बहु-आयामी अनुकूलन और इलेक्ट्रिक वाहन पावरट्रेन मोटर चयन का प्रदर्शन संतुलन

बहु-आयामी अनुकूलन और इलेक्ट्रिक वाहन पावरट्रेन मोटर चयन का प्रदर्शन संतुलन

इलेक्ट्रिक वाहन (ईवी) पावरट्रेन का डिजाइन एक जटिल सिस्टम इंजीनियरिंग चुनौती का गठन करता है, जहां मोटर चयन समग्र वाहन प्रदर्शन, दक्षता और लागत का निर्धारण करने में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। पारंपरिक मोटर चयन कार्यप्रणाली आमतौर पर मोटर प्रदर्शन और पूरे सिस्टम पर इन मापदंडों के व्यापक प्रभाव की उपेक्षा करते हुए पूर्वनिर्धारित पावरट्रेन आर्किटेक्चर मान्यताओं (जैसे, गियर अनुपात, अंतर-एक्सल पावर वितरण) पर निर्भर करती है। यह अध्ययन व्यवस्थित रूप से जांच करता है कि तीन तुलनात्मक विश्लेषणों के माध्यम से मोटर से संबंधित पावरट्रेन डिजाइन पैरामीटर मोटर प्रदर्शन, वाहन वजन, लागत और दक्षता को कैसे प्रभावित करते हैं। ANSYS सॉफ़्टवेयर का उपयोग करते हुए, हमने चार-पहिया-ड्राइव पिकअप ट्रक के साथ केस स्टडीज आयोजित किए, विभिन्न मोटर डिजाइनों में प्रदर्शन का मूल्यांकन किया, गियर अनुपात कॉन्फ़िगरेशन, और स्थैतिक/गतिशील वाहन आवश्यकताओं और EPA ड्राइविंग चक्र परीक्षण के माध्यम से बिजली वितरण योजनाओं। निष्कर्षों से पता चलता है कि व्यवस्थित अनुकूलन - विशेष रूप से गियर अनुपात और बिजली वितरण के साथ मोटर्स के समन्वित डिजाइन के माध्यम से - इलेक्ट्रिक वाहनों के समग्र प्रदर्शन और आर्थिक व्यवहार्यता दोनों को काफी बढ़ा सकता है।

 [तकनीकी विश्लेषण]

 तकनीकी श्रेष्ठता

1। सिस्टम-स्तरीय अनुकूलन विधियाँ

पारंपरिक मोटर डिजाइन अक्सर अन्य पावरट्रेन घटकों से स्वतंत्र रूप से संचालित होता है, जिससे उप-सिस्टम के ओवर-इंजीनियरिंग या अंडर-प्रदर्शन के लिए अग्रणी होता है। प्रस्तावित सिस्टम-स्तरीय अनुकूलन पद्धति मोटर्स, गियरबॉक्स, इनवर्टर और बैटरी सहित घटक इंटरैक्शन के पुनरावृत्ति मूल्यांकन के माध्यम से इष्टतम समग्र पावरट्रेन प्रदर्शन को प्राप्त करती है। उदाहरण के लिए, अनुसंधान दर्शाता है कि गियर अनुपात चयन सीधे मोटर व्यवहार्यता और दक्षता को प्रभावित करता है: उच्च गति वाले मोटर्स (IPM-20KRPM) कम गियर अनुपात (3: 1) पर प्रदर्शन आवश्यकताओं को पूरा करने में विफल रहते हैं, जबकि गियर अनुपात को 10: 1 तक समायोजित करते समय महत्वपूर्ण प्रदर्शन सुधार देखे जाते हैं।

2। मोटर प्रकार और बिजली वितरण का लचीलापन

अध्ययन ने स्थायी चुंबक मोटर्स (पीएम) के संयुक्त प्रदर्शन की तुलना गैर-स्थायी चुंबक मोटर्स जैसे इंडक्शन मोटर्स (आईएम) और घाव-रोटर सिंक्रोनस मोटर्स (डब्ल्यूआरएसएम) के साथ की। परिणामों से पता चला कि पीएम और गैर-पीएम मोटर्स का हाइब्रिड उपयोग दक्षता और लागत दोनों का अनुकूलन कर सकता है। उदाहरण के लिए, IPM-WRSM संयोजन ने EPA ड्राइव चक्रों में उच्च समग्र दक्षता का प्रदर्शन किया, क्योंकि WRSM उच्च-लोड परिदृश्यों में पीएम को आउटपरफॉर्म करता है, जबकि पीएम कम-लोड स्थितियों के तहत इसे बेहतर बनाते हैं।

3। लागत और प्रदर्शन के बीच संतुलन

अनुकूलित डिजाइन के माध्यम से, अनुसंधान से पता चला है कि सभी पीएम मोटर कॉन्फ़िगरेशन इष्टतम लागत-प्रभावशीलता प्रदान नहीं करते हैं। उदाहरण के लिए, जबकि दोहरी पीएम मोटर कॉन्फ़िगरेशन (IPMB-IPMB) बेहतर प्रदर्शन को प्रदर्शित करता है, यह उच्च लागत को बढ़ाता है। इसके विपरीत, IPM-WRSM संयोजन केवल 1% बिजली हानि के साथ लागत को 3.3% तक कम कर देता है। इसके अतिरिक्त, MOSFET और IGBT इनवर्टर के बीच की पसंद सिस्टम दक्षता और लागत को काफी प्रभावित करती है - MOSFETs उच्च दक्षता प्रदान करते हैं लेकिन अधिक खर्च पर आते हैं।

