- Różne typy silników elektrycznych stosowanych w pojazdach elektrycznych
- 1. Silnik serii DC
- 2. Bezszczotkowe silniki prądu stałego
- 3. Silnik synchroniczny z magnesami trwałymi (PMSM)
- 4. Silniki indukcyjne trójfazowe AC
- 5. Przełączane silniki reluktancyjne (SRM)
- Spostrzeżenia dotyczące wyboru odpowiedniego silnika do Twojego pojazdu elektrycznego
Pojazdy elektryczne nie są czymś nowym na tym świecie, ale wraz z postępem technologicznym i zwiększoną troską o kontrolowanie zanieczyszczeń nadały mu etykietę przyszłej mobilności. Podstawowym elementem EV, oprócz akumulatorów pojazdów elektrycznych, który zastępuje silniki spalinowe, jest silnik elektryczny. Szybki rozwój w dziedzinie energoelektroniki i technik sterowania stworzył przestrzeń dla różnych typów silników elektrycznych do zastosowania w pojazdach elektrycznych. Silniki elektryczne używane w zastosowaniach motoryzacyjnych powinny mieć takie cechy, jak wysoki moment rozruchowy, duża gęstość mocy, dobra wydajność itp.
Różne typy silników elektrycznych stosowanych w pojazdach elektrycznych
- Silnik serii DC
- Bezszczotkowy silnik prądu stałego
- Silnik synchroniczny z magnesami trwałymi (PMSM)
- Silniki indukcyjne trójfazowe AC
- Przełączane silniki reluktancyjne (SRM)
1. Silnik serii DC
Wysoki moment rozruchowy silnika DC sprawia, że jest on odpowiednią opcją do zastosowań trakcyjnych. Był to najczęściej używany silnik do zastosowań trakcyjnych na początku XX wieku. Zaletą tego silnika jest łatwa regulacja prędkości, a także wytrzymuje nagły wzrost obciążenia. Wszystkie te cechy sprawiają, że jest to idealny silnik trakcyjny. Główną wadą silników serii DC jest duża konserwacja ze względu na szczotki i komutatory. Silniki te są używane w indyjskich kolejach. Ten silnik należy do kategorii silników szczotkowych DC.
2. Bezszczotkowe silniki prądu stałego
Jest podobny do silników prądu stałego z magnesami trwałymi. Nazywa się go bezszczotkowym, ponieważ nie ma komutatora i układu szczotek. W tym silniku komutacja odbywa się elektronicznie, ponieważ silniki BLDC są bezobsługowe. Silniki BLDC mają właściwości trakcyjne, takie jak wysoki moment rozruchowy, wysoką sprawność około 95-98%, itp. Silniki BLDC są odpowiednie do podejścia projektowego o dużej gęstości mocy. Silniki BLDC są najbardziej preferowanymi silnikami do zastosowań w pojazdach elektrycznych ze względu na ich właściwości trakcyjne. Możesz dowiedzieć się więcej o silnikach BLDC, porównując je ze zwykłym silnikiem szczotkowanym.
Silniki BLDC mają ponadto dwa typy:
ja. Silnik BLDC typu Out-Runner:
W tym typie wirnik silnika znajduje się na zewnątrz, a stojan wewnątrz. Nazywa się je również silnikami w piaście, ponieważ koło jest bezpośrednio połączone z zewnętrznym wirnikiem. Ten typ silników nie wymaga zewnętrznej przekładni. W kilku przypadkach sam silnik ma wbudowane przekładnie planetarne. Ten silnik sprawia, że cały pojazd jest mniej masywny, ponieważ nie wymaga żadnego systemu przekładni. Eliminuje również przestrzeń wymaganą do montażu silnika. Istnieje ograniczenie wymiarów silnika, które ogranicza moc wyjściową w konfiguracji wewnętrznej. Ten silnik jest powszechnie preferowany przez producentów rowerów elektrycznych, takich jak Hullikal, Tronx, Spero, lekkie rowery itp. Jest również używany przez producentów jednośladów, takich jak 22 Motors, NDS Eco Motors itp.
ii. Silnik BLDC typu In-runner:
W tym typie wirnik silnika znajduje się wewnątrz, a stojan na zewnątrz, jak konwencjonalne silniki. Silniki te wymagają zewnętrznego układu przekładniowego do przenoszenia mocy na koła, z tego powodu konfiguracja z biegiem biegowym jest mało zajmująca w porównaniu z konfiguracją z biegiem wewnętrznym. Wielu producentów pojazdów trójkołowych, takich jak Goenka Electric Motors, Speego Vehicles, Kinetic Green, Volta Automotive używa silników BLDC. Producenci skuterów o niskiej i średniej wydajności również używają silników BLDC do napędu.
Z tych powodów jest powszechnie preferowanym silnikiem do zastosowań w pojazdach elektrycznych. Główną wadą jest wysoki koszt związany z magnesami trwałymi. Przeciążenie silnika powyżej określonej granicy skraca żywotność magnesów trwałych z powodu warunków termicznych.
