Typy motorů používaných v elektrických vozidlech

Elektrická vozidla nejsou pro tento svět něčím novým, ale díky technologickému pokroku a zvýšenému zájmu o kontrolu znečištění mu dala značku budoucí mobility. Základním prvkem elektromobilu, kromě baterií pro elektrická vozidla, který nahrazuje motory s vnitřním spalováním, je elektromotor. Rychlý vývoj v oblasti výkonové elektroniky a řídicích technik vytvořil prostor pro různé typy elektromotorů pro použití v elektrických vozidlech. Elektrické motory používané pro automobilové aplikace by měly mít vlastnosti, jako je vysoký rozběhový moment, vysoká hustota výkonu, dobrá účinnost atd.

Různé typy elektrických motorů používaných v elektrických vozidlech

1. Stejnosměrný motor
2. Střídavý stejnosměrný motor
3. Synchronní motor s permanentními magnety (PMSM)
4. Třífázové střídavé indukční motory
5. Spínané odporové motory (SRM)

1. Motor řady DC

Díky vysokému rozběhovému točivému momentu je motor řady DC vhodný pro trakční aplikace. Byl to nejpoužívanější motor pro trakční použití na počátku 20. století. Výhodou tohoto motoru je snadné ovládání rychlosti a vydrží také náhlý nárůst zatížení. Všechny tyto vlastnosti z něj činí ideální trakční motor. Hlavní nevýhodou stejnosměrného motoru je vysoká údržba díky kartáčům a komutátorům. Tyto motory se používají v indických železnicích. Tento motor spadá do kategorie stejnosměrných kartáčovaných motorů.

2. Střídavé stejnosměrné motory

Je to podobné jako u stejnosměrných motorů s permanentními magnety. Říká se tomu střídavý, protože nemá komutátor a uspořádání štětců. Komutace se v tomto motoru provádí elektronicky, protože BLDC motory nevyžadují žádnou údržbu. Motory BLDC mají trakční vlastnosti, jako je vysoký rozběhový moment, vysoká účinnost kolem 95–98% atd. Motory BLDC jsou vhodné pro konstrukční přístup s vysokou hustotou výkonu. Motory BLDC jsou nejpreferovanějšími motory pro použití v elektrických vozidlech díky svým trakčním vlastnostem. Můžete se dozvědět více o motorech BLDC porovnáním s normálním kartáčovaným motorem.

BLDC motory dále mají dva typy:

i. Motor BLDC typu out-runner:

U tohoto typu je rotor motoru přítomen venku a stator je přítomen uvnitř. Nazývá se také jako motory náboje, protože kolo je přímo spojeno s vnějším rotorem. Tento typ motorů nevyžaduje externí převodový systém. V několika případech má samotný motor zabudovaná planetová kola. Díky tomuto motoru je celkové vozidlo méně objemné, protože nevyžaduje žádný převodový systém. Rovněž eliminuje prostor potřebný pro montáž motoru. K dispozici je omezení rozměrů motoru, které omezuje výstupní výkon v konfiguraci vtoku. Tento motor je široce upřednostňován výrobci elektrických cyklů, jako jsou Hullikal, Tronx, Spero, lehká rychlostní kola atd. Používají ho také výrobci jednostopých vozidel, jako jsou 22 Motors, NDS Eco Motors atd.

ii. Motor BLDC typu innerner:

U tohoto typu je rotor motoru přítomen uvnitř a stator je venku jako běžné motory. Tyto motory vyžadují externí přenosový systém k přenosu síly na kola, protože konfigurace out-runner je ve srovnání s konfigurací in-runner trochu objemná. Mnoho výrobců tříkolek, jako jsou Goenka Electric Motors, Speego Vehicles, Kinetic Green, Volta Automotive, používá BLDC motory. Výrobci skútrů s nízkým a středním výkonem také používají k pohonu motory BLDC.

Z těchto důvodů je široce preferovaným motorem pro použití v elektrických vozidlech. Hlavní nevýhodou jsou vysoké náklady způsobené permanentními magnety. Přetížení motoru nad určitou mez snižuje životnost permanentních magnetů v důsledku tepelných podmínek.

