CHASSIS DAN DESAIN
5.3 Aturan-Aturan dan Rumus
Buku ini menggunakan konvensi otomotif AS tentang mil, mil per jam, kaki per detik, pound, pound-feet, dll., daripada kilometer, newton-meter, dll., yang umum digunakan di luar negeri. Setiap formula yang dipinjam dari buku pegangan Bosch telah dikonversi ke unit A.S. Berbicara tentang rumus, Anda akan menemukan 13 hal berikut ini berguna;
mereka telah dikelompokkan dalam satu bagian untuk kenyamanan Anda:
Daya (ft-lb/dtk) = Torsi (ft-lb) x Kecepatan (radian/dtk) 5 Gaya dalam kaki per detik (FV) 1 Horsepower (hp) = 550 ft-lb/sec
Menerapkan ini ke persamaan 1 memberi Anda:
Tenaga kuda (hp) = FV/550
Dimana V adalah kecepatan yang dinyatakan dalam kaki/detik.
88 kaki/dtk = 60 mph
Kalikan kaki/detik dengan (60 x 60)/5280 untuk mendapatkan mph.
Tenaga kuda (hp) = FV/375
Dimana V adalah kecepatan yang dinyatakan dalam mph dan F dalam pound.
Horsepower (hp) = (Torsi x RPM)/5252 = 2π /60 x FV/550 Roda RPM = (mph x Revolusi/mil)/60
Daya (kW) = 0,7457 x hp
Konstanta gravitasi standar (g) = 32,16 ft/sec2 atau hampir 22 mph/sec
Berat (W) 5 Massa (M) 3 g/32,16 Untuk buku ini, kita akan mengacu pada massa kendaraan sebagai “beratnya”.
Torsi = (F(5280/2 π))/(Revolusi/mil) = 840,34 x F / (putaran/mil) Revolutions/mile mengacu pada berapa kali ban berputar per mil.
Torquewheel = Torquemotor x (rasio gigi keseluruhan x efisiensi drivetrain keseluruhan)
Kecepatankendaraan (dalam mph) = (RPMmotor x 60) / (rasio gigi keseluruhan x putaran/mil)
Gambar 5.1 Pentingnya Meminimalkan Bobot Di Mobil Listrik 5.4 Mobil Listrik Saya Tidak Berat
Dalam real estate mereka mengatakan tiga hal yang paling penting adalah lokasi, lokasi, dan lokasi. Dalam konversi kendaraan listrik tiga hal terpenting adalah bobot, bobot, dan bobot. Di bagian ini, Anda akan melihat lebih dekat pada item di baris Bobot pada Gambar 5.1 dan pentingnya meminimalkan bobot di mobil listrik Anda.
5.4.1 Kurangi Berat dengan Mengambil yang Tidak Penting
Anda tidak ingin membawa banyak beban yang tidak perlu. Namun, kecuali Anda memulai dengan desain build-from-scratch, Anda mewarisi hasil akhir dari pertukaran bobot orang lain. Ini berarti Anda harus hati-hati memeriksa segala sesuatu yang berkaitan dengan bobot versus nilainya pada tiga waktu yang berbeda.
Sebelum Anda Membeli Kendaraan Konversi
Pikirkan tentang potensi pengurangan berat kendaraan sebelum Anda membelinya. Apakah akan mudah (pickup) atau sulit (van) untuk mengeluarkan beban ekstra? Bagaimana dengan item agenda tersembunyi? Apakah kecelakaan sebelumnya mengakibatkan spatbor penuh pada pembelian prospektif Anda?
(Bawalah magnet selama pengujian Anda.) Apakah konstruksinya memudahkan
pemindahan berat atau penggantian bagian yang lebih ringan nanti? Pikirkan tentang faktor-faktor ini saat Anda melihat.
