Important Announcement
PubHTML5 Scheduled Server Maintenance on (GMT) Sunday, June 26th, 2:00 am - 8:00 am.
PubHTML5 site will be inoperative during the times indicated!

Home Explore การออกแบบระบบขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า

การออกแบบระบบขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า

Published by jaisu2008, 2022-08-19 08:21:44

Description: Traction design (Soontorn Odngam)

Search

Read the Text Version

การดัดแปลงตน้ ก้าลงั ของรถแท็กซ่ี (Taxi) เปน็ ไฟฟ้า ➢ น้าเคร่อื งยนตอ์ อก 51

การดัดแปลงต้นก้าลังของรถแทก็ ซ่ี (Taxi) เป็นไฟฟา้ ➢ จดั ทา้ หนา้ แปลน เพอ่ื เชอื่ มต่อมอเตอร์เข้ากับชุดเกยี ร์เดมิ ของรถแทก็ ซ่ี 52

การดัดแปลงตน้ ก้าลงั ของรถแทก็ ซี่ (Taxi) เปน็ ไฟฟ้า ➢ จดั ทา้ หนา้ แปลน เพือ่ เชื่อมต่อมอเตอรเ์ ข้ากบั ชุดเกียร์เดมิ ของรถแท็กซ่ี (ต่อ) 53

การดัดแปลงตน้ ก้าลังของรถแทก็ ซ่ี (Taxi) เป็นไฟฟา้ ➢ จา้ ลองการวางแบตเตอร่ีแบบต่างๆ 54

Ex.2 จงหาขนาดมอเตอร์ไฟฟา้ ขบั เคล่อื นท่เี หมาะสม 55

กา้ หนดพารามเิ ตอร์ส้าหรับการคา้ นวณ Parameters Value Unit น้าหนักรถ+น้าหนกั บรรทุก 380 kg 56 Gravity 9.81 m/s2 ค่าสัมประสทิ ธ์เิ สยี ดทานการหมนุ 0.025 - ความหนาแนน่ อากาศ 1.225 kg/m3 คา่ สมั ประสทิ ธ์ิเสียดทานอากาศ 0.7 - พน้ื ทีห่ นา้ ตัดดา้ นหน้า 1.2 m2 รศั มีลอ้ 0.253 (195/45R13) m อัตราทดเกยี ร์เดินหนา้ /เฟืองทา้ ย 6:1 ประสิทธิผลของชุดสง่ กา้ ลัง 0.95 - ประสทิ ธิผลของมอเตอร์ 0.95 - ความชนั ของถนน 10 degrees เวลาในการเรง่ 0 – 100 km/hr 5 sec ความเรว็ สูงสดุ 120 km/h

แรงต้านการเคลอ่ื นท่ี ➢ แรงตา้ นอากาศ (Aerodynamic drag) ������������������ = 1 ������������������������(������ − ������������)2= 0.5 × 1.225 × 0.7 × 2.5872 × 120 5 −0 2 2 18 = 571.67 N ➢ แรงตา้ นทานการหมุน (Rolling resistance) ������������������ = ������������������������������������������������������ = 380 × 9.81 × 0.025 × ������������������10o = 91.78 N ➢ แรงตา้ นการไต่ทางชนั (Grading resistance) ������������������ = ������������������������������������������ = 380 × 9.81 × ������������������10o = 647.33 N ➢ แรงทใี่ ชใ้ นการเรง่ (Acceleration force) ������������������������ = ������������������ = 380 × (100 158) = 2111.11 ������ 5 57

แรงต้านการเคลอื่ นท่รี วม ➢ แรงตา้ นทานรวมของถนน ������������������ = ������������������ + ������������������ + ������������������ + ������������������������ ดังนนั้ แรงท่ีใช้ในการขบั เคล่ือน ������������������ = 571.67 + 91.78 + 647.33 + 2111.11 = 3421.88 N 58

แรงบิดของมอเตอร์ ➢ แรงบิดทลี่ ้อ ������������ = ������������������ × ������������ = 3421.88 × 0.253 = 865.22 N-m ➢ แรงบดิ ทมี่ อเตอร์ ������������ = ������������ = 865.22 = 151.79 N-m ������������������0������������ 6×1×0.95 59

