Видове двигатели, използвани в електрически превозни средства

Електрическите превозни средства не са нещо ново за този свят, но с технологичния напредък и засилената загриженост за контролиране на замърсяването му даде знак за бъдеща мобилност. Основният елемент на EV, освен батериите за електрически превозни средства, който замества двигателите с вътрешно горене, е електрически двигател. Бързото развитие в областта на силовата електроника и техниките за управление създаде пространство за различни видове електрически двигатели, които да се използват в електрическите превозни средства. Електрическите двигатели, използвани за автомобилни приложения, трябва да имат характеристики като висок стартов въртящ момент, висока плътност на мощността, добра ефективност и др.

Различни видове електрически двигатели, използвани в електрическите превозни средства

Мотор от серия DC
Безчетков DC двигател
Синхронен двигател с постоянен магнит (PMSM)
Трифазни асинхронни двигатели с променлив ток
Превключени релукционни двигатели (SRM)

1. Двигател от серия DC

Големият стартов въртящ момент на двигателя от серията DC го прави подходяща опция за сцепление. Това беше най-широко използваният двигател за сцепление в началото на 1900-те. Предимствата на този мотор са лесното управление на скоростта и той може да издържи и на внезапно увеличаване на товара. Всички тези характеристики го правят идеален тягов двигател. Основният недостатък на мотора от серия DC е високата поддръжка поради четките и комутаторите. Тези двигатели се използват в индийските железници. Този двигател попада в категорията на двигателите с постоянен ток.

2. Безчеткови постояннотокови двигатели

Подобно е на постояннотокови двигатели с постоянни магнити. Нарича се безчетков, тъй като няма комутатора и четката. Комутацията се извършва по електронен път в този двигател, тъй като BLDC двигателите не изискват поддръжка. BLDC двигателите имат характеристики на сцепление като висок въртящ момент, висока ефективност около 95-98% и др. BLDC двигателите са подходящи за подход с висока плътност на проектиране. Двигателите BLDC са най-предпочитаните двигатели за приложението на електрически превозни средства поради характеристиките на сцепление. Можете да научите повече за BLDC двигателите, като го сравните с нормалния четков двигател.

Освен това BLDC двигателите имат два вида:

i. Мотор BLDC с външен бегач:

При този тип роторът на двигателя присъства отвън, а статорът е вътре. Нарича се още двигатели на концентратора, тъй като колелото е директно свързано с външния ротор. Този тип двигатели не се нуждаят от външна зъбна система. В няколко случая самият двигател има вградени планетарни зъбни колела. Този мотор прави цялостното превозно средство по-малко обемисто, тъй като не изисква никаква зъбна система. Той също така елиминира пространството, необходимо за монтиране на двигателя. Има ограничение за размерите на двигателя, което ограничава изходната мощност в конфигурацията на входящия двигател. Този мотор е широко предпочитан от производителите на електрически цикли като Hullikal, Tronx, Spero, леки скоростни велосипеди и др. Той се използва и от производителите на двуколесни като 22 Motors, NDS Eco Motors и др.

ii. Вътрешен тип BLDC мотор:

При този тип роторът на двигателя присъства вътре, а статорът е отвън като конвенционалните двигатели. Тези двигатели се нуждаят от външна трансмисионна система, за да прехвърлят мощността към колелата, поради което конфигурацията на външния бегач е малко обемиста в сравнение с конфигурацията на бегача. Много производители на три колела като Goenka Electric Motors, Speego Vehicles, Kinetic Green, Volta Automotive използват BLDC двигатели. Производителите на скутери с ниска и средна производителност също използват BLDC двигатели за задвижване.

Поради тези причини е широко предпочитан двигател за приложение на електрически превозни средства. Основният недостатък е високата цена поради постоянните магнити. Претоварването на двигателя над определена граница намалява живота на постоянните магнити поради топлинни условия.

