סוגי מנועים המשמשים ברכבים חשמליים

כלי רכב חשמליים אינם דבר חדש בעולם הזה, אך עם ההתקדמות הטכנולוגית והדאגה המוגברת לשליטה בזיהום העניקו לו תג של ניידות עתידית. אלמנט הליבה של ה- EV, מלבד סוללות רכב חשמלי, המחליף את מנועי הבעירה הפנימית הוא מנוע חשמלי. ההתפתחות המהירה בתחום האלקטרוניקה החשמלית וטכניקות הבקרה יצרה מקום לסוגים שונים של מנועים חשמליים לשימוש ברכבים חשמליים. המנועים החשמליים המשמשים ליישומי רכב צריכים להיות בעלי מאפיינים כמו מומנט התחלתי גבוה, צפיפות הספק גבוהה, יעילות טובה וכו '.

סוגים שונים של מנועים חשמליים המשמשים ברכבים חשמליים

מנוע מסדרת DC
מנוע DC ללא מברשות
מנוע סינכרוני מגנטי קבוע (PMSM)
מנועי אינדוקציה לשלושה שלבים
מנועי רתיעה מחליפים (SRM)

1. מנוע מסדרת DC

יכולת מומנט התחלה גבוהה של המנוע מסדרת DC הופכת אותו לאופציה מתאימה ליישום מתיחה. זה היה המנוע הנפוץ ביותר ליישום גרירה בתחילת המאה העשרים. היתרונות של מנוע זה הם בקרת מהירות קלה והוא יכול גם לעמוד בעלייה פתאומית בעומס. כל המאפיינים הללו הופכים אותו למנוע מתיחה אידיאלי. החיסרון העיקרי של מנוע סדרת DC הוא תחזוקה גבוהה עקב מברשות וקומוטטורים. מנועים אלה משמשים ברכבות ההודיות. מנוע זה נכנס לקטגוריה של מנועים מוברשים DC.

2. מנועי DC ללא מברשות

זה דומה למנועי DC עם מגנטים קבועים. זה נקרא ללא מברשות מכיוון שאין בו הקומוטטור וסידור המברשות. ההסעה נעשית באופן אלקטרוני במנוע זה מכיוון שמנועי BLDC זה ללא תחזוקה. מנועי BLDC בעלי מאפייני מתיחה כמו מומנט התחלתי גבוה, יעילות גבוהה בסביבות 95-98% וכו 'מנועי BLDC מתאימים לגישה לעיצוב צפיפות הספק גבוהה. מנועי BLDC הם המנועים המועדפים ביותר ליישום הרכב החשמלי בשל מאפייני המשיכה שלו. תוכל ללמוד עוד על מנועי BLDC על ידי השוואתו למנוע מוברש רגיל.

מנועי BLDC כוללים עוד שני סוגים:

אני. מנוע BLDC מסוג מחוץ לרץ:

בסוג זה, הרוטור של המנוע נמצא בחוץ והסטטור נמצא בפנים. זה נקרא גם מנועי רכזת מכיוון שהגלגל מחובר ישירות לרוטור החיצוני. מנועים מסוג זה אינם דורשים מערכת הילוכים חיצונית. במקרים ספורים, המנוע עצמו כולל הילוכים פלנטריים מובנים. מנוע זה גורם לרכב הכללי להיות פחות מגושם מכיוון שהוא אינו דורש מערכת הילוכים כלשהי. זה גם מבטל את המקום הנדרש להתקנת המנוע. קיימת הגבלה על מידות המנוע המגבילה את תפוקת הכוח בתצורת הרץ. מנוע זה מועדף על ידי יצרני מחזורים חשמליים כמו Hullikal, Tronx, Spero, אופניים במהירות קלה וכו '. הוא משמש גם יצרני דו גלגלים כמו 22 Motors, NDS Eco Motors וכו'

ii. מנוע BLDC מסוג רץ:

בסוג זה, הרוטור של המנוע נמצא בפנים והסטטור נמצא בחוץ כמו מנועים קונבנציונליים. מנוע זה דורש מערכת העברה חיצונית בכדי להעביר את הכוח לגלגלים, מכיוון שהתצורה מחוץ לרץ מעט מגושמת בהשוואה לתצורה בתוך הרץ. יצרני תלת-גלגלים רבים כמו Goenka Electric Motors, Speego Vehicles, Kinetic Green, Volta Automotive משתמשים במנועי BLDC. יצרני קטנועים בעלי ביצועים נמוכים ובינוניים משתמשים גם במנועי BLDC להנעה.

מסיבות אלה הוא המנוע המועדף על יישום רכב חשמלי. החיסרון העיקרי הוא העלות הגבוהה בגלל מגנטים קבועים. עומס יתר על המנוע מעבר לגבול מסוים מצמצם את חיי המגנטים הקבועים בגלל תנאים תרמיים.

