Typy motorov používaných v elektrických vozidlách

Elektrické vozidlá nie sú pre tento svet niečím novým, ale vďaka technologickému pokroku a zvýšeným záujmom o kontrolu znečisťovania mu to dalo punc budúcej mobility. Hlavným prvkom EV, okrem batérií pre elektrické vozidlá, ktoré nahrádzajú motory s vnútorným spaľovaním, je elektrický motor. Prudký rozvoj v oblasti výkonovej elektroniky a riadiacich techník vytvoril priestor pre rôzne typy elektromotorov, ktoré sa majú používať v elektrických vozidlách. Elektrické motory používané v automobilovom priemysle by mali mať vlastnosti ako vysoký počiatočný krútiaci moment, veľká hustota výkonu, dobrá účinnosť atď.

Rôzne typy elektrických motorov používaných v elektrických vozidlách

Motor série DC
Bezkartáčový jednosmerný motor
Synchrónny motor s permanentným magnetom (PMSM)
Trojfázové indukčné motory na striedavý prúd
Spínané odporové motory (SRM)

1. Motor série DC

Vďaka vysokému počiatočnému krútiacemu momentu je motor série DC vhodnou voľbou pre trakčné použitie. Bol to najbežnejšie používaný motor na trakčné použitie na začiatku 20. storočia. Výhodou tohto motora je ľahká regulácia otáčok a vydrží aj náhle zvýšenie zaťaženia. Všetky tieto vlastnosti z neho robia ideálny trakčný motor. Hlavnou nevýhodou jednosmerného motora je vysoká údržba kvôli kefám a komutátorom. Tieto motory sa používajú v indických železniciach. Tento motor patrí do kategórie jednosmerných motorov s kartáčmi.

2. Striedavé jednosmerné motory

Je to podobné ako pri jednosmerných motoroch s permanentnými magnetmi. Nazýva sa striedavý, pretože nemá komutátor a usporiadanie štetcov. Komutácia sa v tomto motore vykonáva elektronicky, pretože motory BLDC nevyžadujú údržbu. Motory BLDC majú trakčné vlastnosti, ako je vysoký počiatočný krútiaci moment, vysoká účinnosť okolo 95 - 98% atď. Motory BLDC sú vhodné pre koncepciu s vysokou hustotou výkonu. Motory BLDC sú najpreferovanejšími motormi pre použitie v elektrických vozidlách kvôli svojim trakčným vlastnostiam. Môžete sa dozvedieť viac informácií o motoroch BLDC porovnaním s normálnymi motormi s kartáčmi.

Motory BLDC ďalej majú dva typy:

i. Motor BLDC typu out-runner:

V tomto type je rotor motora prítomný vonku a stator je prítomný vnútri. Tiež sa nazýva Hub motor, pretože koleso je priamo spojené s vonkajším rotorom. Tento typ motorov nevyžaduje externý prevodový systém. V niekoľkých prípadoch má samotný motor zabudované planetové prevody. Vďaka tomuto motoru je celkové vozidlo menej objemné, pretože nevyžaduje žiadny prevodový systém. Eliminuje tiež priestor potrebný na namontovanie motora. Existuje obmedzenie rozmerov motora, ktoré obmedzuje výstupný výkon v konfigurácii zabudovanej do rámu. Tento motor je široko preferovaný výrobcami elektrických bicyklov ako Hullikal, Tronx, Spero, ľahkými bicyklami atď. Používajú ho tiež výrobcovia dvojkolesových tátošov ako 22 Motors, NDS Eco Motors atď.

ii. Motor BLDC zabudovaný do bežca:

V tomto type je rotor motora prítomný vo vnútri a stator je vonku ako bežné motory. Tieto motory vyžadujú na prenos sily na kolesá externý prevodový systém, pretože z tohto dôvodu je konfigurácia výbehu trochu objemnejšia v porovnaní s konfiguráciou výbehu. Mnoho výrobcov trojkolesových vozidiel ako Goenka Electric Motors, Speego Vehicles, Kinetic Green, Volta Automotive používa BLDC motory. Výrobcovia skútrov s nízkym a stredným výkonom tiež používajú na pohon motory BLDC.

Z týchto dôvodov je to veľmi preferovaný motor pre použitie v elektrických vozidlách. Hlavnou nevýhodou sú vysoké náklady na permanentné magnety. Preťaženie motora nad určitú hranicu skracuje životnosť permanentných magnetov v dôsledku tepelných podmienok.