Selama Konversi
Saat Anda melepas bagian mesin pembakaran internal, kemungkinan Anda akan menemukan bagian tambahan yang belum pernah Anda lihat atau pikirkan untuk dikeluarkan sebelumnya. Bagian-bagian yang menempel pada firewall atau dipasang rendah pada spatbor terkadang hampir tidak terlihat di kompartemen mesin yang penuh sesak dan/atau kotor. Singkirkan semua berat badan yang tidak perlu, tetapi lakukan latihan logika dan akal sehat dalam pencarian pengurangan berat badan Anda. Mengganti bagian tubuh kosmetik yang lebih ringan adalah ide bagus; lubang pengeboran di anggota rangka struktural penahan beban tidak.
Setelah Konversi
Hancurkan kebiasaan buruk kendaraan mesin pembakaran internal Anda. Buang semua barang ekstra yang mungkin terus Anda bawa, termasuk ban serep dan peralatan.
Setelah semua pekerjaan Anda, beri tepukan pada diri Anda. Anda mungkin telah menurunkan berat badan dari 400 menjadi 800 lbs. atau lebih dari sasis kendaraan mesin pembakaran internal yang baru dibersihkan yang akan segera menjadi mesin motor listrik yang ramping dan kejam. Alasan semua pekerjaan Anda sederhana bobot memengaruhi setiap aspek kinerja motor listrik: akselerasi, pendakian, kecepatan, dan jangkauan.
5.4.2 Sebelum Membeli Mobil Listrik
Mari kita lihat bagaimana berat mempengaruhi akselerasi. Ketika Sir Isaac Newton dipukul kepalanya dengan sebuah apel, dia diduga merenungkan salah satu hubungan dasar alam—Hukum Kedua: F 5 Ma; atau gaya (F) sama dengan massa (M) kali percepatan (a). Untuk tujuan Motor Listrik, itu dapat ditulis ulang sebagai
Fa = Ci.Wa
Dimana Fa adalah gaya percepatan dalam pound, W adalah massa kendaraan dalam pound, a adalah percepatan dalam mph/sekon, dan Ci adalah faktor konversi satuan yang juga memperhitungkan inersia tambahan dari bagian-bagian kendaraan yang berputar. Gaya yang dibutuhkan untuk menjalankan kendaraan bervariasi secara langsung dengan berat kendaraan; dua kali berat berarti dua kali lebih banyak kekuatan yang dibutuhkan.
Ci, faktor massa yang mewakili inersia dari massa berputar kendaraan (roda, drivetrain, flywheel, kopling, armature motor, dan bagian berputar lainnya), diberikan oleh
Ci = I + 0.04 + 0.0025(Nc)2
Dimana Nc mewakili rasio gabungan dari transmisi dan final drive. Faktor massa tergantung pada roda gigi di mana Anda beroperasi. Untuk kendaraan bermesin pembakaran dalam, faktor massa biasanya: gigi tinggi = 1.1; gigi x 5 1.2; gigi 2 = 1.5; dan gigi 1 5 2.4. Untuk motor listrik, di mana sebagian dari drivetrain dan bobot biasanya dilepas atau diringankan, biasanya 1,06 hingga 1,2.
Tabel 5.1 menunjukkan gaya percepatan Fa, untuk tiga nilai Ci yang berbeda, untuk sepuluh nilai percepatan a yang berbeda, dan untuk berat kendaraan 1.000 lbs.
Faktor a adalah percepatan yang dinyatakan dalam ft/sec2, bukan dalam mph/sekon = 21,95 = 32,2 3 (3600/5280), hanya digunakan dalam rumus (karena percepatan yang dinyatakan dalam mph/sekon adalah angka yang jauh lebih mudah dan familiar bekerja dengan). Perhatikan bahwa percepatan 10 mph/s, jumlah yang membawa Anda dari nol sampai 60 mph dalam 6 detik nominal membutuhkan kekuatan ekstra 500 lbs.; 5 mph/s, bergerak dari nol sampai 50 mph dalam 10 detik, membutuhkan 250 pon.