3. מנוע סינכרוני מגנטי קבוע (PMSM)

מנוע זה דומה גם למנוע BLDC שיש בו מגנטים קבועים על הרוטור. בדומה למנועי BLDC למנועים אלה יש גם מאפייני מתיחה כמו צפיפות הספק גבוהה ויעילות גבוהה. ההבדל הוא כי ל- PMSM יש EMF גב סינוסי ואילו ל- BLDC יש EMF בגב טרפז. מנועים סינכרוניים קבועים של מגנטים זמינים לדירוגי הספק גבוהים יותר. PMSM היא הבחירה הטובה ביותר ליישומים בעלי ביצועים גבוהים כמו מכוניות, אוטובוסים. למרות העלות הגבוהה, PMSM מספקת תחרות נוקשה למנועי אינדוקציה בשל יעילות מוגברת מאשר זו האחרונה. PMSM הוא גם יקר יותר ממנועי BLDC. רוב יצרני הרכב משתמשים במנועי PMSM לרכבים ההיברידיים והחשמליים שלהם. לדוגמא, טויוטה פריוס, שברולט בולט EV, פורד פוקוס אלקטריק, אפס אופנועי S / SR, ניסן ליף, הינדה אקורד, BMW i3 וכו 'משתמשים במנוע PMSM להנעה.

4. מנועי אינדוקציה AC לשלושה שלבים

מנועי האינדוקציה אין כובע החל גבוה כמו מנועי סדרת DC תחת מתח קבוע ותפעול בתדירות קבוע. אך ניתן לשנות מאפיין זה באמצעות טכניקות בקרה שונות כמו שיטות FOC או v / f. באמצעות שיטות בקרה אלה, המומנט המרבי זמין בתחילת המנוע המתאים ליישום משיכה. מנועי אינדוקציה של כלובי סנאי הם בעלי חיים ארוכים בגלל פחות תחזוקה. ניתן לתכנן מנועי אינדוקציה עד ליעילות של 92-95%. החסרון של מנוע אינדוקציה הוא שזה דורש מעגל מהפך מורכב ושליטת מנוע קשה.

במנועי מגנט קבועים המגנטים תורמים לצפיפות השטף B. לכן, התאמת הערך של B במנועי אינדוקציה קלה בהשוואה למנועי מגנט קבועים. הסיבה לכך היא שבמנועי אינדוקציה ניתן לכוונן את ערך B על ידי שינוי המתח והתדר (V / f) על פי דרישות המומנט. זה עוזר בהפחתת ההפסדים אשר בתורו משפר את היעילות.

דגם S של טסלה הוא הדוגמה הטובה ביותר להוכחת יכולת ביצועים גבוהה של מנועי אינדוקציה בהשוואה לעמיתיו. על ידי בחירה במנועי אינדוקציה, טסלה אולי הייתה רוצה לחסל את התלות במגנטים קבועים. אפילו Mahindra Reva e2o משתמש במנוע אינדוקציה תלת פאזי להנעתו.יצרני רכב גדולים כמו מנועי TATA תכננו להשתמש במנועי אינדוקציה במכוניות ובאוטובוסים שלהם. יצרנית הדו-גלגלי מנועי TVS תשיק קטנוע חשמלי המשתמש במנוע אינדוקציה להנעתו. מנועי אינדוקציה הם הבחירה המועדפת על רכבים חשמליים מונחי ביצועים בשל עלותם הזולה. היתרון הנוסף הוא שהוא יכול לעמוד בתנאי סביבה קשים. בשל יתרונות אלה, הרכבות ההודיות החלו להחליף את מנועי DC שלה במנועי אינדוקציה AC.

5. מנועי רתיעה מחליפים (SRM)

מנועי רתידות מחליפים היא קטגוריה של מנוע רתיעה משתנה בעל חשיבות כפולה. מנועי רתיעה מחליפים הם פשוטים בבנייה וחזקים. הרוטור של ה- SRM הוא פיסת פלדה למינציה ללא פיתולים או מגנטים קבועים. זה מקטין את האינרציה של הרוטור מה שעוזר בתאוצה גבוהה. האופי החזק של SRM הופך אותו למתאים ליישום במהירות גבוהה. SRM מציע גם צפיפות הספק גבוהה שהם כמה מאפיינים נדרשים של כלי רכב חשמליים. מכיוון שהחום שנוצר מוגבל בעיקר לסטטור, קל יותר לקרר את המנוע. החסרון הגדול ביותר של SRM הוא מורכבות בשליטה ולהגדיל במעגל המיתוג. יש לו גם כמה בעיות רעש. לאחר כניסת SRM לשוק המסחרי, הוא יכול להחליף את מנועי ה- PMSM ואת האינדוקציה בעתיד.

תובנות לבחירת המנוע המתאים לאוטו שלך

לבחירת מנועי הרכב החשמלי המתאים, יש לרשום תחילה את דרישות הביצועים שעליהם הרכב צריך לעמוד, את תנאי ההפעלה והעלות הנלוות לכך. לדוגמא, יישומי רכב קארט דו-גלגלי שדורשים פחות ביצועים (בעיקר פחות מ -3 קילוואט) בעלות נמוכה, טוב ללכת עם מנועי BLDC Hub. לשלושה גלגלים ודו גלגלים, טוב גם לבחור במנועי BLDC עם או בלי מערכת הילוכים חיצונית. עבור יישומי הספק גבוה כמו דו-גלגלי ביצועים, מכוניות, אוטובוסים, משאיות, הבחירה המוטורית האידיאלית תהיה מנועי PMSM או אינדוקציה. ברגע שמנוע הרתיעה הסינכרוני ומנוע הסרבנות המופעל הופכים לחסכוניים כמו מנועי PMSM או אינדוקציה, ניתן לקבל אפשרויות רבות יותר של סוגי מנוע ליישום רכב חשמלי.