Tipus de motors utilitzats en vehicles elèctrics

Els vehicles elèctrics no són una novetat en aquest món, però amb l’avanç tecnològic i la creixent preocupació pel control de la contaminació li ha donat una etiqueta de mobilitat futura. L’element principal de l’EV, a part de les bateries de vehicles elèctrics, que substitueix els motors de combustió interna és un motor elèctric. El ràpid desenvolupament en el camp de l'electrònica de potència i les tècniques de control ha creat un espai per a la utilització de diversos tipus de motors elèctrics en vehicles elèctrics. Els motors elèctrics que s’utilitzen per a aplicacions automotrius haurien de tenir característiques com ara parell d’arrencada elevat, densitat de potència elevada, bona eficiència, etc.

Diversos tipus de motors elèctrics utilitzats en vehicles elèctrics

Motor de la sèrie DC
Motor de corrent continu sense escombretes
Motor síncron d'imant permanent (PMSM)
Motors d’inducció de corrent altern trifàsics
Motors de reluctància commutats (SRM)

1. Motor de la sèrie DC

L'elevat parell d'arrencada del motor de la sèrie DC el converteix en una opció adequada per a aplicacions de tracció. Va ser el motor més utilitzat per a l’aplicació de tracció a principis de la dècada de 1900. Els avantatges d’aquest motor són el control de velocitat fàcil i també pot suportar un augment sobtat de la càrrega. Totes aquestes característiques el converteixen en un motor de tracció ideal. El principal inconvenient del motor de la sèrie DC és el manteniment elevat a causa de raspalls i commutadors. Aquests motors s’utilitzen als ferrocarrils de l’Índia. Aquest motor pertany a la categoria de motors raspallats de corrent continu.

2. Motors de corrent continu sense escombretes

És similar als motors de corrent continu amb imants permanents. Es diu brushless perquè no disposa del commutador i la disposició del pinzell. La commutació es fa electrònicament en aquest motor perquè els motors BLDC no requereixen manteniment. Els motors BLDC tenen característiques de tracció com ara un parell d’arrencada elevat, una alta eficiència al voltant del 95-98%, etc. Els motors BLDC són adequats per al disseny d’alta densitat de potència. Els motors BLDC són els motors més preferits per a l’aplicació de vehicles elèctrics per les seves característiques de tracció. Podeu obtenir més informació sobre els motors BLDC comparant-los amb un motor raspallat normal.

Els motors BLDC també tenen dos tipus:

jo. Motor BLDC tipus out-runner:

En aquest tipus, el rotor del motor és present a l'exterior i l'estator a l'interior. També s’anomena motors Hub perquè la roda està connectada directament al rotor exterior. Aquest tipus de motors no requereixen un sistema d'engranatges externs. En alguns casos, el propi motor té engranatges planetaris incorporats. Aquest motor fa que el vehicle general sigui menys voluminós, ja que no requereix cap sistema d’engranatges. També elimina l'espai necessari per muntar el motor. Hi ha una restricció a les dimensions del motor que limita la potència de sortida en la configuració del corredor. Aquest motor és àmpliament preferit pels fabricants de cicles elèctrics com Hullikal, Tronx, Spero, bicicletes de velocitat lleugera, etc. També l’utilitzen fabricants de dues rodes com 22 motors, NDS Eco Motors, etc.

ii. Motor BLDC tipus corredor:

En aquest tipus, el rotor del motor és present a l'interior i l'estator està fora com els motors convencionals. Aquests motors requereixen un sistema de transmissió extern per transferir la potència a les rodes, a causa d’això la configuració del corredor exterior és poc voluminosa en comparació amb la configuració del corredor. Molts fabricants de tres rodes com Goenka Electric Motors, Speego Vehicles, Kinetic Green i Volta Automotive utilitzen motors BLDC. Els fabricants d’escúters de baix i mitjà rendiment també utilitzen motors BLDC per a la propulsió.

És per aquestes raons que és un motor molt preferit per a l'aplicació de vehicles elèctrics. El principal inconvenient és l’elevat cost degut als imants permanents. La sobrecàrrega del motor més enllà d’un cert límit redueix la vida dels imants permanents a causa de les condicions tèrmiques.