Tabel 5.1 Gaya Percepatan, Fa (dalam pound), untuk Nilai Ci yang Berbeda
a (in mph/sec) a'= a/21.95 Fa (in pounds) Ci = 1.06
Fa (in pounds) Ci = 1.1
Fa (in pounds) Ci = 1.2
1 0.046 48.3 50.1 54.7
2 0.091 96.6 100.2 109.3
3 0.137 144.8 150.3 164.0
4 0.182 193.1 200.4 218.6
5 0.228 241.4 250.5 273.3
6 0.273 289.7 300.6 328.0
7 0.319 338.0 350.7 382.6
8 0.364 386.3 400.8 437.3
9 0.410 434.5 450.9 491.9
10 0.455 482.8 501.0 546.6
Untuk menggunakan Tabel 5.1 dengan Motor listrik Anda, kalikan dengan rasio berat kendaraan Anda dan gunakan kolom Ci 5 1.06 untuk kendaraan yang lebih ringan dan kolom Ci 5 1.2 untuk yang lebih berat. Misalnya, 3.800-lb. Truk pikap Ford Ranger Bab 10 akan membutuhkan 5 mph/dtk 5 3,8 3 273,3 = 1038,5 lbs.
5.4.3 Berat dan Kecepatan Mobil Listrik
Saat Anda mendaki bukit, Anda menambahkan kekuatan lain:
Fh = Wsin
Dimana Fh adalah gaya mendaki bukit, W adalah berat kendaraan dalam pound, dan adalah sudut kemiringan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5.2. Derajat tanjakan “bukit atau tanjakan biasa disebut” berbeda dari sudut tanjakan, tetapi Gambar 5.2 akan menjernihkan kebingungan Anda. Perhatikan bahwa sin bervariasi dari 0 tanpa kemiringan (tidak berpengaruh) hingga 1 pada 90 derajat;
dengan kata lain, berat penuh kendaraan mencoba menariknya kembali ke bidang miring. Sekali lagi, beban terlibat langsung, kali ini dipengaruhi oleh kecuraman bukit.
Derajat kemiringan = 1% = 100 𝑘𝑎𝑘𝑖1 𝑘𝑎𝑘𝑖 = 𝑏𝑎𝑛𝑔𝑘𝑖𝑡𝑙𝑎𝑟𝑖 Sudut kemiringan, ∅ = 𝑏𝑎𝑛𝑔𝑘𝑖𝑡
𝑙𝑎𝑟𝑖 = Busur tan 0,01 = sekitar 0 derajat 34 menit
Gambar 5.2 Sudut kemiringan ditentukan.
Tabel 5.2 Gaya Mendaki Bukit Fh untuk 15 Nilai Kemiringan yang Berbeda
Degree of Incline Incline angle O sin O Fh (in pounds) a (in mph/sec)
1% 0° 34' 0.00989 9.9
2% 1° 9' 0.02007 20.1
3% 1° 43' 0.02996 29.6
4% 2° 17' 0.04013 40.1
5% 2° 52' 0.05001 50.0 1
6% 3° 26' 0.05989 59.9
8% 4° 34' 0.07062 79.6
10% 5° 43' 0.09961 99.6 2
15% 8° 32' 0.14838 148.4 3
20% 11° 19' 0.19623 196.2 4
25% 14° 2' 0.24249 242.5 5
30% 16° 42' 0.28736 287.4 6
35% 19° 17' 0.33024 330.2
40% 21° 48' 0.37137 371.4
45% 24° 14' 0.41045 410.5
Tabel 5.2 menunjukkan gaya mendaki bukit Fh, untuk 15 nilai kemiringan yang berbeda untuk berat kendaraan 1.000 lbs. Perhatikan bahwa gaya traksi yang diperlukan untuk percepatan 1 mph/s sama dengan yang dibutuhkan untuk
mendaki bukit dengan kemiringan 5 persen, 2 mph/s untuk kemiringan 10 persen, dll., pada kemiringan 30 persen. Hubungan yang berguna ini akan digunakan nanti di bagian desain.
