Các loại động cơ sử dụng trong xe điện

Xe điện không phải là một thứ gì đó mới mẻ đối với thế giới này, nhưng với sự tiến bộ của công nghệ và mối quan tâm gia tăng về việc kiểm soát ô nhiễm đã mang lại cho nó một nhãn hiệu về tính di động trong tương lai. Yếu tố cốt lõi của EV, ngoài Pin xe điện, thay thế cho động cơ đốt trong là một động cơ điện. Sự phát triển nhanh chóng trong lĩnh vực Điện tử công suất và kỹ thuật điều khiển đã tạo ra không gian cho các loại động cơ điện được sử dụng trong Xe điện. Động cơ điện được sử dụng cho các ứng dụng ô tô phải có các đặc điểm như mô-men xoắn khởi động cao, mật độ công suất cao, hiệu suất tốt, v.v.

Các loại Động cơ điện khác nhau được sử dụng trong Xe điện

Động cơ dòng DC
Động cơ DC không chổi than
Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSM)
Động cơ cảm ứng xoay chiều ba pha
Động cơ điện trở chuyển mạch (SRM)

1. Động cơ dòng DC

Khả năng mô-men xoắn khởi động cao của động cơ DC Series làm cho nó trở thành một lựa chọn phù hợp cho các ứng dụng kéo. Nó là động cơ được sử dụng rộng rãi nhất để ứng dụng sức kéo vào đầu những năm 1900. Ưu điểm của động cơ này là dễ dàng điều khiển tốc độ và nó cũng có thể chịu được tải trọng tăng đột ngột. Tất cả những đặc điểm này làm cho nó trở thành một động cơ có sức kéo lý tưởng. Hạn chế chính của động cơ dòng DC là bảo trì cao do chổi than và cổ góp. Những động cơ này được sử dụng trong đường sắt Ấn Độ. Động cơ này thuộc loại động cơ chải DC.

2. Động cơ DC không chổi than

Nó tương tự như động cơ DC với nam châm vĩnh cửu. Nó được gọi là không chổi than vì nó không có sự sắp xếp cổ góp và chổi than. Việc chuyển mạch được thực hiện bằng điện tử trong động cơ này vì động cơ BLDC này không cần bảo trì. Động cơ BLDC có các đặc tính về lực kéo như mô-men xoắn khởi động cao, hiệu suất cao khoảng 95-98%, v.v. Động cơ BLDC phù hợp với phương pháp thiết kế mật độ công suất cao. Động cơ BLDC là động cơ được ưu tiên nhất cho ứng dụng xe điện do đặc tính lực kéo của nó. Bạn có thể tìm hiểu thêm về động cơ BLDC bằng cách so sánh nó với động cơ chải thông thường.

Động cơ BLDC còn có hai loại:

Tôi. Động cơ BLDC loại Out-runner:

Trong loại này, rôto của động cơ nằm bên ngoài và stato có mặt bên trong. Nó còn được gọi là động cơ Hub vì bánh xe được kết nối trực tiếp với cánh quạt bên ngoài. Loại động cơ này không yêu cầu hệ thống bánh răng bên ngoài. Trong một số trường hợp, bản thân động cơ có các bánh răng hành tinh sẵn có. Động cơ này giúp tổng thể chiếc xe bớt cồng kềnh hơn vì nó không yêu cầu bất kỳ hệ thống bánh răng nào. Nó cũng giúp loại bỏ không gian cần thiết để lắp động cơ. Có một hạn chế về kích thước động cơ giới hạn công suất đầu ra trong cấu hình chạy trong. Động cơ này được ưa chuộng rộng rãi bởi các nhà sản xuất chu trình điện như Hullikal, Tronx, Spero, xe đạp tốc độ nhẹ,… Nó cũng được sử dụng bởi các nhà sản xuất xe hai bánh như 22 Motors, NDS Eco Motors, v.v.

ii. Động cơ BLDC loại In-runner:

Trong loại này, rôto của động cơ có bên trong và stato ở bên ngoài giống như các động cơ thông thường. Động cơ này yêu cầu một hệ thống truyền động bên ngoài để truyền sức mạnh đến các bánh xe, vì cấu hình chạy ngoài này hơi cồng kềnh khi so sánh với cấu hình chạy trong. Nhiều nhà sản xuất xe ba bánh như Goenka Electric Motors, Speego Vehicle, Kinetic Green, Volta Automotive sử dụng động cơ BLDC. Các nhà sản xuất xe tay ga hiệu suất thấp và trung bình cũng sử dụng động cơ BLDC để đẩy.

Đó là do những lý do này, động cơ được ưa chuộng rộng rãi cho ứng dụng xe điện. Hạn chế chính là giá thành cao do nam châm vĩnh cửu. Quá tải động cơ vượt quá một giới hạn nhất định làm giảm tuổi thọ của nam châm vĩnh cửu do các điều kiện nhiệt.

3. Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSM)

Động cơ này cũng tương tự như động cơ BLDC có nam châm vĩnh cửu trên rôto. Tương tự như động cơ BLDC, các động cơ này cũng có các đặc điểm về lực kéo như mật độ công suất cao và hiệu suất cao. Sự khác biệt là PMSM có EMF mặt sau hình sin trong khi BLDC có EMF mặt sau hình thang. Các động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu có sẵn để xếp hạng công suất cao hơn. PMSM là sự lựa chọn tốt nhất cho các ứng dụng hiệu suất cao như ô tô, xe buýt. Mặc dù chi phí cao, PMSM đang cung cấp sự cạnh tranh gay gắt cho động cơ cảm ứng do tăng hiệu suất hơn so với động cơ sau. PMSM cũng đắt hơn động cơ BLDC. Hầu hết các nhà sản xuất ô tô sử dụng động cơ PMSM cho xe hybrid và xe điện của họ. Ví dụ: Toyota Prius, Chevrolet Bolt EV, Ford Focus Electric, xe máy zero S / SR, Nissan Leaf, Hinda Accord, BMW i3, v.v. sử dụng động cơ PMSM để đẩy.

