Um sistema de propulsão para veículos elétricos comerciais deve ser avaliado pela quantidade de energia que utiliza para realizar o trabalho pretendido do veículo, e não apenas pela sua potência máxima. Um caminhão com bom desempenho em um breve teste de aceleração pode se comportar de maneira diferente após várias horas de operação com carga, principalmente quando a velocidade, a temperatura do motor e as condições de direção mudam. Para os engenheiros das montadoras, a dificuldade reside em comparar os dados de eficiência dos fornecedores, que podem ser provenientes de diferentes pontos de operação ou condições de teste. Uma avaliação útil considera as perdas na transmissão, os ciclos de trabalho do veículo, o desempenho contínuo e os requisitos de integração antes da aprovação da configuração do sistema de propulsão.
Por que dois sistemas de propulsão com potência semelhante podem apresentar resultados de eficiência diferentes?
Imagine dois fornecedores apresentando sistemas de propulsão elétrica com potência máxima comparável. Ambos os sistemas atendem ao requisito de aceleração inicial do veículo e suas especificações técnicas parecem igualmente adequadas. No entanto, suas características de eficiência podem diferir consideravelmente quando os motores operam em velocidade moderada ou com carga parcial.
A potência máxima (ou potência de pico) descreve a potência mecânica máxima disponível sob condições específicas. A eficiência descreve a relação entre a potência útil e a energia consumida. Um sistema pode ter uma capacidade de potência considerável sem operar de forma eficiente nas condições mais frequentes de uso do veículo.
Essa distinção torna-se particularmente relevante para veículos comerciais, pois seus padrões de operação são frequentemente repetitivos. Um caminhão de entregas pode passar horas se deslocando entre clientes, enquanto um caminhão rodoviário pode manter uma faixa de velocidade relativamente estreita por longos períodos. Seus pontos de operação mais importantes não são necessariamente aqueles associados à produção máxima.
Compare a eficiência em toda a faixa de operação.
O valor de eficiência máxima fornecido pelo fornecedor é útil, mas um mapa de eficiência oferece uma visão mais completa do comportamento do motor em diferentes combinações de torque e velocidade.
Para um fabricante de equipamentos originais (OEM), a próxima questão é se o veículo irá operar regularmente nas regiões eficientes mostradas naquele mapa.
Considere um sistema de transmissão projetado para gerar um torque elevado em baixas rotações. Se o motor e a relação de redução não forem adequados à velocidade de cruzeiro normal do veículo, o sistema de transmissão poderá operar por um período considerável fora de sua faixa de operação mais eficiente. Uma configuração diferente poderia produzir potência máxima semelhante, exigindo menos energia elétrica durante o mesmo percurso.
A comparação deve, portanto, relacionar as características de funcionamento do motor com os requisitos reais do veículo. Os fatores relevantes configurações de sistemas de acionamento elétrico Dessa forma, podem ser avaliados em relação a esses requisitos, em vez de comparados usando apenas a produção máxima.
Como os fabricantes de equipamentos originais (OEMs) podem usar dados de ciclo de trabalho para avaliar o consumo real de energia?
Um fornecedor pode apresentar um resultado de eficiência impressionante em um teste controlado, mas esse número torna-se difícil de interpretar sem saber o quão bem o teste representa o veículo em questão.
Durante a análise de uma solicitação de cotação (RFP), esse problema costuma surgir quando o mesmo conjunto motopropulsor está sendo considerado para diversas aplicações comerciais. Um caminhão de distribuição com paradas frequentes tem demandas energéticas diferentes de um caminhão trator que opera principalmente em rodovias, mesmo quando seus requisitos de potência nominal se sobrepõem.
A avaliação deve começar com um perfil operacional representativo. A massa do veículo, a variação da carga útil, a velocidade na estrada, a frequência de aceleração, as inclinações e a duração da operação determinam onde o sistema de transmissão passa a maior parte do tempo e quanta energia consome.
Transformar os requisitos do veículo em condições de teste comparáveis.
Uma forma útil de organizar a discussão com o fornecedor é estabelecer condições operacionais comuns antes de solicitar dados de eficiência.
- Condições de funcionamento do veículo
- Informações a solicitar aos fornecedores
- Aceleração sob carga
- Eficiência do motor e da transmissão no torque e velocidade necessários.
- Cruzeiro normal
- Entrada de energia e saída mecânica em velocidades rodoviárias representativas
- Escalada contínua
- Saída contínua e limites de operação térmica
- Operação em baixa velocidade
- Eficiência sob as condições esperadas de torque e velocidade.
- Ciclo de trabalho prolongado
- Consumo de energia e desempenho após estabilização térmica
A tabela fornece uma estrutura para comparar propostas, mas os pontos operacionais finais devem vir do programa do veículo. Um caminhão que passa a maior parte do tempo em velocidade de rodovia não deve ser avaliado com a mesma ponderação que um veículo municipal que acelera repetidamente a partir da imobilidade.
