Типы двигателей, используемых в электромобилях, и будущие тенденции • EVreporter

Двигатель является источником энергии для электромобиля. Он определяет максимальную скорость, ускорение, способность преодолевать подъемы, энергопотребление и характеристики автомобиля. В этой статье,Гурушаран Диллон (директор по электронной мобильности компании Customized Energy Solutions)объясняет характеристики и основные компоненты различных типов двигателей, используемых в электромобилях.

Три важных момента, которые следует учитывать при окончательном выборе электродвигателя:

Вес транспортного средства, перегрузка и аэродинамика помогают определить скорость, крутящий момент и требования к мощности электродвигателя.

В цикле вождения учитываются различные факторы, такие как плотность движения, рельеф местности, температура и т. д., которые влияют на размер аккумуляторной батареи и выбор трансмиссии.

Чтобы учесть скорость двигателя, необходимо учитывать максимальную скорость транспортного средства. На выбор двигателя также влияют продолжительность поддержания скорости, передаточное число и радиус колеса.

Факторами, которые следует учитывать при выборе наиболее подходящего электродвигателя, являются:

Производительность электромобиля напрямую зависит от производительности электродвигателя. Производительность двигателя определяется характеристиками крутящего момента-скорости и мощности-скорости тягового двигателя.

Выбор подходящей выходной характеристики электродвигателя является непростой задачей, поскольку необходимо найти баланс между характеристиками ускорения и широким диапазоном скоростей в области постоянной мощности. Рабочая область с постоянным крутящим моментом важна на низких скоростях, чтобы обеспечить хороший старт и движение в гору. Область постоянной мощности определяет максимальную скорость на плоской поверхности.

Ротор — это движущаяся часть, которая вращает вал, передающий механическую мощность. Ротор поддерживается подшипниками, которые поддерживают его вращение вокруг своей оси, обмотки образуют магнитные полюса при подаче тока. Статор является неподвижной частью.

В электродвигателях магниты используются для создания вращения с помощью электрического тока, проходящего через петли проводов. Эти магниты обычно изготавливаются из редкоземельных материалов, таких как неодим и диспрозий, цепочка поставок которых очень ограничена географически. На долю Китая приходится подавляющая часть производства редкоземельных элементов во всем мире, что приводит к огромной волатильности цен.

Помимо проблем стоимости и доступности, эти материалы также вызывают важные экологические, политические и этические проблемы, связанные с их добычей, торговлей и утилизацией.

Разрабатываются конструкции двигателей, в которых не используются редкоземельные элементы, что требует более высокого уровня оптимизации двигателя с контроллером.

Недавние разработки включают PMSM со спицевым ротором, в котором используются ферритовые магниты с такой же или лучшей плотностью мощности, чем у эквивалентного асинхронного двигателя. Другие инновации включают использование конфигурации фазного ротора для замены магнитов медными обмотками, асинхронные двигатели с алюминиевым ротором и вентильные реактивные двигатели, которые не требуют наличия магнитов или меди в роторах.

Основными характеристиками синхронных реактивных двигателей являются высокий КПД при синхронной скорости без использования редкоземельных постоянных магнитов. Нет необходимости беспокоиться о размагничивании, поэтому они по своей сути более надежны, чем двигатели с постоянными магнитами.

Основным преимуществом синхронных реактивных двигателей являются незначительные потери в роторе. Снижение нагрева в синхронных реактивных двигателях улучшает крутящий момент и плотность мощности, что позволяет уменьшить их размер для заданного номинала. Эти двигатели также тихие из-за низких пульсаций крутящего момента и уровня вибрации.

Повышение эффективности

Эффективность является решающим фактором для электродвигателей, и будущие разработки, вероятно, будут направлены на дальнейшее повышение эффективности. Это может включать использование новых материалов, улучшенную конструкцию и более совершенные алгоритмы управления.

Интеграция с Интернетом вещей

Более высокая интеграция с системами Интернета вещей, позволяющая осуществлять удаленный мониторинг, управление и оптимизацию.

Эволюция дизайна