Untuk menggunakan Tabel 5.2 dengan motor listrik Anda, kalikan dengan rasio berat kendaraan Anda. Misalnya, 3.800 lb. Truk pikap Ford Ranger Bab 10 naik 10 persen kemiringan akan membutuhkan 3,8 x 99,6 = 378,5 lbs.
5.4.4 Berat Mempengaruhi Kecepatan
Meskipun kecepatan juga melibatkan faktor lain, itu pasti terkait dengan berat badan. Horsepower dan torsi berhubungan dengan kecepatan per persamaan 3:
hp = FV/550
Dimana hp adalah tenaga kuda motor, F adalah gaya dalam pound, dan V adalah kecepatan dalam ft/s. Berbekal informasi ini, persamaan Hukum Kedua Newton dapat disusun kembali sebagai:
a = (1/M) x F
dan karena M = W/g (10) dan F = (550 x hp)/V, mereka dapat diganti untuk menghasilkan
a = 550(g/V)(hp/W) Akhirnya, a dan V dapat dipertukarkan menjadi
V= 550(g/a)(hp/W)
Dimana V adalah kecepatan kendaraan dalam ft/sec, W adalah berat kendaraan dalam pound, g adalah konstanta gravitasi 32,2 ft/sec2, dan faktor-faktor lain yang telah Anda temui. Untuk setiap percepatan tertentu, saat berat naik, kecepatan turun karena berbanding terbalik.
5.4.5 Berat Mempengaruhi Rentang
Jarak hanyalah kecepatan dikalikan dengan waktu:
D=Vt; karena itu D=550(g/a)(hp/W)t
Jadi berat lagi memasuki gambar. Untuk jumlah energi tetap yang Anda bawa ke dalam kendaraan, Anda akan melangkah lebih jauh jika Anda membutuhkan waktu lebih lama (berkendara dengan kecepatan lebih lambat) atau membawa lebih sedikit beban. Anda telah menemukan hasil praktis dari trade-off ini pada Gambar 4.14 dari Bab 4.
Selain tugas utama menghilangkan semua bobot yang tidak perlu, ada dua faktor penting terkait bobot yang perlu diingat saat melakukan konversi motor listrik:
distribusi bobot depan-ke-belakang, dan aturan 30 persen.
5.4.6 Kurangi Berat dan Pertahankan Keseimbangan
Selalu fokus untuk menjaga distribusi bobot depan-ke-belakang kendaraan Anda tetap utuh dan tidak melebihi sasis total dan spesifikasi pemuatan bobot gandar depan/belakang.
Gambar 5.3 menunjukkan besarnya masalah Anda untuk truk pickup Ford Ranger yang serupa dengan yang digunakan dalam konversi Bab 10. Anda telah menarik keluar 600 lbs. pada mesin, bahan bakar, knalpot, emisi, starter pengapian, dan sistem pemanas/pendingin. Tapi Anda akan menempatkan 1.400 lbs. kembali, termasuk 1.200 lbs. baterai (20 sekitar 60 lbs. masing-masing). Bagaimana kamu menanganinya?
Tabel 5.3 memberikan jawabannya. Perhatikan baris pertama menunjukkan 3.000 lb. berat trotoar biasanya didistribusikan 60o depan (1.800 lbs.) Dan 40o belakang (1.200 lbs.) dengan 1.200 lb. kapasitas muatan. Baris kedua menunjukkan bahwa sebagian besar beban yang Anda keluarkan berasal dari dalam dan di sekitar ruang mesin 600 lbs.