Para as equipes de compras, os dados de eficiência do fornecedor tornam-se mais úteis quando as condições de teste e a proporção de tempo gasto em cada região de operação são claramente documentadas.
O mais amplo requisitos de aplicação para caminhões comerciais Também ajudam a ilustrar por que a seleção do trem de força elétrico precisa refletir o trabalho pretendido do veículo, em vez de uma especificação genérica para veículos comerciais.
O que os compradores devem analisar ao comparar os resultados dos testes de eficiência do conjunto motopropulsor?
Dois índices de eficiência não podem ser comparados de forma justa a menos que descrevam o mesmo limite do sistema.
Um motor testado individualmente pode apresentar um resultado de eficiência diferente de um conjunto de transmissão completo que inclui inversor, mecanismo de redução, rolamentos e outros componentes mecânicos. Comparar esses valores sem identificar o que foi medido pode levar a uma avaliação incorreta do fornecedor.
O problema é especialmente relevante ao analisar sistemas integrados de acionamento elétrico, onde vários componentes são acondicionados em um único conjunto.
Estabelecer um limite de medição comum
Antes de comparar os relatórios de teste, os compradores devem confirmar se a eficiência relatada se refere ao motor, ao conjunto motor-inversor, ao eixo de acionamento elétrico ou a outro conjunto específico.
A documentação do teste também deve identificar as condições relevantes de velocidade e torque, as medições de entrada elétrica, as medições de saída mecânica e o estado térmico.
Quando os métodos de teste diferem, a equipe de engenharia pode precisar de dados adicionais ou de um procedimento de validação comum antes de tirar conclusões.
O valor de eficiência máxima fornecido pelo fornecedor não deve ser usado como substituto para um mapa de eficiência completo. Da mesma forma, um resultado de curta duração não deve ser considerado representativo da operação contínua do veículo.
A decisão de compra torna-se mais defensável quando ambos os fornecedores são avaliados em relação às mesmas condições do veículo e aos mesmos limites do sistema. Quaisquer diferenças remanescentes na metodologia de teste devem ser registradas, em vez de serem ocultadas em um único gráfico de comparação.
Como o comportamento térmico afeta a eficiência observada durante os testes de veículos?
Um sistema de propulsão elétrica gera calor por meio de perdas elétricas e mecânicas. À medida que a temperatura de operação muda, as características dos componentes e a potência disponível também podem mudar, tornando as condições térmicas relevantes para a eficiência medida durante a operação prolongada.
Isso cria um desafio particular para os programas comerciais de veículos elétricos. Um sistema de propulsão pode atingir sua meta de eficiência durante um teste inicial, mas operar sob diferentes condições térmicas após uma longa subida, aceleração repetida ou várias horas de uso contínuo.
Por essa razão, o resultado de um teste deve ser acompanhado de informações térmicas suficientes para compreender as condições em que foi obtido.
Analise o desempenho após o sistema atingir a temperatura de operação.
Os engenheiros devem distinguir entre o desempenho de curta duração e o comportamento de um sistema de propulsão operando sob carga sustentada.
Para um caminhão projetado para subir ladeiras íngremes, o fornecedor deve explicar como a potência contínua e a temperatura de operação são avaliadas. Se a proteção térmica reduzir a potência disponível, esse comportamento precisa ser considerado durante o dimensionamento do veículo, e não descoberto após os testes do protótipo.
Os requisitos de refrigeração também devem ser considerados na discussão. A energia necessária para operar os equipamentos auxiliares, incluindo o sistema de refrigeração, pode afetar o consumo de energia do veículo como um todo, mesmo quando o próprio sistema de transmissão opera de forma eficiente.
O integração técnica de sistemas de acionamento elétrico Oferece um ponto de partida relevante para discussões sobre como o hardware da transmissão e os requisitos de controle do veículo se encaixam.
Para o fabricante de equipamento original (OEM), a distinção importante reside entre a medição da eficiência de um componente e o desempenho energético do veículo completo. Ambas são úteis, mas respondem a questões de engenharia diferentes.
Que evidências de eficiência os fabricantes de equipamentos originais (OEMs) devem solicitar antes de aprovar um fornecedor?
Um conjunto motopropulsor que pareça adequado durante a seleção de componentes ainda precisa demonstrar que seu desempenho pode ser reproduzido na configuração pretendida do veículo.
Quando um projeto chega à fase de seleção de fornecedores, a discussão já deve ter ultrapassado a potência nominal e a eficiência máxima. As equipes de engenharia precisam determinar quais condições de operação foram testadas, se o hardware proposto corresponde à configuração testada e qual trabalho adicional ainda é necessário para a aprovação da produção.
Conecte as evidências de teste com a configuração de produção.
