Typer motorer som brukes i elektriske kjøretøyer

Elektriske kjøretøyer er ikke noe nytt for denne verden, men med den teknologiske fremgangen og økt bekymring for å kontrollere forurensning har den gitt et merke av fremtidig mobilitet. Kjernelementet i EV, bortsett fra elektriske bilbatterier, som erstatter forbrenningsmotorene, er en elektrisk motor. Den raske utviklingen innen kraftelektronikk og styringsteknikker har skapt et rom for forskjellige typer elektriske motorer som skal brukes i elektriske kjøretøyer. Elektromotorene som brukes til bilapplikasjoner, bør ha egenskaper som høyt startmoment, høy effekttetthet, god effektivitet osv.

Ulike typer elektriske motorer som brukes i elektriske kjøretøyer

DC-serie motor
Børsteløs DC-motor
Permanent Magnet Synchronous Motor (PMSM)
Tre-fase AC induksjonsmotorer
Switched Reluctance Motors (SRM)

1. DC-serie motor

DC-motorens høye startmoment gjør den til et passende alternativ for trekkpåføring. Det var den mest brukte motoren for trekkpåføring tidlig på 1900-tallet. Fordelene med denne motoren er enkel hastighetskontroll, og den tåler også en plutselig økning i belastning. Alle disse egenskapene gjør den til en ideell trekkmotor. Den største ulempen med DC-serie motor er høyt vedlikehold på grunn av børster og kommutatorer. Disse motorene brukes i indiske jernbaner. Denne motoren kommer inn under kategorien DC-børstede motorer.

2. Børsteløse DC-motorer

Det ligner DC-motorer med permanente magneter. Det kalles børsteløst fordi det ikke har kommutatoren og børstearrangementet. Kommuteringen skjer elektronisk i denne motoren på grunn av at denne BLDC-motoren er vedlikeholdsfri. BLDC-motorer har trekkraftegenskaper som høyt startmoment, høy effektivitet rundt 95-98% osv. BLDC-motorer er egnet for designtilnærming med høy effektdensitet. BLDC-motorene er de mest foretrukne motorene for bruk av elektriske kjøretøy på grunn av trekkraftegenskapene. Du kan lære mer om BLDC-motorer ved å sammenligne den med normal børstet motor.

BLDC-motorer har videre to typer:

Jeg. Out-runner type BLDC Motor:

I denne typen er motorens rotor til stede utenfor og statoren er inne. Det kalles også som navmotorer fordi hjulet er koblet direkte til den utvendige rotoren. Denne typen motorer krever ikke eksternt girsystem. I noen få tilfeller har selve motoren innebygde planetgir. Denne motoren gjør kjøretøyet mindre voluminøst, da det ikke krever noe girsystem. Det eliminerer også plass som kreves for montering av motoren. Det er en begrensning på motorens dimensjoner som begrenser effekten i in-runner-konfigurasjonen. Denne motoren er allment foretrukket av produsenter av elektriske sykluser som Hullikal, Tronx, Spero, lette motorsykler osv. Den brukes også av tohjulsprodusenter som 22 Motors, NDS Eco Motors, etc.

ii. In-runner type BLDC Motor:

I denne typen er motorens rotor til stede inne og statoren er utenfor som vanlige motorer. Disse motorene krever et eksternt overføringssystem for å overføre kraften til hjulene, på grunn av dette er utløpskonfigurasjonen lite klumpete sammenlignet med innkjøringskonfigurasjonen. Mange trehjulsprodusenter som Goenka Electric Motors, Speego Vehicles, Kinetic Green, Volta Automotive bruker BLDC-motorer. Scooterprodusenter med lav og middels ytelse bruker også BLDC-motorer for fremdrift.

Det er på grunn av disse grunnene at det er allment foretrukket motor for anvendelse av elektriske kjøretøy. Den største ulempen er de høye kostnadene på grunn av permanente magneter. Overbelastning av motoren over en viss grense reduserer levetiden til permanente magneter på grunn av termiske forhold.