Anda menghapus mengambil 500 lbs. dari as roda depan dan 100 lbs. lepas dari poros belakang. Rahasianya adalah mengembalikan berat badan dengan cara yang cukup seimbang. Hal ini dicapai dengan memasang empat baterai —sekitar 240 lbs— di depan di kompartemen mesin bersama dengan motor, pengontrol, dan pengisi daya. Ini menempatkan sekitar 400 lbs. di depan dan sekitar 1.000 lbs.
senilai baterai di bagian belakang. Baris kelima menunjukkan hasilnya. Anda mencapai berat trotoar 3.800 lbs. dengan 1.700 lb sampai 2.100 lb. Distribusi bobot depan-ke-belakang, tetapi Anda masih berada di dalam GVWR, GAWR depan/belakang, distribusi bobot, dan spesifikasi muatan. Selain itu, ketika Anda keluar dan mengendarai kendaraan, ia menunjukkan kemampuan kemudi, pengereman, dan penanganan yang sama seperti sebelum konversi.
Gambar 5.3 Perimbangan Distribusi Bobot Depan-Ke-Belakang.
Tabel 5.3 Kendaraan Listrik Versi Con Bobot Dibandingkan
Barang Berat
trotoar (lbs)
Berat gandar
depan (lbs)
Berat gandar belakang
(lbs)
Berat muatan
(lbs) Pickup Ford Ranger
sebelum konversi 3000 1800 1200 1200
Lebih sedikit mesin IC dan
bagian sistem <600> <500> <100>
Subtotal sebelum konversi 2400 1300 1100 Ditambah baterai
kendaraan listrik, motor, dll.
1400 400 1000
Pickup Ford Ranger setelah
konversi 3800 1700 2100 400
Berat baterai 20ea 6-volt
@60 lbs 1200
Rasio berat baterai y
terhadap berat kendaraan 32%
Selama Anda tetap dalam spesifikasi pemuatan dan distribusi bobot mesin pembakaran internal asli kendaraan Anda, suspensi dan sistem pendukung lainnya tidak akan pernah menyadari bahwa Anda telah mengubah apa yang ada di balik kap mesin. Membebani sasis mobil listrik Anda tidak lebih masuk akal daripada
membebani sasis kendaraan mesin pembakaran internal Anda. Solusi terbaik dan teraman adalah mendapatkan sasis tugas berat atau lebih besar lainnya. Catatan tambahan: Beberapa pemilik sebenarnya lebih memilih untuk menyesuaikan guncangan dan pegas kendaraan konversi mereka pada saat ini untuk memberikan pengendaraan yang sedikit lebih kencang, atau (dalam kasus pemilik truk pickup) untuk mengembalikannya ke pengendaraan yang lebih kencang sebelumnya.
5.4.7 Ingat Aturan 30%
Aturan praktis "30% atau lebih besar" (berat baterai harus setidaknya 30% dari berat kotor kendaraan saat menggunakan baterai timbal-asam) adalah target yang sangat berguna untuk dibidik dalam konversi motor listrik. Anda akan ingin melakukan yang lebih baik lagi jika Anda mengoptimalkan sasaran kinerja kecepatan tinggi atau jangka panjang. Tabel 5.3 menunjukkan bahwa berat baterai adalah 32% dari berat kotor kendaraan untuk konversi ini. Perhatikan bahwa jika Anda memilih sistem baterai 144 volt (menambahkan empat baterai lagi dan bobot tambahan 240 lbs.), rasionya naik menjadi 1440/4040 atau 36%. Sebaliknya (mengeluarkan empat baterai dan 240 lbs.), rasio turun menjadi 960/3560 atau 30% untuk sistem 96 volt. Mengeluarkan empat baterai lagi dan menggunakan sistem 72 volt, rasionya turun menjadi 720/3320 atau 22%. Aturan praktis terbukti benar dalam kasus ini, karena Anda tidak akan senang dengan kinerja sistem 72 volt di kendaraan ini; bahkan 96 volt adalah marjinal.