Arten von Motoren, die in Elektrofahrzeugen verwendet werden

Elektrofahrzeuge sind nichts Neues auf dieser Welt, aber der technologische Fortschritt und die zunehmende Sorge um die Kontrolle der Umweltverschmutzung haben ihr ein Zeichen für die künftige Mobilität gegeben. Das Kernelement des Elektrofahrzeugs ist neben den Elektrofahrzeugbatterien, die die Verbrennungsmotoren ersetzen, ein Elektromotor. Die rasante Entwicklung auf dem Gebiet der Leistungselektronik und der Steuerungstechniken hat einen Raum für verschiedene Arten von Elektromotoren geschaffen, die in Elektrofahrzeugen verwendet werden können. Die für Automobilanwendungen verwendeten Elektromotoren sollten Eigenschaften wie hohes Anlaufdrehmoment, hohe Leistungsdichte, guter Wirkungsgrad usw. aufweisen.

Verschiedene Arten von Elektromotoren, die in Elektrofahrzeugen verwendet werden

Motor der DC-Serie
Bürstenloser Gleichstrommotor
Permanentmagnet-Synchronmotor (PMSM)
Dreiphasen-Wechselstrom-Induktionsmotoren
Geschaltete Reluktanzmotoren (SRM)

1. Motor der DC-Serie

Das hohe Anlaufdrehmoment des Motors der DC-Serie macht ihn zu einer geeigneten Option für Traktionsanwendungen. Es war der am weitesten verbreitete Motor für Traktionsanwendungen in den frühen 1900er Jahren. Die Vorteile dieses Motors sind eine einfache Drehzahlregelung und er kann auch einem plötzlichen Anstieg der Last standhalten. All diese Eigenschaften machen es zu einem idealen Traktionsmotor. Der Hauptnachteil des Motors der DC-Serie ist die hohe Wartung aufgrund von Bürsten und Kommutatoren. Diese Motoren werden in indischen Eisenbahnen eingesetzt. Dieser Motor fällt unter die Kategorie der DC-Bürstenmotoren.

2. Bürstenlose Gleichstrommotoren

Es ähnelt Gleichstrommotoren mit Permanentmagneten. Es wird als bürstenlos bezeichnet, da es keine Kommutator- und Bürstenanordnung aufweist. Die Kommutierung erfolgt elektronisch in diesem Motor, da diese BLDC-Motoren wartungsfrei sind. BLDC-Motoren haben Traktionseigenschaften wie ein hohes Anlaufdrehmoment, einen hohen Wirkungsgrad um 95-98% usw. BLDC-Motoren eignen sich für Konstruktionsansätze mit hoher Leistungsdichte. Die BLDC-Motoren sind aufgrund ihrer Traktionseigenschaften die am meisten bevorzugten Motoren für die Anwendung in Elektrofahrzeugen. Sie können mehr über BLDC-Motoren erfahren, indem Sie sie mit normalen Bürstenmotoren vergleichen.

BLDC-Motoren haben ferner zwei Typen:

ich. BLDC-Motor vom Typ Outrunner:

Bei diesem Typ ist der Rotor des Motors außen und der Stator innen vorhanden. Es wird auch als Nabenmotor bezeichnet, da das Rad direkt mit dem Außenrotor verbunden ist. Dieser Motortyp erfordert kein externes Getriebesystem. In einigen Fällen verfügt der Motor selbst über eingebaute Planetenräder. Dieser Motor macht das gesamte Fahrzeug weniger sperrig, da kein Getriebesystem erforderlich ist. Außerdem entfällt der Platzbedarf für die Montage des Motors. Es gibt eine Einschränkung der Motorabmessungen, die die Leistungsabgabe in der In-Runner-Konfiguration begrenzt. Dieser Motor wird von Elektrofahrradherstellern wie Hullikal, Tronx, Spero, Light-Speed-Fahrrädern usw. sehr bevorzugt. Er wird auch von Zweiradherstellern wie 22 Motors, NDS Eco Motors usw. verwendet.

ii. In-Runner-Typ BLDC-Motor:

Bei diesem Typ ist der Rotor des Motors innen vorhanden und der Stator ist außen wie bei herkömmlichen Motoren. Diese Motoren benötigen ein externes Getriebesystem, um die Kraft auf die Räder zu übertragen. Aus diesem Grund ist die Outrunner-Konfiguration im Vergleich zur In-Runner-Konfiguration wenig sperrig. Viele Dreiradhersteller wie Goenka-Elektromotoren, Speego-Fahrzeuge, Kinetic Green und Volta Automotive verwenden BLDC-Motoren. Hersteller von Rollern mit niedriger und mittlerer Leistung verwenden auch BLDC-Motoren für den Antrieb.

Aus diesen Gründen ist es ein weit verbreiteter Motor für die Anwendung in Elektrofahrzeugen. Der Hauptnachteil sind die hohen Kosten aufgrund von Permanentmagneten. Eine Überlastung des Motors über einen bestimmten Grenzwert hinaus verringert die Lebensdauer von Permanentmagneten aufgrund thermischer Bedingungen.