प्रमुख तकनीकी पैरामीटर

1। मोटर प्रदर्शन पैरामीटर

स्पीड एंड टोक़: विभिन्न रेटेड गति (20,15, और 12 केआरपीएम) के साथ तीन आईपीएम मोटर्स की तुलना में। कम गति वाली मोटर (IPM-12 KRPM) ने 8: 1 के गियर अनुपात में सबसे अच्छा प्रदर्शन किया, जबकि उच्च गति वाली मोटर को टॉर्क मांगों को पूरा करने के लिए एक उच्च गियर अनुपात की आवश्यकता थी।

दक्षता और शक्ति घनत्व: पीएम मोटर्स आमतौर पर गैर-पीएम मोटर्स की तुलना में अधिक कुशल होते हैं, लेकिन अधिक लागत। उदाहरण के लिए, IPM-B (345kW) ड्राइविंग चक्रों में अच्छा प्रदर्शन करता है, लेकिन $ 1,630 की लागत होती है, जबकि WRSM (330KW) की लागत केवल $ 990 है।

2। गियर अनुपात प्रभाव

गियर अनुपात का चयन सीधे मोटर की ऑपरेटिंग रेंज और वाहन दक्षता को प्रभावित करता है। शोध में पाया गया कि IPM-15KRPM ने 10: 1 के गियर अनुपात में अधिकतम रेंज (395.64 किमी) और दक्षता (3.9525 किमी/kWh) प्राप्त की, जबकि IPM-12KRPM ने 8: 1 के गियर अनुपात में बेहतर प्रदर्शन किया।

3। बिजली वितरण रणनीति

आगे और पीछे की धुरा मोटर्स के बीच बिजली वितरण को अनुकूलित करके वाहन की दक्षता में और सुधार किया जाता है। उदाहरण के लिए, IPMB-WRSM संयोजन गतिशील रूप से IPM को उच्च-दक्षता रेंज में संचालित रखने के लिए लोड वितरित करता है।

4। इन्वर्टर प्रदर्शन

इन्वर्टर के प्रकार का सिस्टम की दक्षता पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। MOSFET इन्वर्टर को एक ही वर्तमान के तहत IGBT की तुलना में कम नुकसान होता है, लेकिन इसकी लागत अधिक है। अनुकूलित डिजाइन में, उच्च प्रदर्शन योजना MOSFET चुनने के लिए जाता है।

औद्योगिक अनुप्रयोग

1। इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए पावरट्रेन डिजाइन

यह अध्ययन मोटर चयन, गियर अनुपात कॉन्फ़िगरेशन और बिजली वितरण को अनुकूलित करने के लिए एक सिस्टम-स्तरीय डिजाइन पद्धति के साथ इलेक्ट्रिक वाहन निर्माताओं को प्रदान करता है। उदाहरण के लिए, ऑल-व्हील-ड्राइव वाहनों में, पीएम और गैर-पीएम मोटर्स का हाइब्रिड उपयोग प्रदर्शन को बनाए रखते हुए लागत को कम कर सकता है। इसके अतिरिक्त, अनुसंधान निष्कर्ष मल्टी-ऑब्जेक्टिव ऑप्टिमाइज़ेशन (जैसे रेंज और कॉस्ट) का समर्थन करते हैं, जो डेटा-संचालित निर्णय लेने वाले समर्थन की पेशकश करते हैं।

2। आपूर्ति श्रृंखला और लागत नियंत्रण

मोटर लागत (जैसे कि पीएम सामग्री का अनुपात) और इन्वर्टर चयन का विश्लेषण करके, कंपनियां प्रदर्शन और लागत के बीच संतुलन पा सकती हैं। उदाहरण के लिए, मध्यम-शक्ति पीएम मोटर्स (जैसे आईपीएम-बी) और डब्ल्यूआरएसएम का संयोजन एक किफायती और कुशल समाधान है।

3। मानकीकृत परीक्षण और सत्यापन

अध्ययन उद्योग के लिए एक पुन: प्रयोज्य मूल्यांकन ढांचा प्रदान करने के लिए EPA- चालित चक्र और स्थिर/गतिशील परीक्षण मानकों का उपयोग करता है। भविष्य में, इसे अधिक वाहनों और ऑपरेटिंग स्थितियों (जैसे कि चरम मौसम या जटिल सड़क की स्थिति) तक बढ़ाया जा सकता है।

4। प्रौद्योगिकी रुझान

अध्ययन बताता है कि भविष्य के पावरट्रेन डिजाइन को मोटर्स, इनवर्टर और बैटरी के सहयोगी अनुकूलन को और एकीकृत करने की आवश्यकता है। उदाहरण के लिए, उच्च-वोल्टेज बैटरी सिस्टम (जैसे, 800V) और कुशल मोटर्स का संयोजन एक प्रवृत्ति बन सकता है।

निष्कर्ष

सिस्टम-स्तरीय विश्लेषण और बहु-केस अध्ययन के माध्यम से, इलेक्ट्रिक वाहन पावरट्रेन के डिजाइन में मोटर चयन की मुख्य स्थिति साबित होती है। इसमें मुख्य रूप से शामिल है:

• गियर अनुपात और मोटर की गति को प्रदर्शन आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए समन्वय में डिज़ाइन किया जाना चाहिए;

• पीएम और गैर-पीएम मोटर्स का हाइब्रिड उपयोग दक्षता और लागत का अनुकूलन कर सकता है;

• इन्वर्टर (जैसे, MOSFET) का चयन सिस्टम दक्षता पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालता है।

ये निष्कर्ष इलेक्ट्रिक वाहन पावरट्रेन के इंजीनियरिंग अभ्यास के लिए महत्वपूर्ण मार्गदर्शन प्रदान करते हैं और उद्योग को उच्च प्रदर्शन और कम लागत विद्युतीकरण समाधान प्राप्त करने में मदद करते हैं।