Diseño óptimo considerando la pérdida de cobre de CA del motor de tracción aplicado con bobina HSFF para mejorar la economía de combustible del autobús eléctrico
Autores: Cha, Kyoung-Soo; Jung, Young-Hoon; Park, Soo-Hwan; Park, Min-Ro
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Diseño óptimo considerando la pérdida de cobre de CA del motor de tracción aplicado con bobina HSFF para mejorar la economía de combustible del autobús eléctrico
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Economía de combustible
Autobuses eléctricos
Motores de tracción
Alta densidad de potencia
Eficiencia
Pérdidas de cobre en corriente alterna
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
Mejorar la economía de combustible de los autobuses eléctricos requiere motores de tracción que proporcionen no solo una alta densidad de potencia, sino también una alta eficiencia en diversas condiciones de conducción. Aunque las bobinas de alto factor de llenado de ranura (HSFF) como la bobina de máxima ocupación de ranura (MSO) mejoran el par motor y la densidad de potencia del motor, inevitablemente aumentan las pérdidas de cobre de CA debido a la resistencia de CA elevada, especialmente a altas velocidades. A diferencia de los estudios de optimización de motores convencionales que se centran principalmente en la eficiencia en puntos de operación específicos, este artículo propone un método de optimización de diseño consciente del ciclo de conducción que minimiza las pérdidas de cobre de CA para mejorar la economía de combustible del mundo real. Al combinar el análisis de elementos finitos en 2D (FEA) con simulaciones a nivel de vehículo bajo tres ciclos de conducción representativos (Manhattan, HWFET, HDUDDS), se derivó un diseño óptimo de motor. El motor optimizado logró mejoras en la economía de combustible del 0,20%, 0,86% y 0,36%, respectivamente, en comparación con el diseño inicial. La validación experimental a través de la fabricación de prototipos confirmó la efectividad del método propuesto. Estos resultados demuestran que el enfoque de diseño propuesto puede contribuir a mejorar la eficiencia energética y reducir los costos operativos en aplicaciones de autobuses eléctricos.
Descripción
Mejorar la economía de combustible de los autobuses eléctricos requiere motores de tracción que proporcionen no solo una alta densidad de potencia, sino también una alta eficiencia en diversas condiciones de conducción. Aunque las bobinas de alto factor de llenado de ranura (HSFF) como la bobina de máxima ocupación de ranura (MSO) mejoran el par motor y la densidad de potencia del motor, inevitablemente aumentan las pérdidas de cobre de CA debido a la resistencia de CA elevada, especialmente a altas velocidades. A diferencia de los estudios de optimización de motores convencionales que se centran principalmente en la eficiencia en puntos de operación específicos, este artículo propone un método de optimización de diseño consciente del ciclo de conducción que minimiza las pérdidas de cobre de CA para mejorar la economía de combustible del mundo real. Al combinar el análisis de elementos finitos en 2D (FEA) con simulaciones a nivel de vehículo bajo tres ciclos de conducción representativos (Manhattan, HWFET, HDUDDS), se derivó un diseño óptimo de motor. El motor optimizado logró mejoras en la economía de combustible del 0,20%, 0,86% y 0,36%, respectivamente, en comparación con el diseño inicial. La validación experimental a través de la fabricación de prototipos confirmó la efectividad del método propuesto. Estos resultados demuestran que el enfoque de diseño propuesto puede contribuir a mejorar la eficiencia energética y reducir los costos operativos en aplicaciones de autobuses eléctricos.