3. Motor síncron d'imant permanent (PMSM)

Aquest motor també és similar al motor BLDC que té imants permanents al rotor. De manera similar als motors BLDC, aquests motors també tenen característiques de tracció com l’alta densitat de potència i l’alta eficiència. La diferència és que PMSM té CEM posterior sinusoidal mentre que BLDC té CEM posterior trapezoïdal. Els motors síncrons d’imant permanent estan disponibles per obtenir potències superiors. PMSM és la millor opció per a aplicacions d’alt rendiment com ara cotxes i autobusos. Tot i l’elevat cost, PMSM proporciona una forta competència als motors d’inducció a causa de l’eficiència augmentada que els darrers. El PMSM també és més costós que els motors BLDC. La majoria dels fabricants d’automòbils utilitzen motors PMSM per als seus vehicles elèctrics i híbrids. Per exemple, Toyota Prius, Chevrolet Bolt EV, Ford Focus Electric, zero motocicletes S / SR, Nissan Leaf, Hinda Accord, BMW i3, etc. utilitzen motor PMSM per a la propulsió.

4. Motors d’inducció de corrent altern trifàsics

Els motors d’inducció no tenen una toque d’arrencada elevada com els motors de la sèrie DC en funcionament de tensió fixa i freqüència fixa. Però aquesta característica es pot alterar mitjançant l'ús de diverses tècniques de control com mètodes FOC o v / f. Mitjançant l’ús d’aquests mètodes de control, es proporciona el parell màxim a l’arrencada del motor adequat per a l’aplicació de tracció. Els motors d’inducció de gàbies d’esquirol tenen una llarga vida a causa d’un manteniment menor. Els motors d’inducció es poden dissenyar fins a una eficiència del 92-95%. L’ inconvenient d’un motor d’inducció és que requereix un circuit inversor complex i el control del motor és difícil.

En els motors d’imant permanent, els imants contribueixen a la densitat de flux B. Per tant, ajustar el valor de B en motors d’inducció és fàcil en comparació amb els motors d’imant permanent. Es deu al fet que als motors d’inducció es pot ajustar el valor de B variant la tensió i la freqüència (V / f) en funció dels requisits de parell. Això ajuda a reduir les pèrdues, que al seu torn milloren l'eficiència.

Tesla Model S és el millor exemple per demostrar la capacitat d’alt rendiment dels motors d’ inducció en comparació amb els seus homòlegs. En optar per motors d’inducció, Tesla podria haver volgut eliminar la dependència dels imants permanents. Fins i tot Mahindra Reva e2o utilitza un motor d’inducció trifàsic per a la seva propulsió.Els principals fabricants d'automòbils com els motors TATA han previst utilitzar motors d'inducció als seus cotxes i autobusos. Els fabricants de motors de dues rodes TVS llançaran un patinet elèctric que utilitza motor d’inducció per a la seva propulsió. Els motors d’inducció són l’opció preferida per als vehicles elèctrics orientats al rendiment a causa del seu cost econòmic. L’altre avantatge és que pot suportar condicions ambientals resistents. A causa d'aquests avantatges, els ferrocarrils indis han començat a substituir els seus motors de corrent continu per motors d'inducció de corrent altern.

5. Motors de reluctància commutats (SRM)

Els motors de reluctància commutada són una categoria de motors de reluctància variable amb doble saliència. Els motors de reluctància commutada són de construcció senzilla i robustos. El rotor del SRM és una peça d’acer laminat sense bobinatges ni imants permanents. Això fa que la inèrcia del rotor sigui menor, cosa que ajuda a una acceleració elevada. La naturalesa robusta de SRM el fa adequat per a aplicacions d’alta velocitat. SRM també ofereix una alta densitat de potència que són algunes de les característiques necessàries dels vehicles elèctrics. Com que la calor generada es limita majoritàriament a l’estator, és més fàcil refredar el motor. L’ inconvenient més gran de l’SRM és la complexitat del control i l’augment del circuit de commutació. També té alguns problemes de soroll. Un cop SRM entri al mercat comercial, pot substituir els motors PMSM i d’inducció en el futur.

Estadístiques per seleccionar el motor adequat per al vostre EV

Per seleccionar els motors de vehicles elèctrics adequats, primer s’ha d’enumerar els requisits de rendiment que ha de complir el vehicle, les condicions de funcionament i el cost associat. Per exemple, aplicacions de vehicles de karts i bicicletes que requereixen menys rendiment (majoritàriament de menys de 3 kW) a un cost baix, és bo anar amb motors BLDC Hub. Per a tres rodes i dues rodes, també és bo triar motors BLDC amb o sense un sistema d’engranatges extern. Per a aplicacions d’alta potència com les dues rodes de rendiment, els cotxes, els autobusos, els camions, l’elecció ideal del motor seria el PMSM o el motor d’inducció. Una vegada que el motor de reluctància síncrona i el motor de reluctància commutada es fan rendibles com a motors PMSM o d’inducció, es pot tenir més opcions de tipus de motor per a l’aplicació de vehicles elèctrics.