ความเรว็ ของมอเตอร์ ➢ ความเรว็ ของรถยนตท์ ี่ 120 km/hr. จะได้ vm/ s = vkm / hr 5 = 120  5 = 33.33 m/s 18 18 ➢ ความเรว็ ของล้อรถยนต์ท่ี 120 km/hr. จะได้ Nw = vm/ s = 33.33  60 = 1258 rpm 2  3.14  0.253 2 rd ➢ ความเร็วของมอเตอรท์ ี่ 120 km/hr. จะได้ ทมี่ า: benthamopen.com N p = igi0Nw = 611258 = 7553 rpm 60

ก้าลังของมอเตอร์ Item Specification Motor ➢ ก้าลงั สูงสุดท่ใี ช้ในการขับเคล่ือน Rated power 15kw P = 2 NpTp = 23.141888151.79 = 32 kW Battery voltage 108v 60m 600.951000 Rated frequency 89Hz Rated speed 2200RPM Max. speed 6500RPM Speed sensor 60 Pulse signal Protection grade IP55 Insulation grade H Max.torque 150 N.m Size Φ262* 290mm Net weight 45kg Packing Wooden box HS code 85015200 61

การหาขนาดของแบตเตอรี่ ในความเป็นจริงไม่สามารถใช้ Driving ก า ร ห า ข น า ด แ บ ต เ ต อ ร่ี Cycle Standard หรือ Driving Cycle เ บ้ื อ ง ต้ น จ ะ ห า จ า ก ก า ร จากที่ใดท่ีหนี่งท้าการออกแบบขนาด ป ร ะ ม า ณ อั ต ร า ก า ร ใ ช้ แบตเตอรี่ได้ เนื่องจากการจราจร และ พลงั งานไฟฟ้าเฉลยี่ พฤติกรรมการขับขี่แตกต่างกัน ดังน้ันถ้า ต้องการหาค่าพลังงานในการใช้งาน ระยะทางที่วิ่งได้ ควรจะท้า Driving cycle ของพืน้ ท่นี ้นั ขึน้ มา ทีม่ า: https://www.epa.gov/vehicle-and-fuel-emissions-testing/dynamometer-drive-schedules 62

การหาขนาดของแบตเตอร่ี (ต่อ) จงหาขนาดของแบตเตอรี่ส้าหรับยานยนต์ไฟฟ้าขนาดกลาง เม่ือก้าหนดให้อัตราการใช้พลังงาน 63 เฉล่ียอยู่ท่ี 130 Wh/km ต้องการระยะทางวิ่งตอ่ การประจุไฟฟ้าเต็ม 1 ครั้ง ท่ี 30 km ความจุของแบตเตอร่ี จะมีค่าเทา่ กับ 30 × 130 ������������������������������������������ ������������������������������������������������ = 1000 = 4.875 ������������ℎ ระยะทางวิง่ ทต่ี อ้ งการ ความจุของแบตเตอรี่ 30 km 4.875 kWh แรงดนั ของแบตเตอร่ีขนึ้ อยกู่ บั มอเตอร์ทใ่ี ช้ Motor; P = I V Battaery; P = AhV = .......kWh

การดดั แปลงต้นรถฟอรม์ ูล่าไฟฟ้านกั ศึกษา ➢ การทดสอบมอเตอรแ์ ละแบตเตอร่ี ท่มี า: มหาวิทยาลัยเทคโนโลยสี ุรนารี 64

การดดั แปลงต้นรถฟอร์มลู ่าไฟฟา้ นักศกึ ษา ➢ ติดตั้งมอเตอร์ขับเคลอื่ น ที่มา: มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี 65

การดดั แปลงตน้ รถฟอรม์ ูล่าไฟฟ้านกั ศกึ ษา ➢ ทดสอบวง่ิ ทีม่ า: มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสรุ นารี 66

