- Διάφοροι τύποι ηλεκτρικών κινητήρων που χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρικά οχήματα
- 1. DC Series Motor
- 2. Κινητήρες DC χωρίς ψήκτρες
- 3. Σύγχρονος κινητήρας μόνιμου μαγνήτη (PMSM)
- 4. Τριφασικοί κινητήρες επαγωγής AC
- 5. Κινητήρες απενεργοποίησης μεταγωγής (SRM)
- Πληροφορίες για την επιλογή του σωστού κινητήρα για το EV σας
Τα ηλεκτρικά οχήματα δεν είναι κάτι καινούργιο σε αυτόν τον κόσμο, αλλά με την τεχνολογική πρόοδο και η αυξανόμενη ανησυχία για τον έλεγχο της ρύπανσης του έχει δώσει μια ετικέτα μελλοντικής κινητικότητας. Το βασικό στοιχείο του EV, εκτός από τις ηλεκτρικές μπαταρίες οχημάτων, που αντικαθιστά τους κινητήρες εσωτερικής καύσης είναι ένας ηλεκτρικός κινητήρας. Η ραγδαία ανάπτυξη στον τομέα των ηλεκτρονικών Power και των τεχνικών ελέγχου δημιούργησε χώρο για διάφορους τύπους ηλεκτρικών κινητήρων για χρήση σε ηλεκτρικά οχήματα. Οι ηλεκτρικοί κινητήρες που χρησιμοποιούνται για εφαρμογές αυτοκινήτων πρέπει να έχουν χαρακτηριστικά όπως υψηλή ροπή εκκίνησης, υψηλή πυκνότητα ισχύος, καλή απόδοση κ.λπ.
Διάφοροι τύποι ηλεκτρικών κινητήρων που χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρικά οχήματα
- Κινητήρας DC Series
- Κινητήρας DC χωρίς ψήκτρες
- Σύγχρονος κινητήρας μόνιμου μαγνήτη (PMSM)
- Τριφασικοί κινητήρες επαγωγής AC
- Κινητήρες απενεργοποίησης μεταγωγής (SRM)
1. DC Series Motor
Η υψηλή ροπή εκκίνησης του κινητήρα DC Series το καθιστά κατάλληλη επιλογή για εφαρμογή έλξης. Ήταν ο πιο διαδεδομένος κινητήρας για εφαρμογή έλξης στις αρχές του 1900. Τα πλεονεκτήματα αυτού του κινητήρα είναι ο εύκολος έλεγχος της ταχύτητας και μπορεί επίσης να αντέξει μια ξαφνική αύξηση του φορτίου. Όλα αυτά τα χαρακτηριστικά το καθιστούν ιδανικό κινητήρα έλξης. Το κύριο μειονέκτημα του κινητήρα σειράς DC είναι η υψηλή συντήρηση λόγω πινέλων και μεταγωγέων. Αυτοί οι κινητήρες χρησιμοποιούνται σε ινδικούς σιδηροδρόμους. Αυτός ο κινητήρας ανήκει στην κατηγορία κινητήρων DC βουρτσισμένων.
2. Κινητήρες DC χωρίς ψήκτρες
Είναι παρόμοιο με τους κινητήρες DC με τους μόνιμους μαγνήτες. Ονομάζεται χωρίς ψήκτρες επειδή δεν έχει τη διάταξη αλλαγής και πινέλου. Η αλλαγή γίνεται ηλεκτρονικά σε αυτόν τον κινητήρα λόγω αυτού του κινητήρα BLDC χωρίς συντήρηση. Οι κινητήρες BLDC έχουν χαρακτηριστικά πρόσφυσης όπως υψηλή ροπή εκκίνησης, υψηλή απόδοση περίπου 95-98%, κ.λπ. Οι κινητήρες BLDC είναι κατάλληλοι για προσέγγιση σχεδιασμού υψηλής πυκνότητας ισχύος. Οι κινητήρες BLDC είναι οι πιο προτιμώμενοι κινητήρες για την εφαρμογή του ηλεκτρικού οχήματος λόγω των χαρακτηριστικών πρόσφυσης του. Μπορείτε να μάθετε περισσότερα σχετικά με τους κινητήρες BLDC συγκρίνοντάς τον με έναν κανονικό κινητήρα βουρτσισμένου.
Οι κινητήρες BLDC έχουν επιπλέον δύο τύπους:
Εγώ. Εξωτερικός τύπος BLDC Motor:
Σε αυτόν τον τύπο, ο ρότορας του κινητήρα υπάρχει έξω και ο στάτης υπάρχει μέσα. Ονομάζεται επίσης ως κινητήρες Hub επειδή ο τροχός συνδέεται απευθείας με τον εξωτερικό ρότορα. Αυτός ο τύπος κινητήρα δεν απαιτεί εξωτερικό σύστημα μετάδοσης. Σε μερικές περιπτώσεις, ο ίδιος ο κινητήρας έχει ενσωματωμένα πλανητικά γρανάζια. Αυτός ο κινητήρας καθιστά το συνολικό όχημα λιγότερο ογκώδες, καθώς δεν απαιτεί σύστημα μετάδοσης. Εξαλείφει επίσης το χώρο που απαιτείται για την τοποθέτηση του κινητήρα. Υπάρχει ένας περιορισμός στις διαστάσεις του κινητήρα που περιορίζει την έξοδο ισχύος στη διαμόρφωση του δρομέα. Αυτός ο κινητήρας προτιμάται ευρέως από κατασκευαστές ηλεκτρικών κύκλων όπως Hullikal, Tronx, Spero, ελαφριά ποδήλατα κ.λπ. Χρησιμοποιείται επίσης από κατασκευαστές δίκυκλων όπως 22 Motors, NDS Eco Motors κ.λπ.
