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Groupe motopropulseur / transmission de véhicule électrique: cours de certification en conception et montage

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Description

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.

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.

OUVRAGES CITÉS

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.

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