การดดั แปลงตน้ รถฟอรม์ ลู ่าไฟฟา้ นกั ศกึ ษา ➢ เขา้ ร่วมการแขง่ ขัน TSAE Auto Challenge ทมี่ า: มหาวทิ ยาลยั เทคโนโลยีสรุ นารี 67

Ex.3 จงหาขนาดมอเตอร์ไฟฟา้ ขบั เคล่อื นท่เี หมาะสม 68

กา้ หนดพารามเิ ตอร์ส้าหรบั การคา้ นวณ Parameters Value Unit 69 นา้ หนักรถ+นา้ หนกั บรรทกุ 3,000 kg Gravity 9.81 m/s2 คา่ สัมประสทิ ธเ์ิ สยี ดทานการหมุน 0.025 - ความหนาแนน่ อากาศ 1.225 kg/m3 คา่ สมั ประสทิ ธ์ิเสียดทานอากาศ 0.7 - พน้ื ท่ีหน้าตดั ดา้ นหน้า 3.98 m2 รัศมีลอ้ 0.343 m อัตราทดเกยี รเ์ ดินหนา้ /เฟอื งทา้ ย 4.313/2.330/1.436/1.000/4.220/ 4.1 ประสทิ ธิผลของชุดส่งก้าลัง 0.95 - ประสทิ ธผิ ลของมอเตอร์ 0.95 - ความชนั ของถนน 10 degrees เวลาในการเร่ง 0 – 100 km/hr 22 sec ความเรว็ สงู สดุ 120 km/h

แรงตา้ นการเคล่อื นท่ี ➢ แรงต้านอากาศ (Aerodynamic drag) ������������������ = 1 ������������������������(������ − ������������)2= 0.5 × 1.225 × 0.7 × 3.98 × 120 5 − 0 2 2 18 = 1896.03 N ➢ แรงตา้ นทานการหมุน (Rolling resistance) ������������������ = ������������������������������������������������������ = 3000 × 9.81 × 0.025 × ������������������10o = 724.54 N ➢ แรงตา้ นการไต่ทางชนั (Grading resistance) ������������������ = ������������������������������������������ = 3000 × 9.81 × ������������������10o = 5110.47 N ➢ แรงทใี่ ชใ้ นการเร่ง (Acceleration force) ������������������������ = ������������������ = 3000 × (100 158) = 3787.88 ������ 22 70

แรงตา้ นการเคลอ่ื นท่ีรวม ➢ แรงต้านทานรวมของถนน ������������������ = ������������������ + ������������������ + ������������������ + ������������������������ ดงั น้นั แรงที่ใช้ในการขบั เคล่อื น ������������������ = 1896.03 + 724.57 + 5110.47 + 3787.88 = 11518.94 N 71

แรงบิดของมอเตอร์ ➢ แรงบดิ ทลี่ ้อ ������������ = ������������������ × ������������ = 11518.94 × 0.343 = 3950.42 N-m ➢ แรงบดิ ท่ีมอเตอร์ ������������ = ������������ = 3950.42 = 319.16 N-m ������������������0������������ 3.03×4.3×0.95 72

ความเร็วของมอเตอร์ ➢ ความเรว็ ของรถยนตท์ ่ี 120 km/hr. จะได้ vm/ s = vkm / hr 5 = 120  5 = 33.33 m/s 18 18 ➢ ความเรว็ ของล้อรถยนตท์ ่ี 120 km/hr. จะได้ Nw = vm/ s = 33.33 60 = 928.40 rpm 2  3.14  0.434 2 rd ➢ ความเรว็ ของมอเตอรท์ ี่ 120 km/hr. จะได้ ทมี่ า: benthamopen.com N p = igi0Nw = 3.03 4.3928.40 = 12, 093 rpm 73

ก้าลงั ของมอเตอร์ ➢ ก้าลงั สงู สุดท่ใี ชใ้ นการขบั เคลื่อน P = 2 N pTp = 23.143,023319.16 = 106 kW 60m 60  0.95 1000 74