Uma análise técnica eficaz deve identificar a configuração do sistema de transmissão utilizada durante os testes, incluindo as especificações relevantes do motor, inversor, sistema de redução e controle.
Alterações na relação de redução, no sistema de arrefecimento, no tamanho dos pneus ou no perfil de operação do veículo podem alterar as condições de funcionamento do sistema de transmissão. Quando tais alterações ocorrerem, os dados originais de eficiência devem ser revistos para determinar se são necessários testes adicionais.
A consistência na fabricação é outra consideração importante. capacidades de fabricação e produção As qualificações de um potencial fornecedor podem ser analisadas juntamente com sua proposta técnica para estabelecer como as configurações aprovadas e as alterações de produção são gerenciadas.
Antes da assinatura do contrato, o fabricante original (OEM) e o fornecedor devem concordar com os dados de teste necessários, os critérios de aceitação, o trabalho de validação pendente e as responsabilidades pelas alterações introduzidas durante o desenvolvimento do veículo.
Precisa de ajuda para adequar a eficiência do trem de força aos requisitos de veículos comerciais?
Quando as metas de eficiência forem traduzidas em condições reais de operação do veículo, a próxima etapa é discutir como a configuração de transmissão proposta atenderá a essas metas. Hangzhou Contemporary e-Drive Technology Co.,Ltd. Desenvolve sistemas de acionamento elétrico distribuído para veículos comerciais de novas energias, com aplicações que abrangem diferentes configurações de caminhões e requisitos operacionais. Seu portfólio inclui: EA5000N eixo elétrico distribuído com dois motores e EA3800N eixo elétrico distribuído com motor único Essas configurações oferecem diferentes pontos de partida para discussões envolvendo carga por eixo, arranjo do motor, instalação no veículo e compatibilidade da transmissão. As equipes dos fabricantes de equipamentos originais (OEMs) podem usar os dados de seus veículos, perfis operacionais e requisitos de eficiência para estabelecer as informações técnicas e as condições de validação necessárias para uma avaliação específica do projeto.
Conclusão
A potência máxima (em cavalos) estabelece parte da capacidade de desempenho de um veículo elétrico comercial, mas não explica a eficiência operacional do veículo ao longo de sua vida útil. Uma avaliação de compra útil combina dados representativos do ciclo de trabalho, medições de eficiência comparáveis, condições térmicas de operação e os requisitos de todo o conjunto motopropulsor. Antes de aprovar um fornecedor de conjunto motopropulsor, as equipes das montadoras devem estabelecer limites de teste comuns, confirmar a configuração de produção proposta e identificar qualquer trabalho de validação restante. Essas etapas fornecem uma base mais clara para comparar as alegações de eficiência e reduzir a incerteza durante o desenvolvimento do veículo.
Perguntas frequentes
1. O valor de eficiência máxima de um fornecedor pode prever o consumo de energia de um veículo elétrico comercial?
Não por si só. A eficiência máxima representa o desempenho em um ponto de operação específico, enquanto o consumo de energia do veículo depende do torque, da velocidade e das condições de operação encontradas ao longo do ciclo de trabalho. Um mapa de eficiência representativo e uma avaliação energética do veículo fornecem informações mais úteis.
2. Quais dados de eficiência um fabricante de equipamento original (OEM) deve solicitar durante uma solicitação de cotação (RFQ)?
Solicite dados de eficiência em todas as condições relevantes de torque e velocidade, juntamente com os limites do teste, temperatura de operação, capacidade de potência contínua e configuração da transmissão. O fornecedor deve especificar se os valores apresentados se referem a componentes individuais ou ao conjunto completo proposto.
3. É possível comparar diretamente os índices de eficiência de dois fornecedores?
Somente quando os limites do sistema e as condições de teste forem suficientemente comparáveis. Um valor de eficiência referente apenas ao motor não pode ser considerado equivalente à eficiência completa da transmissão. É necessário resolver as diferenças nos componentes medidos, nos pontos de operação, nas temperaturas e nos métodos de teste antes de comparar os resultados.
4. Por que um sistema de transmissão pode consumir mais energia durante uma operação prolongada?
A temperatura de operação, as perdas na transmissão, a demanda de refrigeração e as mudanças nas condições do veículo podem influenciar o consumo de energia durante ciclos de trabalho mais longos. Os testes devem estabelecer como o sistema se comporta após atingir sua temperatura normal de operação, em vez de se basear exclusivamente em medições de curta duração.
5. O que os fabricantes de equipamentos originais (OEMs) devem confirmar antes de aprovar um fornecedor de sistemas de propulsão?
Confirme se o hardware proposto corresponde à configuração testada, se as evidências de eficiência representam o ciclo de trabalho pretendido do veículo e se o fornecedor pode dar suporte ao trabalho de validação pendente. As responsabilidades pelas alterações de engenharia e pelo controle da configuração de produção também devem ser acordadas antes da aprovação.