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Transmissão / Transmissão de Veículo Elétrico: Curso de Design e Montagem de Certificação DIY

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Descrição

Veículos elétricos estão se tornando uma alternativa popular para veículos tradicionais movidos a combustão interna. Do dinheiro da poupança ao combustível, à redução da pegada de carbono, há muitas razões pelas quais os consumidores de hoje estão exigindo carros elétricos. Mas quanto você realmente sabe sobre a montagem de powertrain de veículos elétricos (EVs)?

Com o aumento esperado na produção de veículos elétricos, faz sentido para engenheiros, gerentes, profissionais de marketing e consumidores obter uma melhor compreensão da fonte que abastece o carro elétrico da bateria. Este curso oferece uma explicação técnica detalhada com considerações de projeto dos componentes do trem de força do EV, como eles funcionam juntos e como eles se comparam ao motor de combustão interna em valor.

CURRÍCULO DO CURSO

  1. Trem de força do veículo elétrico e suas semelhanças com o motor IC
  2. Como podemos selecionar o trem de força elétrica de qualquer veículo ICE existente por seus próprios parâmetros de desempenho?
  3. Componentes em um sistema de trem de força elétrica?
  4. Cálculos do sistema de transmissão de energia elétrica de qualquer veículo.

uma. Resistência Gradiente

b. Resistência ao rolamento

c. Resistência Aerodinâmica

d. Resistência ao Arrasto

e. Velocidade angular

5. Cálculo de faixa de um veículo elétrico.

6. Como selecionar a bateria, motor, controladores com respeito à carga do veículo?

TÓPICOS TRENDING VEÍCULOS ELÉTRICOS NA ÍNDIA:

  1. Qual é a principal diferença entre o motor da Índia e o motor da China?
  2. Como veículos de baixa potência elétrica china (scooters e motos) estão dando a velocidade máxima, como como veículos a motor elétrico de alta potência?uma. Como isso é possível? Se possível, qual é a necessidade de motores de alta potência? Se não, como esses veículos estão atingindo as velocidades máximas?

DETALHES ADICIONAIS

FUNDAMENTOS DO POWERTRAINS DO VEÍCULO ELÉCTRICO (VE)

Embora a maioria dos carros elétricos pareçam semelhantes com seus primos a gás, por baixo do capô as coisas são muito diferente. Veja abaixo uma comparação esquemática dos dois.

Figura 1: carros movidos a EV vs tradicionais ICE

Os elementos funcionais do veículo elétrico podem parecer conceitualmente semelhantes aos de um carro tradicional, mas a implementação é muito diferente. Vamos dar uma olhada mais de perto em algumas das diferenças.

ARMAZENAMENTO DE ENERGIA: BATERIAS VS. GASOLINA

Muitas vezes, tomamos como certo o valor dos produtos petrolíferos em termos de densidade energética. Um quilograma de Gasolina contém cerca de 46 MJ de energia, enquanto uma Bateria de Íons de Lítio (o tipo mais comum usado em EVs) tem um máximo de 0.875MJ desprezível. Isto significa que, para um determinado peso, o gás contém mais do que 50X a quantidade de energia! Isso levanta a questão: por que se preocupar com a eletricidade?

Existem muitas razões convincentes pelas quais devemos nos afastar de um veículo movido a gasolina. Uma forte razão que é freqüentemente discutida é o argumento da energia verde: a queima da gasolina é poluente e prejudicial à nossa saúde, ao meio ambiente e à Terra como um todo. Há também fortes argumentos econômicos, e estes só serão fortalecidos à medida que as reservas de combustíveis fósseis forem se esgotando, e a energia verde alternativa se tornar cada vez menos cara. Do ponto de vista do usuário final, há também uma enorme redução de custos, conforme exploramos Union of Concerned Scientists.

Há também um benefício de uma perspectiva de engenharia. Como a maioria dos leitores saberá: carros com um motor de combustão interna (ICE) frequentemente relataram piores eficiências ao dirigir na cidade, do que na estrada. O carro elétrico vira este conceito em sua cabeça e exibe mais faixas durante a condução da cidade do que a rodovia. Como os EVs podem colher energia da freada, a maior parte da energia cinética gasta para acelerar quando a luz fica verde é recapturada na luz vermelha do próximo bloco. Com um ICE, a recaptura de energia é impossível; nós não temos a tecnologia para criar gasolina com a energia da frenagem e, em vez disso, ela escapa como calor residual.