4. Động cơ cảm ứng xoay chiều ba pha

Các động cơ cảm ứng không có một toque bắt đầu cao như động cơ DC loạt dưới điện áp cố định và các hoạt động tần số cố định. Nhưng đặc tính này có thể được thay đổi bằng cách sử dụng các kỹ thuật điều khiển khác nhau như phương pháp FOC hoặc v / f. Bằng cách sử dụng các phương pháp điều khiển này, mô-men xoắn cực đại được tạo ra khi khởi động động cơ, phù hợp cho ứng dụng lực kéo. Động cơ cảm ứng lồng sóc có tuổi thọ cao do ít phải bảo dưỡng. Động cơ cảm ứng có thể được thiết kế với hiệu suất lên tới 92-95%. Các nhược điểm của một động cơ cảm ứng là nó đòi hỏi mạch biến tần phức tạp và điều khiển của động cơ là khó khăn.

Trong động cơ nam châm vĩnh cửu, các nam châm góp phần vào mật độ từ thông B. Do đó, việc điều chỉnh giá trị của B trong động cơ cảm ứng rất dễ dàng khi so sánh với động cơ nam châm vĩnh cửu. Đó là bởi vì trong động cơ cảm ứng, giá trị của B có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi điện áp và tần số (V / f) dựa trên yêu cầu về mô-men xoắn. Điều này giúp giảm tổn thất do đó cải thiện hiệu quả.

Tesla Model S là ví dụ tốt nhất để chứng minh khả năng hiệu suất cao của động cơ cảm ứng so với các đối tác của nó. Bằng cách chọn động cơ cảm ứng, Tesla có thể muốn loại bỏ sự phụ thuộc vào nam châm vĩnh cửu. Ngay cả Mahindra Reva e2o cũng sử dụng động cơ cảm ứng ba pha cho động cơ đẩy của nó.Các nhà sản xuất ô tô lớn như động cơ TATA đã lên kế hoạch sử dụng động cơ Cảm ứng trên ô tô và xe buýt của họ. Nhà sản xuất xe hai bánh TVS sẽ tung ra một chiếc xe tay ga điện sử dụng động cơ cảm ứng để đẩy. Động cơ cảm ứng là lựa chọn ưu tiên cho các loại xe điện hướng đến hiệu suất do giá thành rẻ. Ưu điểm khác là nó có thể chịu được các điều kiện môi trường khắc nghiệt. Do những ưu điểm này, đường sắt Ấn Độ đã bắt đầu thay thế động cơ DC bằng động cơ cảm ứng AC.

5. Động cơ điện trở chuyển mạch (SRM)

Động cơ điện trở chuyển mạch là một loại động cơ điện trở biến đổi với độ mặn kép. Động cơ điện trở chuyển mạch được cấu tạo đơn giản và mạnh mẽ. Rôto của SRM là một miếng thép dát mỏng không có cuộn dây hoặc nam châm vĩnh cửu trên đó. Điều này làm cho quán tính của rôto ít hơn, giúp tăng tốc cao. Bản chất mạnh mẽ của SRM làm cho nó phù hợp với các ứng dụng tốc độ cao. SRM cũng cung cấp mật độ công suất cao, đây là một số đặc điểm bắt buộc của Xe điện. Vì nhiệt sinh ra chủ yếu được giới hạn trong stato, nên việc làm mát động cơ sẽ dễ dàng hơn. Các nhược điểm lớn nhất của SRM là sự phức tạp trong kiểm soát và tăng trong mạch chuyển đổi. Nó cũng có một số vấn đề về tiếng ồn. Khi SRM tham gia vào thị trường thương mại, nó có thể thay thế PMSM và động cơ Cảm ứng trong tương lai.

Thông tin chi tiết để chọn động cơ phù hợp cho xe điện của bạn

Để chọn động cơ xe điện thích hợp, trước tiên người ta phải liệt kê các yêu cầu về hiệu suất mà chiếc xe phải đáp ứng, các điều kiện hoạt động và chi phí liên quan đến nó. Ví dụ, các ứng dụng xe go-kart và xe hai bánh yêu cầu hiệu suất thấp hơn (hầu hết là dưới 3 kW) với chi phí thấp, thì tốt hơn là nên sử dụng động cơ BLDC Hub. Đối với xe ba bánh và xe hai bánh, cũng nên chọn động cơ BLDC có hoặc không có hệ thống bánh răng bên ngoài. Đối với các ứng dụng công suất cao như xe hai bánh, ô tô, xe buýt, xe tải, lựa chọn động cơ lý tưởng sẽ là động cơ PMSM hoặc động cơ cảm ứng. Một khi động cơ điện trở đồng bộ và động cơ điện trở chuyển mạch được tạo ra hiệu quả về mặt chi phí như động cơ PMSM hoặc Động cơ cảm ứng, thì người ta có thể có nhiều lựa chọn hơn về loại động cơ cho ứng dụng xe điện.