionnelles alimentées par ICE

Les éléments fonctionnels du véhicule électrique peuvent ressembler conceptuellement à ceux d’une voiture traditionnelle, mais la mise en œuvre est très différente. Examinons de plus près certaines des différences.

STOCKAGE D'ÉNERGIE: BATTERIES VS. DE L'ESSENCE

Nous pensons souvent que la densité énergétique des produits pétroliers est précieuse. Un kilogramme d'essence contient environ 46 MJ d'énergie, tandis qu'une batterie au lithium-ion (le type le plus courant utilisé dans les véhicules électriques) contient au maximum un 0.875MJ maigre. Cela signifie que pour un poids donné, le gaz contient plus de 50X la quantité d'énergie! Cela soulève la question: pourquoi se préoccuper de l'électricité?

Il y a de nombreuses raisons impérieuses pour lesquelles nous devrions nous éloigner d'un véhicule à essence. L’argument de l’énergie verte est l’une des raisons les plus fréquemment évoquées: la combustion de l’essence est polluante et nuisible à la santé, à l’environnement et à la Terre dans son ensemble. Il existe également de solides arguments économiques, qui ne feront que se renforcer à mesure que les réserves de combustibles fossiles s'épuisent et que les énergies vertes alternatives deviennent de moins en moins chères. Du point de vue de l’utilisateur final, les économies de coûts sont considérables, comme le montre Union of Concerned Scientists.

Il y a aussi un avantage du point de vue de l'ingénierie. Comme le savent la plupart des lecteurs: les voitures équipées d’un moteur à combustion interne (ICE) ont souvent signalé une efficacité moindre lors de la conduite en ville que sur la route. La voiture électrique renverse ce concept et expose plus long plages pendant la conduite en ville que l'autoroute. Comme les véhicules électriques peuvent récupérer l'énergie du freinage, la majeure partie de l'énergie cinétique dépensée pour vous accélérer lorsque le feu passe au vert est reprise au feu rouge suivant. Avec une GLACE, la récupération d'énergie est impossible; nous n'avons pas la technologie pour créer de l'essence avec l'énergie du freinage et s'échappe plutôt sous forme de chaleur perdue.

Sur l'autoroute, les véhicules électriques sont en réalité moins efficaces. La traînée aérodynamique est le plus gros porc énergétique. Tout cycliste sera au courant de ce phénomène: rouler rapidement dans un vent contraire peut être épuisant. Les voitures avec ICE sont tout simplement moins inefficaces et gaspillent de l'énergie par le freinage.

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CONVERSION D'ÉNERGIE: ÉLECTRONIQUE ET MOTEURS VS. MOTEURS À COMBUSTION INTERNE

La conversion de l’énergie à partir de l’électricité est un processus beaucoup plus efficace que celle de l’essence. Les moteurs électriques peuvent avoir des rendements supérieurs à 90%, comparés à ceux d'un moteur à combustion interne qui est généralement d'environ 25-50% efficace. En fait, quelle que soit la qualité de leur conception, l'efficacité d'un moteur en termes d'efficacité est limitée. Malgré tous nos efforts, nous ne pourrons jamais être aussi efficaces qu'un simple moteur électrique.

Un autre gros problème pour ICE est leur plage de fonctionnement limitée, limitée à environ 1500 à 6000 RPM. Nous devons attacher des boîtes de vitesses multi-ratios complexes, coûteuses et lourdes pour leur permettre de produire une puissance utilisable sur toute la plage de fonctionnement de la voiture; de l'immobilité à sa vitesse maximale.

Courbe de puissance du moteur à combustion interne

Figure 2: Courbe de puissance de l'ICE (Ehsan, Gao, & Gay, 2003)

Courbe de puissance du moteur électrique

Figure 3: Courbe de puissance du moteur électrique (Ehsan, Gao, & Gay, 2003)

Comme vous pouvez le constater, les moteurs électriques ne nécessitent pas forcément des composants de transmission multi-ratios coûteux, ce qui simplifie considérablement la conception du véhicule.