3. Synchrónny motor s permanentným magnetom (PMSM)

Tento motor je tiež podobný motoru BLDC, ktorý má na rotore permanentné magnety. Podobne ako motory BLDC majú aj tieto motory trakčné vlastnosti, ako je vysoká hustota výkonu a vysoká účinnosť. Rozdiel je v tom, že PMSM má späť sínusový EMF, zatiaľ čo BLDC má späť lichobežníkový EMF. Pre vyššie výkony sú k dispozícii synchrónne motory s permanentnými magnetmi. PMSM je najlepšou voľbou pre vysoko výkonné aplikácie, ako sú automobily, autobusy. Napriek vysokým nákladom poskytuje PMSM silnú konkurenciu indukčným motorom z dôvodu zvýšenej účinnosti ako tieto. PMSM je tiež nákladnejší ako motory BLDC. Väčšina výrobcov automobilov používa pre svoje hybridné a elektrické vozidlá motory PMSM. Napríklad Toyota Prius, Chevrolet Bolt EV, Ford Focus Electric, nulové motocykle S / SR, Nissan Leaf, Hinda Accord, BMW i3 atď. Používajú na pohon motor PMSM.

4. Trojfázové indukčné motory na striedavý prúd

V indukčné motory nemajú vysokú počiatočnú toque ako séria jednosmerné motory pod pevným napätím a pevnú prevádzky frekvencie. Ale táto charakteristika môže byť zmenená použitím rôznych kontrolných techník ako sú FOC alebo v / f metódy. Použitím týchto metód riadenia je dosiahnutý maximálny krútiaci moment pri štarte motora, ktorý je vhodný pre trakčné použitie. Indukčné motory s veveričkami majú dlhú životnosť kvôli menšej údržbe. Indukčné motory môžu byť konštruované až do účinnosti 92-95%. Nevýhodou indukčného motora je, že vyžaduje zložité meniče obvod a ovládanie motora je ťažké.

V motoroch s permanentnými magnetmi prispievajú magnety k hustote toku B. Preto je nastavenie hodnoty B v indukčných motoroch jednoduché v porovnaní s motormi s permanentnými magnetmi. Je to preto, že v indukčných motoroch možno hodnotu B upraviť zmenou napätia a frekvencie (V / f) na základe požiadaviek na krútiaci moment. To pomáha pri znižovaní strát, čo zase zvyšuje účinnosť.

Tesla Model S je najlepším príkladom na preukázanie vysokej výkonnosti indukčných motorov v porovnaní s jeho náprotivkami. Ak by sa Tesla rozhodla pre indukčné motory, bolo možné, že bude chcieť vylúčiť závislosť od permanentných magnetov. Aj Mahindra Reva e2o používa na svoj pohon trojfázový indukčný motor.Hlavní automobiloví výrobcovia, ako napríklad motory TATA, plánovali použitie indukčných motorov vo svojich automobiloch a autobusoch. Výrobca dvojkolesových motorov TVS Motors uvedie na trh elektrický skúter, ktorý na svoj pohon využíva indukčný motor. Indukčné motory sú preferovanou voľbou pre výkonné elektrické vozidlá kvôli lacným nákladom. Ďalšou výhodou je, že odoláva drsným podmienkam prostredia. Kvôli týmto výhodám začali indické železnice vymieňať svoje jednosmerné motory za striedavé indukčné motory.

5. Spínané odporové motory (SRM)

Prepínané reléové motory sú kategóriou motora s variabilnou reluktanciou s dvojitým výbežkom. Spínané odporové motory majú jednoduchú konštrukciu a sú robustné. Rotor SRM je kus laminovanej ocele bez vinutia alebo permanentných magnetov. To znižuje zotrvačnosť rotora, čo pomáha pri vysokej akcelerácii. Vďaka robustnej povahe SRM je vhodný pre vysokorýchlostné aplikácie. SRM tiež ponúka vysokú hustotu výkonu, čo sú niektoré požadované vlastnosti elektrických vozidiel. Pretože generované teplo je väčšinou obmedzené na stator, je ľahšie motor ochladiť. Najväčšou nevýhodou SRM je zložitosť kontrolu a zvýšenie spínacieho obvodu. Má tiež určité problémy s hlukom. Len čo SRM vstúpi na komerčný trh, môže v budúcnosti nahradiť PMSM a indukčné motory.

Náhľady pre výber správneho motora pre váš EV

Pre výber vhodných motorov elektrických vozidiel, je potrebné najskôr uviesť zoznam požiadaviek na výkonnosť, ktorú musí vozidlo spĺňať, prevádzkové podmienky a náklady s tým spojené. Napríklad aplikácie pre motokáry a jednostopové vozidlá, ktoré vyžadujú nižší výkon (väčšinou menej ako 3 kW) pri nízkych nákladoch, je dobré ísť s motormi BLDC Hub. Pre trojkolky a dvojkolky je tiež dobré zvoliť motory BLDC s externým prevodovým systémom alebo bez neho. Pre aplikácie s vysokým výkonom, ako sú výkonné jednostopové vozidlá, osobné automobily, autobusy, nákladné vozidlá, je ideálnou voľbou motora PMSM alebo indukčný motor. Akonáhle sú synchrónny reluktančný motor a spínaný reluktančný motor nákladovo efektívne ako PMSM alebo indukčné motory, potom je možné mať viac možností typov motorov pre použitie v elektrických vozidlách.