3. Permanentmagnet-Synchronmotor (PMSM)

Dieser Motor ähnelt auch dem BLDC-Motor mit Permanentmagneten am Rotor. Ähnlich wie BLDC-Motoren weisen diese Motoren auch Traktionseigenschaften wie hohe Leistungsdichte und hohen Wirkungsgrad auf. Der Unterschied besteht darin, dass PMSM eine sinusförmige Gegen-EMK aufweist, während BLDC eine trapezförmige Gegen-EMK aufweist. Permanentmagnet-Synchronmotoren sind für höhere Nennleistungen erhältlich. PMSM ist die beste Wahl für Hochleistungsanwendungen wie Autos, Busse. Trotz der hohen Kosten bietet PMSM Induktionsmotoren aufgrund des höheren Wirkungsgrads als letztere einen harten Wettbewerb. PMSM ist auch teurer als BLDC-Motoren. Die meisten Automobilhersteller verwenden PMSM-Motoren für ihre Hybrid- und Elektrofahrzeuge. Zum Beispiel verwenden Toyota Prius, Chevrolet Bolt EV, Ford Focus Electric, Nullmotorräder S / SR, Nissan Leaf, Hinda Accord, BMW i3 usw. einen PMSM-Motor für den Antrieb.

4. Dreiphasen-Wechselstrom-Induktionsmotoren

Die Induktionsmotoren haben kein Hochstartmoment wie Gleichstrommotoren bei Betrieb mit fester Spannung und fester Frequenz. Diese Eigenschaft kann jedoch durch Verwendung verschiedener Steuerungstechniken wie FOC- oder V / F-Methoden geändert werden. Durch die Verwendung dieser Steuermethoden wird beim Starten des Motors das maximale Drehmoment zur Verfügung gestellt, das für die Traktionsanwendung geeignet ist. Käfigläufermotoren haben aufgrund geringerer Wartung eine lange Lebensdauer. Induktionsmotoren können bis zu einem Wirkungsgrad von 92-95% ausgelegt werden. Der Nachteil eines Induktionsmotors besteht darin, dass er eine komplexe Umrichterschaltung erfordert und die Steuerung des Motors schwierig ist.

Bei Permanentmagnetmotoren tragen die Magnete zur Flussdichte B bei. Daher ist das Einstellen des Werts von B bei Induktionsmotoren im Vergleich zu Permanentmagnetmotoren einfach. Dies liegt daran, dass bei Induktionsmotoren der Wert von B durch Variieren der Spannung und Frequenz (V / f) basierend auf den Drehmomentanforderungen eingestellt werden kann. Dies hilft bei der Reduzierung der Verluste, was wiederum die Effizienz verbessert.

Das Tesla Model S ist das beste Beispiel für die Leistungsfähigkeit von Induktionsmotoren im Vergleich zu ihren Gegenstücken. Mit der Entscheidung für Induktionsmotoren wollte Tesla möglicherweise die Abhängigkeit von Permanentmagneten beseitigen. Sogar Mahindra Reva e2o verwendet einen dreiphasigen Induktionsmotor für seinen Antrieb.Große Automobilhersteller wie TATA-Motoren haben geplant, Induktionsmotoren in ihren Autos und Bussen einzusetzen. Der Zweiradhersteller TVS Motors bringt einen Elektroroller auf den Markt, dessen Antrieb einen Induktionsmotor verwendet. Induktionsmotoren sind aufgrund ihrer günstigen Kosten die bevorzugte Wahl für leistungsorientierte Elektrofahrzeuge. Der andere Vorteil ist, dass es rauen Umgebungsbedingungen standhält. Aufgrund dieser Vorteile hat die indische Eisenbahn begonnen, ihre Gleichstrommotoren durch Wechselstrom-Induktionsmotoren zu ersetzen.

5. Geschaltete Reluktanzmotoren (SRM)

Geschaltete Reluktanzmotoren sind eine Kategorie von Motoren mit variabler Reluktanz und doppelter Ausprägung. Geschaltete Reluktanzmotoren sind einfach aufgebaut und robust. Der Rotor des SRM ist ein Stück laminierter Stahl ohne Wicklungen oder Permanentmagnete. Dies verringert die Trägheit des Rotors, was zu einer hohen Beschleunigung beiträgt. Die Robustheit von SRM macht es für die Hochgeschwindigkeitsanwendung geeignet. SRM bietet auch eine hohe Leistungsdichte, die einige der erforderlichen Eigenschaften von Elektrofahrzeugen sind. Da die erzeugte Wärme meist auf den Stator beschränkt ist, ist es einfacher, den Motor zu kühlen. Der größte Nachteil des SRM ist die Komplexität der Steuerung und die Zunahme des Schaltkreises. Es hat auch einige Lärmprobleme. Sobald SRM auf den kommerziellen Markt kommt, kann es künftig die PMSM- und Induktionsmotoren ersetzen.

Einblicke in die Auswahl des richtigen Motors für Ihren EV

Zur Auswahl der geeigneten ElektrofahrzeugmotorenZunächst müssen die Anforderungen an die Leistung, die das Fahrzeug erfüllen muss, die Betriebsbedingungen und die damit verbundenen Kosten aufgeführt werden. Zum Beispiel ist es für Go-Kart-Fahrzeug- und Zweiradanwendungen, die weniger Leistung (meist weniger als 3 kW) bei geringen Kosten erfordern, gut, BLDC-Hub-Motoren zu verwenden. Für Dreiräder und Zweiräder ist es auch gut, BLDC-Motoren mit oder ohne externes Getriebe zu wählen. Für Hochleistungsanwendungen wie leistungsstarke Zweiräder, Autos, Busse und Lastwagen sind PMSM- oder Induktionsmotoren die ideale Motorwahl. Sobald der synchrone Reluktanzmotor und der geschaltete Reluktanzmotor als PMSM- oder Induktionsmotoren kostengünstig sind, kann man mehr Optionen für Motortypen für die Anwendung in Elektrofahrzeugen haben.