การหาขนาดของแบตเตอร่ี ในความเป็นจริงไม่สามารถใช้ Driving ก า ร ห า ข น า ด แ บ ต เ ต อ ร่ี Cycle Standard หรือ Driving Cycle เ บ้ื อ ง ต้ น จ ะ ห า จ า ก ก า ร จากท่ีใดที่หน่ีงท้าการออกแบบขนาด ป ร ะ ม า ณ อั ต ร า ก า ร ใ ช้ แบตเตอรี่ได้ เน่ืองจากการจราจร และ พลงั งานไฟฟา้ เฉล่ยี พฤติกรรมการขับข่ีแตกต่างกัน ดังน้ันถ้า ต้องการหาค่าพลังงานในการใช้งาน ระยะทางท่ีวิ่งได้ ควรจะท้า Driving cycle ของพื้นทีน่ น้ั ข้นึ มา ทม่ี า: https://www.epa.gov/vehicle-and-fuel-emissions-testing/dynamometer-drive-schedules 75

การหาขนาดของแบตเตอรี่ (ตอ่ ) จงหาขนาดของแบตเตอร่ีส้าหรับยานยนต์ไฟฟ้าขนาดกลาง เม่ือก้าหนดให้อัตราการใช้พลังงาน เฉลยี่ อย่ทู ี่ 371 Wh/km ตอ้ งการระยะทางวง่ิ ต่อการประจุไฟฟ้าเตม็ 1 ครง้ั ท่ี 200 km ความจขุ องแบตเตอรี่ จะมคี ่าเทา่ กับ 200 × 371 ������������������������������������������ ������������������������������������������������ = 1000 = 74.20 ������������ℎ ระยะทางวิ่งท่ตี อ้ งการ ความจขุ องแบตเตอร่ี 200 km 74.20 kWh ทีม่ า: EV-database.org 76

Ex.4 จงหาขนาดมอเตอร์ไฟฟา้ ขับเคลื่อนทเ่ี หมาะสม ก้าหนดพารามเิ ตอรส์ ้าหรับการค้านวณดังนี้ Parameters Value Unit Vehicle mass (GVW) 30000 kg Gravity 9.81 m/s2 Rolling resistance coefficient 0.013 - Air density 1.225 kg/m3 Aerodynamic drag coefficient 0.7 - Frontal area 3.398 m2 Wheel radius 0.522 m Headwind speed 0 m/s2 Transmission efficiency 0.92 - Motor efficiency 0.90 - Road angle 10 degrees *ก้าหนดอัตราเร่งถึงความเรว็ ฐาน 10 km/h ภายในเวลา 5 วนิ าที และต้องเรง่ ความเร็วตอ่ จนมคี วามเรว็ 50 km/h 77

Ex.4 จงหาขนาดมอเตอรไ์ ฟฟา้ ขับเคลือ่ นทีเ่ หมาะสม ถา้ รถไฟฟา้ ตอ้ งใชแ้ รงฉดุ 10 kN กา้ หนดให้ล้อรถมรี ัศมี 0.33 m อตั ราทดเกียร์รวม 8.5 และประสทิ ธภิ าพของระบบการแปลงผนั กา้ ลงั งาน 0.85 จงคา้ นวณค่าต่อไปนี้ 1.1 แรงบดิ ทล่ี ้อขับเคลือ่ น 1.2 แรงบิดทีม่ อเตอร์ต้องใช้ 1.3 ความเรว็ ของรถไฟฟ้า เมอื่ ความเรว็ รอบท่ลี อ้ ขบั เคลอื่ นเทา่ กบั 500 rpm 1.4 ความเร็วรอบของมอเตอร์ เมือ่ ความเร็วรอบท่ลี อ้ ขับเคลอื่ นเท่ากบั 500 rpm 78

บรรณานกุ รมและเอกสารอ้างอิง M. Ehsani, Y. Gao, and A. Emadi, Modern electric, hybrid electric, and fuel cell vehicles: Fundamentals, theory, and design. 2nd ed. USA: CRC Press, 2010. https://relionbattery.com/ https://www.danatm4.com/ https://www.epa.gov/vehicle-and-fuel-emissions-testing/dynamometer- drive-schedules 79

THANK YOU


Like this book? You can publish your book online for free in a few minutes!
Create your own flipbook