3. Permanent magnet synkron motor (PMSM)

Denne motoren ligner også på BLDC-motoren som har permanente magneter på rotoren. I likhet med BLDC-motorer har disse motorene også trekkraftegenskaper som høy effekttetthet og høy effektivitet. Forskjellen er at PMSM har sinusformet rygg EMF mens BLDC har trapesformet rygg EMF. Permanente magnet-synkronmotorer er tilgjengelig for høyere effekt. PMSM er det beste valget for applikasjoner med høy ytelse som biler, busser. Til tross for de høye kostnadene gir PMSM sterk konkurranse til induksjonsmotorer på grunn av økt effektivitet enn sistnevnte. PMSM er også dyrere enn BLDC-motorer. De fleste bilprodusenter bruker PMSM-motorer til hybrid- og elektriske kjøretøyer. For eksempel bruker Toyota Prius, Chevrolet Bolt EV, Ford Focus Electric, null motorsykler S / SR, Nissan Leaf, Hinda Accord, BMW i3, etc PMSM-motor for fremdrift.

4. Tre-fase AC induksjonsmotorer

Den asynkrone motorer har ikke en høy utgangs toque som likestrømsseriemotorer i henhold til fastspenning og fast frekvens drift. Men denne karakteristikken kan endres ved å bruke forskjellige kontrollteknikker som FOC eller v / f metoder. Ved å bruke disse kontrollmetodene blir det maksimale dreiemomentet tilgjengelig ved start av motoren som er egnet for trekkpåføring. Induksjonsmotorer for ekornbur har lang levetid på grunn av mindre vedlikehold. Induksjonsmotorer kan utformes opp til en effektivitet på 92-95%. Den ulempe ved en induksjonsmotor er at det krever komplisert inverterkretsen og kontroll av motoren er vanskelig.

I permanentmagnetmotorer bidrar magnetene til flytetettheten B. Derfor er det enkelt å justere verdien til B i induksjonsmotorer sammenlignet med permanentmagnetmotorer. Det er fordi i induksjonsmotorer kan verdien av B justeres ved å variere spenning og frekvens (V / f) basert på momentkrav. Dette hjelper til med å redusere tapene som igjen forbedrer effektiviteten.

Tesla Model S er det beste eksemplet for å bevise den høye ytelsesevnen til induksjonsmotorer sammenlignet med sine kolleger. Ved å velge induksjonsmotorer, ville Tesla kanskje ha ønsket å eliminere avhengigheten av permanente magneter. Selv Mahindra Reva e2o bruker en trefaset induksjonsmotor for fremdrift.Store bilprodusenter som TATA-motorer har planlagt å bruke induksjonsmotorer i sine biler og busser. Tohjulsprodusenten TVS-motorer lanserer en elektrisk scooter som bruker induksjonsmotor for fremdrift. Induksjonsmotorer er det foretrukne valget for ytelsesorienterte elektriske biler på grunn av sin lave pris. Den andre fordelen er at den tåler tøffe miljøforhold. På grunn av disse fordelene har de indiske jernbanene begynt å erstatte DC-motorene med AC-induksjonsmotorer.

5. Switched Reluctance Motors (SRM)

Switched Reluctance Motors er en kategori av variabel motstandsmotor med dobbelt styrke. Switched Reluctance-motorer er enkle i konstruksjonen og robuste. Rotoren til SRM er et stykke laminert stål uten viklinger eller permanente magneter. Dette gjør rotorens treghet mindre, noe som hjelper til med høy akselerasjon. SRMs robuste natur gjør den egnet for applikasjoner med høy hastighet. SRM tilbyr også høy effekttetthet som er noen nødvendige egenskaper ved elektriske kjøretøyer. Siden den genererte varmen hovedsakelig er begrenset til statoren, er det lettere å kjøle ned motoren. Den største ulempen med SRM er kompleksiteten i kontroll og økning i bryterkretsen. Det har også noen støyproblemer. Når SRM kommer inn i det kommersielle markedet, kan den erstatte PMSM og induksjonsmotorer i fremtiden.

Insights for å velge riktig motor for din EV

For valg av passende elektriske bilmotorer, må man først liste opp kravene til ytelsen som kjøretøyet må oppfylle, driftsforholdene og kostnadene forbundet med det. For eksempel applikasjoner med gokart og tohjuling som krever mindre ytelse (for det meste mindre enn 3 kW) til en lav kostnad, er det bra å gå med BLDC Hub-motorer. For trehjulinger og tohjulinger er det også bra å velge BLDC-motorer med eller uten eksternt girsystem. For applikasjoner med høy effekt som ytelse av tohjulinger, biler, busser, lastebiler, vil det ideelle motorvalget være PMSM eller induksjonsmotorer. Når den synkrone motstandsmotoren og den utskiftede motstandsmotoren er gjort kostnadseffektiv som PMSM- eller induksjonsmotorer, kan man ha flere muligheter for motortyper for anvendelse av elektriske kjøretøy.