ii. Κινητήρας BLDC τύπου δρομέα:
Σε αυτόν τον τύπο, ο ρότορας του κινητήρα υπάρχει μέσα και ο στάτης είναι έξω όπως συμβατικοί κινητήρες. Αυτοί οι κινητήρες απαιτούν ένα εξωτερικό σύστημα μετάδοσης για να μεταφέρουν την ισχύ στους τροχούς, εξαιτίας αυτού η διαμόρφωση του δρομέα είναι λίγο ογκώδης σε σύγκριση με τη διαμόρφωση του δρομέα. Πολλοί κατασκευαστές τριών τροχών όπως οι Goenka Electric Motors, Speego Vehicles, Kinetic Green, Volta Automotive χρησιμοποιούν κινητήρες BLDC. Οι κατασκευαστές σκούτερ χαμηλής και μεσαίας απόδοσης χρησιμοποιούν επίσης κινητήρες BLDC για πρόωση.
Για αυτούς τους λόγους είναι ευρέως προτιμώμενος κινητήρας για εφαρμογή ηλεκτρικών οχημάτων. Το κύριο μειονέκτημα είναι το υψηλό κόστος λόγω μόνιμων μαγνητών. Η υπερφόρτωση του κινητήρα πέρα από ένα ορισμένο όριο μειώνει τη διάρκεια ζωής μόνιμων μαγνητών λόγω θερμικών συνθηκών
3. Σύγχρονος κινητήρας μόνιμου μαγνήτη (PMSM)
Αυτός ο κινητήρας είναι επίσης παρόμοιος με τον κινητήρα BLDC που έχει μόνιμους μαγνήτες στο ρότορα. Παρόμοια με τους κινητήρες BLDC, αυτοί οι κινητήρες έχουν επίσης χαρακτηριστικά πρόσφυσης όπως υψηλή πυκνότητα ισχύος και υψηλή απόδοση. Η διαφορά είναι ότι το PMSM έχει ημιτονοειδές EMF πίσω ενώ το BLDC έχει τραπεζοειδές EMF πίσω. Οι σύγχρονοι κινητήρες μόνιμου μαγνήτη είναι διαθέσιμοι για υψηλότερη βαθμολογία ισχύος. Το PMSM είναι η καλύτερη επιλογή για εφαρμογές υψηλής απόδοσης όπως αυτοκίνητα, λεωφορεία. Παρά το υψηλό κόστος, η PMSM παρέχει σκληρό ανταγωνισμό στους επαγωγικούς κινητήρες λόγω της αυξημένης απόδοσης από τους τελευταίους. Το PMSM είναι επίσης ακριβότερο από τους κινητήρες BLDC. Οι περισσότεροι κατασκευαστές αυτοκινήτων χρησιμοποιούν κινητήρες PMSM για τα υβριδικά και ηλεκτρικά οχήματά τους. Για παράδειγμα, τα Toyota Prius, Chevrolet Bolt EV, Ford Focus Electric, μηδέν μοτοσικλέτες S / SR, Nissan Leaf, Hinda Accord, BMW i3 κ.λπ. χρησιμοποιούν κινητήρα PMSM για πρόωση.
4. Τριφασικοί κινητήρες επαγωγής AC
Οι επαγωγικοί κινητήρες δεν έχουν υψηλή αρχική ροπή όπως κινητήρες σειράς DC υπό λειτουργία σταθερής τάσης και σταθερής συχνότητας. Αλλά αυτό το χαρακτηριστικό μπορεί να αλλάξει χρησιμοποιώντας διάφορες τεχνικές ελέγχου όπως FOC ή v / f μεθόδους. Χρησιμοποιώντας αυτές τις μεθόδους ελέγχου, η μέγιστη ροπή διατίθεται κατά την εκκίνηση του κινητήρα που είναι κατάλληλος για εφαρμογή έλξης. Οι κινητήρες επαγωγής κλουβιού σκίουρου έχουν μεγάλη διάρκεια ζωής λόγω λιγότερης συντήρησης. Οι επαγωγικοί κινητήρες μπορούν να σχεδιαστούν με απόδοση 92-95%. Το μειονέκτημα ενός επαγωγικού κινητήρα είναι ότι απαιτεί πολύπλοκο κύκλωμα μετατροπέα και ο έλεγχος του κινητήρα είναι δύσκολος.