DÉFIS DE LA CONCEPTION ET DE L'ASSEMBLAGE DE LA TRANSMISSION DE VÉHICULE ÉLECTRIQUE

BATTERIES

La technologie des batteries a fait des pas de géant au cours des dernières années 20. Nous arrivons au point où il est économiquement judicieux pour un citoyen moyen d’investir dans une voiture électrique, en tenant compte des coûts, de la plage et des temps de recharge. Il reste cependant des défis à relever. La conception de la batterie est un défi de taille. Les équipementiers investiront d’importants efforts de conception dans ce composant majeur dans les années à venir.

À l'exception de la Nissan Leaf, la plupart des véhicules électriques nécessitent des circuits sophistiqués de refroidissement par liquide pour que leurs batteries fonctionnent correctement. Cela ajoute beaucoup à la complexité de la batterie. À ce jour, les batteries de véhicules électriques nécessitent beaucoup de travail manuel pour la production, l’assemblage et le test. Il faut beaucoup de travail de conception pour développer des solutions pouvant être automatisées.

CONCEPTION DU VÉHICULE

Les équipementiers automobiles sont maîtres chez ne sont pas Réinventer la roue. Ils ont optimisé leurs conceptions de châssis de voitures par rapport aux décodages de la recherche et du développement pour réduire au maximum les coûts de production de ces conceptions. Le problème: ces conceptions ont été optimisées pour les ICE, les transmissions, les systèmes d'échappement, etc. Les véhicules électriques exigent une approche totalement nouvelle de la conception. On s’attend à ce que les coûts des véhicules électriques continuent de diminuer au cours des prochaines années, les constructeurs développant des moyens plus efficaces et plus efficaces de les produire.

Réflexions finales

Les véhicules électriques devenant de plus en plus omniprésents, il faudra des solutions innovantes pour les produire et leurs composants de groupe motopropulseur de manière efficace. Des partenaires tels que Innovative Automation peuvent aider les équipementiers en apportant une expérience approfondie de l'automatisation. La conception en vue de l’automatisation est un facteur important dans les composants du groupe motopropulseur pour véhicules électriques, et c’est une tendance que nous prévoyons de voir se développer au cours de la prochaine décennie.

transmission

Les systèmes de transmission de véhicules électriques sont constitués d’un moteur, d’un variateur de vitesse et d’une batterie. Ils jouent un rôle majeur dans le mécanisme de travail général:

  • Lorsqu'une entrée de phase 3 est transmise au stator, un champ magnétique tournant est généré, ce qui induit un courant dans le rotor et la rotation commence. La vitesse du moteur à induction dépend de la fréquence de l'alimentation en courant alternatif. En modifiant la fréquence de l'alimentation, la vitesse de l'entraînement peut être modifiée.
  • Le moteur thermique requiert une transmission à vitesse variable, alors que le véhicule électrique peut fonctionner à n’importe quelle vitesse et ne nécessite pas de transmission à vitesse variable.
  • La puissance générée dans le moteur du véhicule électrique est transférée à une roue motrice via une boîte de vitesses. L'EV utilise une transmission à une vitesse car le moteur est efficace dans une large plage de conditions.
  • La vitesse de sortie du moteur est réduite en deux étapes, à savoir la réduction de la vitesse et la multiplication du couple.
  • Différentiel ouvert peut contrôler le couple plutôt que le différentiel à glissement, la disposition du différentiel est une autre caractéristique importante du véhicule électrique.
  • Le contrôle de traction du différentiel peut être maîtrisé par deux méthodes: freinage sélectif et coupure de l’alimentation.
  • L’EV peut être actionné par la première pédale, il économise une énorme énergie cinétique sous forme électrique dès que la pédale d’accélération est appliquée et le freinage par récupération est ainsi introduit dans le véhicule électrique. Pendant le freinage par récupération, le moteur agit en tant que générateur afin que les roues entraînent le moteur.
  • Vitesse du rotor du moteur inférieure à la vitesse rmf
  • Vitesse du rotor du générateur supérieure à la vitesse rmf
  • L'énergie électrique générée peut être stockée dans la batterie après la conversion.
  • Un champ électromagnétique opposé agit sur le rotor, de sorte que la roue motrice et la voiture ralentissent afin que le véhicule arrêté puisse être contrôlé à l'aide d'une seule pédale
  • Véhicule électrique équipé d'un réducteur planétaire et d'un convertisseur de couple au lieu d'un groupe d'embrayage

