Bir elektrikli araç uygulaması için bir çekiş motoru seçimini çevreleyen teknik değişimler hakkında sorular soruyorsunuz. Tüm tasarım esnafını tanımlamak, burada makul olarak özetlenebilecek olanın çok ötesindedir, ancak böyle bir uygulama için öne çıkan tasarım değişimlerinin ana hatlarını çizeceğim.
Kimyasal olarak depolanabilen (yani bir bataryada) enerji miktarı oldukça sınırlı olduğundan, hemen hemen tüm elektrikli araçlar akılda verimlilik ile tasarlanmıştır. Otomotiv uygulamaları için çoğu transit uygulama çekiş motoru 60kW ve 300kW tepe gücü arasında değişmektedir. Ohms yasası kablolardaki, motor sargılarındaki ve akü bağlantılarındaki güç kayıplarının P = I 2 R olduğunu gösterir. Böylece akımı yarıya düşürmek direnç kayıplarını 4 kat azaltır. Sonuç olarak, çoğu otomotiv uygulaması 288 ve 360V nom arasında nominal bir DC bağlantı voltajında çalışır (bu voltaj seçiminin de başka nedenleri vardır, ancak kayıplara odaklanalım). Besleme gerilimi, bu tartışmayla ilgilidir, çünkü Fırça DC gibi bazı motorlar komütatör ark nedeniyle besleme gerilimi üzerinde pratik üst sınırlara sahiptir.
Anahtarlamalı / değişken isteksizlik gibi daha egzotik motor teknolojilerini yok sayarak, otomotiv uygulamalarında kullanılan üç ana elektrik motoru kategorisi vardır:
Fırça DC motor : mekanik olarak değiştirilmiş, torku kontrol etmek için sadece basit bir DC 'kıyıcı' gerekli. Brush DC motorları kalıcı mıknatıslara sahip olabilirken, çekiş uygulamaları için mıknatısların boyutu onları maliyet engelleyici kılar. Sonuç olarak, çoğu DC çekiş motoru seri veya şönt sargılıdır. Böyle bir yapılandırmada, stator ve rotor üzerinde sargılar vardır.
Fırçasız DC motor (BLDC): invertör ile elektronik olarak komuta edilmiş, rotorda sabit mıknatıslar, stator sargılarında.
Asenkron motor : İnvertör, indüksiyon rotoru, stator sargılarıyla elektronik olarak komuta edilir.
Aşağıda, üç motor teknolojisi arasındaki değişimlerle ilgili bazı genellemeler yer almaktadır. Bu parametrelere meydan okuyacak birçok nokta örneği var; hedefim yalnızca bu tür bir uygulama için nominal değerleri göz önünde bulunduracağımı paylaşmaktır.
- Verimlilik:
Fırça DC: Motor: ~% 80, DC kontrolör: ~% 94 (pasif geri dönüş), NET =% 75
BLDC: ~% 93, invertör: ~% 97 (senkronize geri dönüş veya histeretik kontrol), NET =% 90
İndüksiyon: ~% 91: invertör:% 97 (senkronize geri dönüş veya histeretik kontrol), NET =% 88
- Aşınma / Servis:
Fırça DC: Aşınmaya maruz kalan fırçalar; periyodik değiştirme gerektirir. Rulmanlar.
BLDC: Rulmanlar (kullanım ömrü)
İndüksiyon: Rulmanlar (kullanım ömrü)
- frekans da dahil olmak üzere spesifik maliyet (kW başına maliyeti),
fırça DC: - Düşük kontrol ünitesi ile, genel olarak daha ucuzdur
: BLDC yüksek güç daimi mıknatıslar çok pahalı - Yüksek
: İndüksiyon inverterler ücret, ancak motor ucuz - Orta
- Isı reddetme
Fırçası DC: Rotordaki sargılar, yüksek güçlü motorlarla zorlanan hem rotordan hem de komütatörden ısının çıkmasını sağlar.
BLDC: Stator üzerindeki sargılar, ısı reddini basitleştirir. Rotordaki mıknatıslar düşük-orta şiddette indüksiyonlu ısıtmaya sahiptir.
İndüksiyon: Stator sargılar stator ısı reddini basitleştirir. Rotordaki indüklenen akımlar, yüksek güçlü uygulamalarda (su ile sıçrayan, içeri ve dışarı) yağ soğutmasını gerektirebilir.
- Tork / hız davranışı
Fırça DC: Teorik olarak sonsuz sıfır hız torku, tork artan hızda düşer. Brush DC otomotiv uygulamaları genel olarak tam otomotiv sınıfı ve en yüksek hız aralığını kapsayan 3-4 vites oranı gerektirir. Lastikleri durdurabilen (ancak 65 MPH'ye ulaşmak için mücadele eden) birkaç yıl boyunca 24kW DC motorlu bir EV sürdüm.
BLDC: Temel hıza kadar sabit tork, maksimum hıza kadar sabit güç. Otomotiv uygulamaları tek oranlı şanzımanla uygulanabilir.
İndüksiyon: Temel hıza kadar sabit tork, maksimum hıza kadar sabit güç. Otomotiv uygulamaları tek oranlı şanzımanla uygulanabilir. Akım uygulamasından sonra torkun kurulması için yüzlerce ms sürebilir
- Çeşitli:
Fırça DC: Yüksek voltajlarda komütatör ark sorunlu olabilir. Brush DC motorlar golf arabası ve forklift (24V veya 48V) uygulamalarında kanonik olarak kullanılır, bununla birlikte daha yeni modeller daha yüksek verimlilik nedeniyle indüksiyonludur. Rejeneratif frenleme zordur ve daha karmaşık bir hız kontrol cihazı gerektirir.
BLDC: Mıknatıs maliyeti ve montaj zorlukları (mıknatıslar ÇOK güçlüdür), BLDC motorlarını düşük güç uygulamaları için uygun kılar (iki Prius motoru / jeneratörü gibi). Rejeneratif frenleme esasen ücretsiz geliyor.
İndüksiyon: Motor yapmak nispeten ucuz ve otomotiv uygulamaları için güç elektroniği son 20 yılda önemli ölçüde fiyatlarda düştü. Rejeneratif frenleme esasen ücretsiz geliyor.
Yine, bu sadece motor seçimi için kullanılan birincil tasarım sürücülerinden bazılarının çok üst düzey bir özetidir. Gerçek uygulamaya göre çok daha fazla çeşitlilik gösterme eğiliminde olduğum için kasıtlı olarak belirli bir gücü ve belirli bir torku atladım.