L'énergie nécessaire pour se déplacer d'un endroit à un autre détermine comment concevoir un véhicule électrique . La contrainte de batterie stocker de l'énergie limite l'autonomie du véhicule électrique. Les informations sur la consommation d'énergie aident à décider de la stratégie de contrôle et à concevoir les composants d'un véhicule électrique hybride . La sélection des moteurs, la conception mécanique d'un véhicule, la puissance de la batterie, etc. seraient affectées par le calcul énergétique du véhicule électrique.
L'énergie nécessaire pour déplacer une voiture électrique d'un endroit à un autre comprend principalement les composants suivants.
Si le véhicule décélère ou freine, il est possible de récupérer de l'énergie qui servirait à recharger la batterie.
Fondamentalement, un véhicule est une entité mécanique qui consomme de l'énergie et se déplace d'un endroit à un autre. L'équation de Newton s'applique à un véhicule pour calculer les forces qui lui sont associées.
La figure ci-dessous montre les principales forces agissant sur un véhicule en mouvement.
La force totale agissant sur un véhicule jusqu'aux roues peut être obtenue en utilisant l'équation suivante
où
– accélération due à la pesanteur dans
– masse du véhicule en
– résistance au roulement
– coefficient de traînée aérodynamique
– vitesse en
– angle de pente de la route
L'équation ci-dessus se compose de quatre termes et ils sont expliqués ci-dessous.
Le frottement dû à la résistance au roulement agit sur le pneu d'un véhicule lorsqu'il se déplace. Il est défini comme le coefficient de frottement multiplié par la force normale agissant sur la surface où la roue roule. L'amplitude de la force dépend du coefficient de frottement de roulement, de la masse et de l'accélération due à la gravité.
La traînée aérodynamique est la force que subit un véhicule pour surmonter le frottement de l'air lorsqu'il se déplace en poussant l'air qui le bloque devant. La forme du véhicule, la zone frontale, le coefficient de traînée aérodynamique et la vitesse du véhicule affectent la force.
La force qui accélère le véhicule est proportionnelle à la masse et à l'accélération du véhicule. Il viendrait à l'image si le véhicule accélère. Si un véhicule décélère, cette force sera négative et l'énergie associée sera dissipée dans le système de freinage pour arrêter le véhicule. Cette énergie peut être stockée dans une batterie grâce au freinage régénératif .
Si la pente de la route est supposée plate (θ =0), elle supprime le dernier terme de l'équation et modifie également le premier terme. Alors l'équation simplifiée pour calculer la force nécessaire aux roues d'un véhicule serait
L'équation ci-dessus convient le mieux aux cycles de conduite avec une route plate.
Le produit de la force et de la vitesse entraîne une demande de puissance instantanée du véhicule. La connaissance de la vitesse du véhicule à chaque instant est nécessaire pour calculer la force, la puissance et l'énergie nécessaires au déplacement du véhicule. Le cycle de conduite, qui est le graphique de la vitesse en fonction du temps d'un véhicule, joue ici son rôle. Des données telles que la pente de la route sont également intégrées dans le cycle de conduite.
Vous pouvez lire "Que sont les cycles de conduite et comment en développer un pour la simulation EV ? “
A l'aide d'un cycle de conduite, la puissance nécessaire aux roues d'un véhicule est calculée. Et l'intégrale de temps donnerait la consommation d'énergie pour déplacer le véhicule dans ce cycle de conduite donné.
À l'aide d'un calcul rétrospectif, la consommation d'énergie de chaque étape du véhicule, des roues à la batterie, sera calculée. Dans un premier temps, la consommation d'énergie jusqu'aux roues pour un cycle de roulage donné sera calculée comme expliqué ci-dessus. La batterie est chargée de fournir l'énergie nécessaire aux roues d'un véhicule électrique. Dans un véhicule conventionnel, le moteur à combustion interne fait le travail.
En plus des exigences au niveau des roues, la batterie répondrait aux pertes dans les engrenages, le moteur, l'onduleur et la batterie.
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Les modèles mathématiques des éléments mentionnés ci-dessus peuvent être utilisés pour le calcul des pertes. Le logiciel de simulation fournit un modèle de simulation de véhicule ou nous pouvons développer le modèle d'un onduleur, d'un moteur et d'une batterie pour les véhicules électriques.
Étant donné que l'efficacité de l'onduleur ne varie pas beaucoup avec la charge, des hypothèses peuvent être faites dans les calculs pour réduire la complexité mathématique. Des hypothèses de valeurs raisonnables pour l'efficacité du moteur, de l'onduleur, de la batterie et des roues peuvent donner des résultats acceptables avec une précision réduite.
La sélection de la capacité de la batterie, les caractéristiques des composants électroniques de puissance, l'optimisation de la conception mécanique pour minimiser la traînée aérodynamique, etc. sont quelques avantages du calcul énergétique du véhicule électrique.