Comme mentionné ci-dessus, les véhicules électriques n’ont qu’un seul engrenage (une transmission abaissée), car un moteur à induction électrique est efficace à partir du régime 0 jusqu’à environ le régime 6,000 (vitesse à laquelle une voiture n’aura peut-être jamais besoin de courir!). ). À l'inverse des moteurs à combustion interne, les moteurs à induction génèrent la grande majorité de leur couple, ce qui est nécessaire pour accélérer, à la vitesse de rotation 0, et est plus efficace pour la production d'énergie à vitesse élevée, qui est nécessaire pour la croisière. Dans un monde sans friction, il serait utile - mais pas toujours nécessaire - qu'un VE ait plusieurs vitesses, car le rendement maximal du moteur pourrait être exploité au maximum. Mais dans un avenir prévisible, l’ajout d’engrenages ne ferait que compliquer un système simple et fiable.

En réalité, il n'y a aucune raison logique pour qu'un embrayage existe dans une voiture électrique. Un moteur électrique ne peut pas caler, raison pour laquelle un embrayage est nécessaire en premier lieu dans un moteur à combustion interne traditionnel. Par conséquent, l'ajout d'un embrayage à une voiture électrique n'a pas de sens.

TRAVAUX DE RECHERCHE CITÉS

  1. Ehsan, M., Gao, Y. et Gay, S. (2003). Caractérisation des moteurs électriques pour les applications de traction. dans Proc. Société d'électronique industrielle, IECON'03, 891-896.
  2. Modélisation dynamique et contrôle des systèmes de transmission du véhicule électrique hybride. Publié dans: Magazine IEEE Control Systems (Volume: 18, Problème: 5 , Oct. 1998)
  3. Un aperçu complet du véhicule électrique hybride: configurations du groupe motopropulseur, techniques de contrôle du groupe motopropulseur et unités de commande électroniques, KÇ Bayindir, MA Gözüküçük, A Teke - Conversion d'énergie et…, 2011 - Elsevier
  4. Groupe motopropulseur électrique hybride comprenant une transmission à deux modes électriquement variable, AG Holmes, MR Schmidt - Brevet US 6,478,705
  5. Groupe motopropulseur électrique et hybride électrique pour véhicules à moteur. B Roethler, M Berhan - Brevet US 7,238,139, 2007
  6. Transmission électrique à variation continue. TC Bowen - Brevet américain 6,371,878, 2002
  7. Remplissage du couple pour une transmission manuelle à changement de vitesse automatisé dans un véhicule électrique hybride parallèle. RC Baraszu, SR Cikanek - Actes du 2002
  8. Conception et évaluation du groupe motopropulseur des véhicules électriques à batterie, en ce qui concerne les performances et la consommation d'énergie et capacité thermique des moteurs électriques

Curriculum de cours

introduction and explanation of parameters of EV transmission system
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Explanation and theoretical calculations of EV at different conditions(slope and parallel road conditions)
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SHOOT 2
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Different variants and its calculations of EV transmission system
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SHOOT3
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Selection of Battery , Range Calculation & C Rating
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Nouveau dossier 3rd day Shoot
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Batterie BMS
système de batterie p1 (002) 00: 00: 00
Système de batterie p2 0003 00: 00: 00
Structure interne
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