3.5 Calculul bateriilor i alegerea acestora

Puterea motorului electric este cea din relaia (3.9):

Aceasta devine: (3.13)Unde:Pnec puterea motorului electric [kW];t randamentul transmisiei;Pr puterea la roat [kW].Puterea bateriei este egal cu raportul dintre puterea la roat i produsul dintre randamentele motorului, variatorului de turaie i transmisiei: (3.14)Unde:mot randamentul motorului electric;VT randamentul variatorului de turaie. (din alegerea motorului electric)Puterea bateriei se calculeaz pentru puterea la roat corespunztoare nvingerii rezistenelor drumului la viteza de 30 km/h, din condiia de atingere a vitezei maxime. Aceasta are valoarea de 1,3 kW (Tabelul 3.5). (3.15)

Dar puterea bateriei este egal i cu produsul dintre tensiunea bateriei i curentul care trece prin baterie. Tensiunea prin baterie este egal cu tensiunea la care motorul electric este alimentat (48 V). (3.16)Unde:Ubat tensiunea prin baterie [V];Ibat curentul prin baterie [A].

Curentul prin baterie este egal cu: (3.17)

La sistemele cu Li-Ion, pentru o durat de funcionare de aproximativ 10 ani, bateria se ncarc maxim pn la 90% din capacitate i se descarc minim pn la 20% din capacitate. Rezult deci c se folosete doar 70% din capacitatea sa.Deci, (3.18)Unde:CN capacitatea nominal a bateriei [Ah];I curentul prin baterie [A];t timpul n care curentul I parcuge bateria [h].Bateria se mai poate caracteriza i prin energia stocat, egal cu produsul dintre capacitatea bateriei i tensiunea care o strbate. Energia are unitatea de msur kWh (kilowatt-or).Autonomia unui vehicul electric reprezint produsul dintre viteza de deplasare a acestuia i timpul n care se descarc bateria: (3.19)Unde:V viteza medie de deplasare a automobilului (30 km/h);S autonomia vehiculului electric. (3.20)Timpul n care se poate ajunge la autonomia de 100 km, considernd o vitez medie de deplasare de 30 km/h este:

Capacitatea bateriei necesar va fi:

Pentru alegerea bateriilor se ine cont i de energia necesar urmtoarelor componente ale autovehiculului:-Lumini: faz lung, faz scurt ; Se folosesc led-uri, un led va consuma: 2 V 30 mA 1 h = 60 mWh Consum 200 led-uri: 12 Wh => 1% din capacitatea baterie;-pomp servodirecie; 4 % din CN ;-pomp servofrn; 8 % din CN;-altele 12%.Va rezulta un surplus de 25% pentru capacitatea total a bateriei.Capacitatea bateriei va fi :

CN = 106 + = 132.5 AhEnergia cosnumat va fi:

W = 133Ah 48V = 6,38 kWh

Am ales o baterie cu capacitatea nominal de 150 Ah care funcioneaz la curentul nominal de 48 V.Bateria vehiculului electric va fi realizat din celule cu tensiunea nominal de 3,2V i capacitatea de 150 Ah. Pentru a obine tensiunea de 48 V este nevoie de 15 de celule.

Figura 3.12 Celul LiFePo4 3,2V 150 Ah

O celul cntrete 5 kg i are urmtoarele dimensiuni: lungime: 215 mm; lime: 138 mm; nlime: 72 mm.

Dup ce au fost calculate i alese toate elementele sistemului de propulsie, s-a recalculat centrul de greutate iar eroarea obinut a fost de sub 3%, ceea ce este acceptabil.

3.6 Schema electric a autovehiculului i alegerea componentelor

Figura 3.13 Schema electric a autovehiculului realizat cu ajutorul programului AutoCAD

Se observ n figura 3.13 c avem nevoie de: 1 contactor, 1 releu intermediar, 2 sigurane fuzibile ,o baterie auxiliar de 12V i cabluri. n continuare se vor calcula parametrii necesari alegerii componentelor.

Contactor

Bobina are urmtorii parametri: UN = 12 V (Tensiune nominal); Ibobin = 8 A (Curentul bobinei).Contacte: Ireal DC = 377 A (Curentul la impuls al motorului electric+VT); INcontacteDC ki IrealDC , ki ; UNcontacteDC ki 48V, ki .

Astfel: INcontacteDC452,4 A; UNcontacteDC.

Se va alege contactorul de tip EC-200 de la firma EV Industry cu urmtorii parametri: INcontacteDC = 500 A; UNcontacteDC 100V.

Figura 3.14 Contactor EC-200 EV Industry

Releu intermediar

Bobina are urmtorii parametri: UN = 12 V (Tensiune nominal); Ibobin = 8 A (Curentul bobinei).Contacte: Ireal DC = IbobinContactor = 8 A; INreleu ki 8, ki4..5; UN = 12V.Rezult astfel un releu cu INreleu30..40A i UN=12V.

Se va alege asfel releul de tip CB1F-12V de la firma Panasonic. Acesta are urmtorii parametri: UNbobin = 12V DC; INreleu = 40 A (Curent maxim la contacte).

Figura 3.15 Releu CB1F-12V Panasonic

Sigurane Isig ks Ireal, ks1,5, Ireal = 377A. Usig = 48 V.

Avem astfel Isig 565,5 A.Se vor alege astfel dou sigurane de clasa K5 de tip OT50 de la firma MERSEN care rezist pn la un curent de 600 A.

Figura 3.16 Sigurane fuzibile K5 OT50 MERSEN

Cabluri UN kc 48V, kc 2,5; Scu = f(Imaxcablu, l).Unde: Scu Aria seciunii cablului care se alege n funcie de curentul maxim i de lungime.Astfel : UN 120 V.

Se va alege astfel cablu de tip H05V de la firma RCBElectro care are urmtoarele dimensiuni:- Seciune nominal : 0,5 mm2;- Grosime izolaie: 0,6 mm.Acesta are o tensiune nominal de utilizare de 300V.

Figura 3.17 Cablu de tip H05V-U 1- Conductor de cupru rotund unifiliar conform SR CEI 602282- Izolaie de PVC tip TI1 conform SR HD 21.1 S4:2004