3. Silnik synchroniczny z magnesami trwałymi (PMSM)
Ten silnik jest również podobny do silnika BLDC, który ma magnesy trwałe na wirniku. Podobnie jak silniki BLDC, silniki te mają również właściwości trakcyjne, takie jak wysoka gęstość mocy i wysoka wydajność. Różnica polega na tym, że PMSM ma sinusoidalną tylną EMF, podczas gdy BLDC ma trapezoidalną tylną EMF. Silniki synchroniczne z magnesami trwałymi są dostępne dla wyższych mocy znamionowych. PMSM to najlepszy wybór do zastosowań o wysokiej wydajności, takich jak samochody, autobusy. Pomimo wysokich kosztów, PMSM zapewnia silną konkurencję dla silników indukcyjnych ze względu na zwiększoną wydajność niż te ostatnie. PMSM jest również droższy niż silniki BLDC. Większość producentów samochodów stosuje silniki PMSM w swoich pojazdach hybrydowych i elektrycznych. Na przykład Toyota Prius, Chevrolet Bolt EV, Ford Focus Electric, zero motocykli S / SR, Nissan Leaf, Hinda Accord, BMW i3 itp. Używają silnika PMSM do napędu.
4. Silniki indukcyjne trójfazowe AC
Te silniki indukcyjne nie posiadają wysoką toczek wyjściową jak silniki serii DC pod stałym napięciem i stałej częstotliwości pracy. Ale tę cechę można zmienić za pomocą różnych technik kontroli, takich jak metody FOC lub v / f. Dzięki zastosowaniu tych metod sterowania maksymalny moment obrotowy jest udostępniany przy rozruchu silnika, który jest odpowiedni do zastosowań trakcyjnych. Silniki indukcyjne klatkowe mają długą żywotność ze względu na mniejszą konserwację. Silniki indukcyjne mogą być zaprojektowane z wydajnością 92-95%. Wadą silnika indukcyjnego jest to, że wymaga skomplikowanego obwodu inwertera i sterowania silnika jest trudny.
W silnikach z magnesami trwałymi magnesy przyczyniają się do gęstości strumienia B. Dlatego regulacja wartości B w silnikach indukcyjnych jest łatwa w porównaniu z silnikami z magnesami trwałymi. Dzieje się tak, ponieważ w silnikach indukcyjnych wartość B można regulować, zmieniając napięcie i częstotliwość (V / f) w oparciu o wymagania dotyczące momentu obrotowego. Pomaga to w zmniejszaniu strat, co z kolei poprawia wydajność.
Tesla Model S jest najlepszym przykładem potwierdzającym wysoką wydajność silników indukcyjnych w porównaniu z ich odpowiednikami. Decydując się na silniki indukcyjne, Tesla mógł chcieć wyeliminować zależność od magnesów trwałych. Nawet Mahindra Reva e2o wykorzystuje do napędu trójfazowy silnik indukcyjny.Główni producenci samochodów, tacy jak silniki TATA, zaplanowali stosowanie silników indukcyjnych w swoich samochodach i autobusach. Producent jednośladów TVS Motors wprowadzi na rynek skuter elektryczny, który do napędu wykorzystuje silnik indukcyjny. Silniki indukcyjne są preferowanym wyborem dla pojazdów elektrycznych zorientowanych na osiągi ze względu na niski koszt. Inną zaletą jest to, że może wytrzymać trudne warunki środowiskowe. Ze względu na te zalety koleje indyjskie zaczęły zastępować silniki prądu stałego silnikami indukcyjnymi prądu przemiennego.
5. Przełączane silniki reluktancyjne (SRM)
Silniki z przełączaną reluktancją to kategoria silników o zmiennej reluktancji o podwójnej wartości obecności. Silniki Switched Reluctance są proste w konstrukcji i wytrzymałe. Wirnik SRM to kawałek laminowanej stali bez uzwojeń ani magnesów trwałych. Zmniejsza to bezwładność wirnika, co pomaga w dużym przyspieszeniu. Solidny charakter SRM sprawia, że nadaje się on do zastosowań z dużą prędkością. SRM oferuje również wysoką gęstość mocy, która jest niektórymi wymaganymi cechami pojazdów elektrycznych. Ponieważ generowane ciepło jest głównie ograniczone do stojana, łatwiej jest schłodzić silnik. Największą wadą SRM jest złożoność w kontroli i zwiększenie obwodu przełączającego. Ma również pewne problemy z hałasem. Gdy SRM wejdzie na rynek komercyjny, może w przyszłości zastąpić silniki PMSM i indukcyjne.
Spostrzeżenia dotyczące wyboru odpowiedniego silnika do Twojego pojazdu elektrycznego
Do doboru odpowiednich silników pojazdów elektrycznychnależy najpierw wymienić wymagania dotyczące osiągów, które musi spełniać pojazd, warunki eksploatacji i koszty z tym związane. Na przykład w pojazdach gokartowych i dwukołowych, które wymagają mniejszych osiągów (przeważnie mniej niż 3 kW) przy niskich kosztach, dobrze jest stosować silniki BLDC Hub. W przypadku pojazdów trójkołowych i jednośladów dobrze jest również wybrać silniki BLDC z przekładnią zewnętrzną lub bez. W przypadku zastosowań wymagających dużej mocy, takich jak wydajne jednoślady, samochody, autobusy, ciężarówki, idealnym wyborem byłyby silniki PMSM lub indukcyjne. Gdy synchroniczny silnik reluktancyjny i przełączany silnik reluktancyjny są opłacalne jako silniki PMSM lub indukcyjne, można mieć więcej opcji typów silników do zastosowań w pojazdach elektrycznych.