3. Синхронен двигател с постоянен магнит (PMSM)

Този двигател също е подобен на BLDC двигател, който има постоянни магнити на ротора. Подобно на BLDC двигателите, тези двигатели също имат тягови характеристики като висока плътност на мощността и висока ефективност. Разликата е, че PMSM има синусоидален заден EMF, докато BLDC има трапецовиден заден EMF. Предлагат се синхронни двигатели с постоянен магнит за по-високи номинални мощности. PMSM е най-добрият избор за приложения с висока производителност като автомобили, автобуси. Въпреки високата цена, PMSM осигурява силна конкуренция на асинхронните двигатели поради повишената ефективност от последните. PMSM също е по-скъп от BLDC двигателите. Повечето от автомобилните производители използват PMSM двигатели за своите хибридни и електрически превозни средства. Например Toyota Prius, Chevrolet Bolt EV, Ford Focus Electric, нулеви мотоциклети S / SR, Nissan Leaf, Hinda Accord, BMW i3 и др. Използват PMSM мотор за задвижване.

4. Трифазни асинхронни двигатели с променлив ток

На двигателите индукционни не разполагат с високо токче започвайки като DC серия мотори под постоянно напрежение и фиксирани операция честота. Но тази характеристика може да бъде променена чрез използване на различни техники за контрол като FOC или v / f методи. Чрез използването на тези методи за управление се осигурява максимален въртящ момент при стартиране на двигателя, който е подходящ за сцепление. Асинхронните двигатели с клетка с катерица имат дълъг живот поради по-малко поддръжка. Асинхронните двигатели могат да бъдат проектирани до ефективност от 92-95%. В недостатък на асинхронен двигател е, че тя изисква сложен инвертор верига и управление на двигателя е трудно.

В двигателите с постоянни магнити магнитите допринасят за плътността на потока B. Следователно регулирането на стойността на B в асинхронните двигатели е лесно в сравнение с двигателите с постоянни магнити. Това е така, защото в асинхронните двигатели стойността на B може да се регулира чрез промяна на напрежението и честотата (V / f) въз основа на изискванията за въртящ момент. Това помага за намаляване на загубите, което от своя страна подобрява ефективността.

Tesla Model S е най-добрият пример за доказване на високата производителност на асинхронните двигатели в сравнение с аналозите. Избирайки асинхронни двигатели, Тесла може да е искал да премахне зависимостта от постоянните магнити. Дори Mahindra Reva e2o използва трифазен асинхронен двигател за своето задвижване.Основни автомобилни производители като мотори TATA са планирали да използват индукционни двигатели в своите автомобили и автобуси. Производителят на двуколесни мотори TVS ще пусне електрически скутер, който използва асинхронен двигател за своето задвижване. Индукционните двигатели са предпочитаният избор за електрически превозни средства, ориентирани към изпълнението, поради евтината си цена. Другото предимство е, че може да издържи на сурови условия на околната среда. Поради тези предимства индийските железници започнаха да заменят своите двигатели с постоянен ток с асинхронни двигатели с променлив ток.

5. Превключени релукционни двигатели (SRM)

Switched Reluctance Motors е категория двигатели с променливо отклонение с двойна видимост. Импулираните релукционни двигатели са с проста конструкция и здрави. Роторът на SRM е парче ламинирана стомана без намотки или постоянни магнити върху него. Това прави инерцията на ротора по-малка, което помага при високо ускорение. Здравият характер на SRM го прави подходящ за високоскоростно приложение. SRM предлага и висока плътност на мощността, което са някои от необходимите характеристики на електрическите превозни средства. Тъй като генерираната топлина е предимно ограничена до статора, по-лесно е охлаждането на двигателя. Най -големият недостатък на SRM е сложността на управлението и увеличаването на комутационната верига. Освен това има някои проблеми с шума. След като SRM навлезе на търговския пазар, той може да замени PMSM и индукционните двигатели в бъдеще.

Статистика за избора на подходящия двигател за вашия EV

За избор на подходящи двигатели за електрически превозни средства, първо трябва да се изброят изискванията за производителността, на която трябва да отговаря превозното средство, условията на експлоатация и свързаните с него разходи. Например, картинг превозни средства и двуколесни приложения, които изискват по-ниска производителност (най-вече по-малко от 3 kW) на ниска цена, добре е да се използва с мотори BLDC Hub. За триколесни и двуколесни също е добре да изберете BLDC двигатели със или без външна зъбна система. За приложения с висока мощност като двуколесни автомобили, автомобили, автобуси, камиони идеалният избор на двигател ще бъде PMSM или асинхронни двигатели. След като синхронният релукционен двигател и импулсният релуктен двигател станат рентабилни като PMSM или асинхронни двигатели, тогава може да има повече опции от типове двигатели за приложение на електрически превозни средства.