Na estrada, os EVs são na verdade menos eficientes. Arrasto aerodinâmico é o maior porco de energia. Qualquer ciclista estará familiarizado com este fenómeno: correr depressa num vento de proa pode ser exaustivo. Carros com ICE são simplesmente menos ineficientes, desperdiçando energia através da frenagem.

CONVERSÃO DE ENERGIA: ELETRÔNICA E MOTORES VS. MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA

A conversão de energia da eletricidade é um processo muito mais eficiente do que a gasolina. Os motores elétricos podem ter eficiências de mais de 90%, comparados com os de um ICE que geralmente é de cerca de 25-50% eficiente. Na verdade, não importa o quão bem nós os projetemos, há limitações fundamentais em quão eficiente um motor pode funcionar. Não importa o quanto tentemos, nunca seremos tão eficientes quanto um simples motor elétrico.

Outro grande problema para o ICE é sua faixa de operação limitada, limitada a cerca de 1500 para 6000 RPM. Devemos acoplar caixas de engrenagens multi-relações complicadas, caras e pesadas para permitir que produzam energia utilizável sobre a faixa de operação do carro; de um impasse todo o caminho para a sua velocidade máxima.

Curva de Potência do Motor de Combustão Interna

Figura 2: Curva de potência do ICE (Ehsan, Gao e Gay, 2003)

Carta de Curva de Potência do Motor Elétrico

Figura 3: Curva de Potência do Motor Elétrico (Ehsan, Gao, & Gay, 2003)

Como você pode ver, os motores elétricos não precisam necessariamente de componentes caros de transmissão com múltiplas relações, o que simplifica significativamente o design do veículo.

DESAFIOS NO PROJETO E MONTAGEM DO POWERTRAIN DO VEÍCULO ELÉTRICO

BATERIAS

A tecnologia da bateria avançou nos trancos e barrancos nos últimos anos 20. Estamos chegando ao ponto em que é economicamente razoável que a pessoa média invista em um carro elétrico, considerando os custos, a autonomia e os tempos de recarga. Ainda há desafios no entanto. O design da bateria é um grande desafio, os OEMs estarão investindo esforços significativos de design para custo neste importante componente nos próximos anos.

Com a exceção do Nissan Leaf, a maioria dos veículos elétricos exige circuitos sofisticados de refrigeração líquida para manter suas baterias operando adequadamente. Isso aumenta significativamente a complexidade da bateria. A partir de hoje, as baterias EV envolvem muito trabalho manual para produzir, montar e testar. Há muito trabalho de design que precisa entrar no desenvolvimento de soluções que podem ser automatizadas.

DESENHO DE VEÍCULO

OEMs automotivos são mestres em não reinventando a roda. Eles otimizaram seus projetos de quadros de carros em decodificações de pesquisa e desenvolvimento para espremer cada centavo possível do custo para produzir esses projetos. O problema: esses projetos foram otimizados para ICEs, transmissões, sistemas de exaustão, etc. Os EVs exigem uma abordagem totalmente nova para o projeto. Espera-se que os custos de EV continuem a cair nos próximos anos, à medida que os OEMs desenvolvem meios melhores e mais eficientes de produzi-los.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

À medida que os EVs se tornarem mais onipresentes, serão necessárias soluções inovadoras para produzi-los e seus componentes de powertrain de forma eficiente. Parceiros como a Innovative Automation podem ajudar os OEMs, trazendo uma profundidade de experiência em automação para a mesa. O design para automação é uma grande consideração nos componentes do trem de força do EV, e é uma tendência que esperamos ver crescer na próxima década.

TRABALHOS CITADOS

Ehsan, M., Gao, Y. e Gay, S. (2003). Caracterização de acionamentos de motores elétricos para aplicações de tração. em Proc. Sociedade de Eletrônica Industrial, IECON'03, 891-896.

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