3. Synchronní motor s permanentními magnety (PMSM)

Tento motor je také podobný motoru BLDC, který má permanentní magnety na rotoru. Podobně jako motory BLDC mají tyto motory také trakční vlastnosti, jako je vysoká hustota výkonu a vysoká účinnost. Rozdíl je v tom, že PMSM má zpětně sinusový EMF, zatímco BLDC má zpětně lichoběžníkový EMF. Pro vyšší výkon jsou k dispozici synchronní motory s permanentními magnety. PMSM je nejlepší volbou pro vysoce výkonné aplikace, jako jsou automobily, autobusy. Navzdory vysokým nákladům poskytuje PMSM silnou konkurenci indukčním motorům kvůli vyšší účinnosti než u ostatních. PMSM je také nákladnější než motory BLDC. Většina výrobců automobilů používá pro svá hybridní a elektrická vozidla motory PMSM. Například Toyota Prius, Chevrolet Bolt EV, Ford Focus Electric, nulové motocykly S / SR, Nissan Leaf, Hinda Accord, BMW i3 atd. Používají k pohonu motor PMSM.

4. Třífázové střídavé indukční motory

V indukční motory nemají vysokou počáteční toque jako série stejnosměrné motory pod pevným napětím a pevnou provozu frekvence. Tuto vlastnost lze ale změnit pomocí různých řídicích technik, jako jsou metody FOC nebo v / f. Použitím těchto řídicích metod je k dispozici maximální točivý moment při spuštění motoru, který je vhodný pro trakční aplikaci. Indukční motory veverkových klecí mají dlouhou životnost díky menší údržbě. Indukční motory mohou být konstruovány až do účinnosti 92-95%. Nevýhodou indukčního motoru je, že vyžaduje složité měniče obvod a ovládání motoru je obtížné.

U motorů s permanentními magnety přispívají magnety k hustotě toku B. Proto je úprava hodnoty B v indukčních motorech snadná ve srovnání s motory s permanentními magnety. Je to proto, že v indukčních motorech lze hodnotu B upravit změnou napětí a frekvence (V / f) na základě požadavků na točivý moment. To pomáhá při snižování ztrát, což zase zvyšuje účinnost.

Tesla Model S je nejlepším příkladem k prokázání vysoké výkonnosti indukčních motorů ve srovnání s jejími protějšky. Rozhodnutím pro indukční motory by Tesla možná chtěla eliminovat závislost na permanentních magnetech. Dokonce i Mahindra Reva e2o používá pro svůj pohon třífázový indukční motor.Hlavní výrobci automobilů, jako jsou motory TATA, plánovali používat indukční motory ve svých automobilech a autobusech. Výrobce jednostopých vozidel TVS Motors uvede na trh elektrický skútr, který pro svůj pohon využívá indukční motor. Indukční motory jsou preferovanou volbou pro elektrická vozidla zaměřená na výkon kvůli jeho levným nákladům. Další výhodou je, že vydrží drsné podmínky prostředí. Kvůli těmto výhodám začaly indické železnice nahrazovat své stejnosměrné motory střídavými indukčními motory.

5. Spínané odporové motory (SRM)

Spínané reluktanční motory jsou kategorií motorů s proměnnou reluktancí s dvojitou charakteristikou. Spínané odporové motory mají jednoduchou konstrukci a jsou robustní. Rotor SRM je kus laminované oceli bez vinutí nebo permanentních magnetů. Díky tomu je setrvačnost rotoru menší, což pomáhá při vysokém zrychlení. Díky robustní povaze SRM je vhodný pro vysokorychlostní aplikace. SRM také nabízí vysokou hustotu výkonu, což jsou některé požadované vlastnosti elektrických vozidel. Protože generované teplo je většinou omezeno na stator, je snazší motor ochladit. Největší nevýhodou SRM je složitost kontrolu a zvýšení spínacího obvodu. Má také určité problémy s hlukem. Jakmile SRM vstoupí na komerční trh, může v budoucnu nahradit PMSM a indukční motory.

Statistiky pro výběr správného motoru pro váš elektromobil

Pro výběr vhodných motorů elektrických vozidelJe třeba nejprve vyjmenovat požadavky na výkon, který musí vozidlo splňovat, provozní podmínky a náklady s tím spojené. Například aplikace pro motokáry a jednostopá vozidla, která vyžadují nižší výkon (většinou méně než 3 kW) při nízkých nákladech, je dobré používat motory BLDC Hub. U tříkolek a jednostopých vozidel je také dobré zvolit motory BLDC s externím převodovým systémem nebo bez něj. Pro vysoce výkonné aplikace, jako jsou výkonná jednostopá vozidla, automobily, autobusy, nákladní automobily, by ideální volbou motoru byly PMSM nebo indukční motory. Jakmile se synchronní reluktanční motor a spínaný reluktanční motor stanou nákladově efektivními jako PMSM nebo indukční motory, je možné mít více možností typů motorů pro použití v elektrických vozidlech.