На даний момент у нас вже є деяка теоретична база для розрахунку параметрів електромобіля (автомобіля): Сили, що діють на електромобіль (автомобіль). Грунтуючись на попередніх викладках, зараз можна зайнятися більш захоплюючою справою - розрахунком параметрів двигуна електромобіля. Сказане далі також стосуватиметься і розрахунків двигуна автомобіля. Однак для ДВС параметри крутного моменту змінюються в залежності від частоти обертання, по-цьому розрахунки необхідних параметрів двигуна автомобіля складніше, і не буде наведено далі, хоча сенс розрахунків збережеться і в цьому випадку.
Для правильного вибору двигуна електромобіля потрібно знати такі характеристики як номінальна і пікова потужності, а також значення крутного моменту і частоти обертання валу. Номінальна потужність використовується для підтримки заданої постійної швидкості. Пікова потужність потрібно для розгону електромобіля. Знання потужних характеристик двигуна потрібно для розрахунку параметрів акумуляторної батареї і контролера. Знання крутного моменту і частоти обертання валу електродвигуна потрібно для визначення параметрів редуктора і вибору самого двигуна.
Для розрахунку мінімально необхідної для руху частоти обертання двигуна скористаємося вже відомою нам формулою:
де:- ν - швидкість електромобіля, км / год
- 3,6 - коефіцієнт перекладу швидкості з м / с в км / год
- r - радіус ведучого колеса, м
- n - частота обертання валу двигуна, Гц
- uкп - передавальне число коробки передач або редуктора електродвигуна
- uгп - передавальне число головної передачі (при використанні редуктора приймається рівним одиниці)
З неї виводимо потрібну нам фомулу обчислення частоти обертання валу двигуна:
Оскільки багато двигуни маркують частоту обертання валу не в герцах, а в оборотах на хвилину, то для перекладу величин отриманий результат в Гц необхідно помножити на 60.
Розрахунок максимального крутного моменту буде складніше. Однак, ми зможемо впоратися і з ним. Наведу формулу балансу сил (хай вибачать мені батьки-засновники механіки, що формула вийшла в скалярному вигляді через обмеження HTML :), необхідну для опису равноускоренного руху електромобіля (автомобіля):
де:- Fтяг - сила тяги на ведучих колесах
- Fкач. - сила тертя кочення коліс
- Fпод. - сила опору підйому
- Fвозд. - сила опору повітря
- Fін. - сила опору розгону (сила інерції)
Тепер підставимо в рівняння вже відомі нам формули:
де:- ηтр. - коефіцієнт втрати потужності в трансмісії електромобіля (в автомобільній трансмісії для легкового авто ηтр. = 0,9-0,92)
- Mе - ефективний крутний момент двигуна, Н * м
- uкп - передавальне число коробки передач
- uгп - передавальне число головної передачі
- r - радіус ведучого колеса, м
- ƒ - коефіцієнт тертя кочення
- m - маса електромобіля, кг
- g - прискорення вільного падіння, м / с 2
- α - кут ухилу дороги, °
- Cx - коефіцієнт опору повітря (коефіцієнт обтічності), Н * з 2 / (м * кг). Cx визначається експерементально для кожного кузова.
- S - лобова площа електромобіля (автомобіля), м 2. S є площею проекції кузова на площину, перпендикулярну поздовжньої осі.
- ρ - щільність повітря
- ν - розрахункова швидкість електромобіля (автомобіля), км / год
- a - потрібне прискорення електромобіля, м / с 2. розраховується шляхом ділення значення розрахункової швидкості на час t, необхідне на розгін до цієї швидкості
- σвр - коефіцієнт обліку обертових мас
Формула вийшла великий. Далі додамо відсутні елементи вийшла мозаїки, зробимо формулу гігантської і перетворимо її в придатний для подальшого кодування вид:
Наведених вище розрахунків вже вистачає для того, щоб розрахувати необхідні параметри двигуна. Вибираємо двигун з дещо більшими значеннями ефективного крутного моменту і частоти обертання валу, що дозволить провести подальші розрахунки вже на основі моделі з реальним двигуном.
Як ми пам'ятаємо з часів навчання в школі, для визначення потужності, необхідної для підтримки постійної швидкості, необхідно знати значення сили, яка врівноважує дію сил, що перешкоджають руху і значення самої швидкості. Перемножая ці параметри, отримуємо значення номінальної потужності. Формулу наводити не буду, так як пальці втомилися. Кому було складно уявити формулу за описом пишіть, виправлюся, коли пальці відпочинуть :).
Аналогічно можна розрахувати пікову потужність, споживану двигуном під час розгону (швидкість розгону потрібно взяти середню), тільки в цьому випадку для точності розрахунків треба обчислити середнє значення сили опору повітря за час розгону. У калькуляторі електромобіля я не буду возитися з дифф. рівняннями, а просто розрахую середнє значення чисельним методом (застосовується не через відразу до алгебри, а тільки для спрощення і без того складної ситуації, щоб було менше помилок).
Так. Ми зробили ще один маленький крок однієї людини на шляху до калькулятору електромобілів, проте це величезний крок для всього людства. І все це завдяки Інтернету. Заходьте через кілька тижнів, будемо тестувати попередню версію калькулятора електромобілів.