Σε κινητήρες μόνιμου μαγνήτη, οι μαγνήτες συμβάλλουν στην πυκνότητα ροής Β. Επομένως, η ρύθμιση της τιμής του Β στους κινητήρες επαγωγής είναι εύκολη σε σύγκριση με κινητήρες μόνιμου μαγνήτη. Επειδή στους κινητήρες επαγωγής η τιμή του Β μπορεί να ρυθμιστεί μεταβάλλοντας την τάση και τη συχνότητα (V / f) με βάση τις απαιτήσεις ροπής. Αυτό βοηθά στη μείωση των απωλειών που με τη σειρά τους βελτιώνουν την αποδοτικότητα.
Το Tesla Model S είναι το καλύτερο παράδειγμα για την απόδειξη της υψηλής απόδοσης ικανότητας των επαγωγικών κινητήρων σε σύγκριση με τους αντίστοιχους. Επιλέγοντας κινητήρες επαγωγής, η Tesla θα ήθελε να εξαλείψει την εξάρτηση από μόνιμους μαγνήτες. Ακόμη και η Mahindra Reva e2o χρησιμοποιεί έναν τριφασικό κινητήρα επαγωγής για την πρόωσή του.Σημαντικοί κατασκευαστές αυτοκινήτων όπως οι κινητήρες TATA έχουν σχεδιάσει να χρησιμοποιήσουν κινητήρες επαγωγής στα αυτοκίνητα και τα λεωφορεία τους. Οι δίκυκλοι κατασκευαστές κινητήρων TVS θα λανσάρουν ένα ηλεκτρικό σκούτερ το οποίο χρησιμοποιεί επαγωγικό κινητήρα για την προώθησή του. Οι επαγωγικοί κινητήρες είναι η προτιμώμενη επιλογή για ηλεκτρικά οχήματα με γνώμονα την απόδοση λόγω του φθηνού κόστους του. Το άλλο πλεονέκτημα είναι ότι μπορεί να αντέξει στις σκληρές περιβαλλοντικές συνθήκες. Λόγω αυτών των πλεονεκτημάτων, οι ινδικοί σιδηρόδρομοι άρχισαν να αντικαθιστούν τους κινητήρες DC με κινητήρες επαγωγής AC.
5. Κινητήρες απενεργοποίησης μεταγωγής (SRM)
Το Switched Reluctance Motors είναι μια κατηγορία κινητήρα μεταβλητής απροθυμίας με διπλή προεξοχή. Οι κινητήρες μεταγωγής Reluctance είναι απλοί στην κατασκευή και στιβαροί. Ο ρότορας του SRM είναι ένα κομμάτι ελασματοποιημένου χάλυβα χωρίς περιελίξεις ή μόνιμους μαγνήτες πάνω του. Αυτό μειώνει την αδράνεια του ρότορα που βοηθά στην υψηλή επιτάχυνση. Η στιβαρή φύση του SRM το καθιστά κατάλληλο για την εφαρμογή υψηλής ταχύτητας. Το SRM προσφέρει επίσης υψηλή πυκνότητα ισχύος που είναι μερικά απαιτούμενα χαρακτηριστικά των Ηλεκτρικών Οχημάτων. Δεδομένου ότι η θερμότητα που παράγεται περιορίζεται κυρίως στον στάτορα, είναι πιο εύκολο να κρυώσει ο κινητήρας. Το μεγαλύτερο μειονέκτημα του SRM είναι η πολυπλοκότητα του ελέγχου και της αύξησης στο κύκλωμα μεταγωγής. Έχει επίσης ορισμένα προβλήματα θορύβου. Μόλις η SRM εισέλθει στην εμπορική αγορά, μπορεί να αντικαταστήσει τους κινητήρες PMSM και Induction στο μέλλον.
Πληροφορίες για την επιλογή του σωστού κινητήρα για το EV σας
Για την επιλογή των κατάλληλων ηλεκτροκινητήρων, πρέπει πρώτα να απαριθμήσουμε τις απαιτήσεις της απόδοσης που πρέπει να πληροί το όχημα, τις συνθήκες λειτουργίας και το κόστος που σχετίζεται με αυτό. Για παράδειγμα, οχήματα go-kart και δίτροχες εφαρμογές που απαιτούν λιγότερες επιδόσεις (κυρίως λιγότερο από 3 kW) με χαμηλό κόστος, είναι καλό να πάτε με κινητήρες BLDC Hub. Για τρίκυκλα και δίτροχα, είναι επίσης καλό να επιλέγετε κινητήρες BLDC με ή χωρίς εξωτερικό σύστημα μετάδοσης. Για εφαρμογές υψηλής ισχύος όπως δίκυκλα επιδόσεων, αυτοκίνητα, λεωφορεία, φορτηγά, η ιδανική επιλογή κινητήρα θα ήταν κινητήρες PMSM ή Induction. Μόλις ο σύγχρονος κινητήρας απροθυμίας και ο μεταγωγέας κινητήρα απροθυμίας γίνουν οικονομικά αποδοτικοί ως κινητήρες PMSM ή επαγωγής, τότε μπορεί κανείς να έχει περισσότερες επιλογές τύπων κινητήρα για εφαρμογή ηλεκτρικού οχήματος.