Tipos de motores usados ​​em veículos elétricos

Os veículos elétricos não são algo novo neste mundo, mas com o avanço tecnológico e a crescente preocupação em controlar a poluição, deram-lhes uma marca de mobilidade futura. O elemento central do EV, além das baterias para veículos elétricos, que substitui os motores de combustão interna é um motor elétrico. O rápido desenvolvimento no campo da eletrônica de potência e técnicas de controle criou um espaço para vários tipos de motores elétricos a serem usados ​​em veículos elétricos. Os motores elétricos usados ​​para aplicações automotivas devem ter características como alto torque de partida, alta densidade de potência, boa eficiência, etc.

Vários tipos de motores elétricos usados ​​em veículos elétricos

1. Motor DC Series
2. Motor DC sem escova
3. Motor Síncrono de Imã Permanente (PMSM)
4. Motores de indução trifásicos AC
5. Motores de relutância comutados (SRM)

1. Motor Série DC

A capacidade de alto torque de partida do motor da Série DC o torna uma opção adequada para aplicação de tração. Foi o motor mais usado para aplicação de tração no início do século XX. As vantagens deste motor são o fácil controle de velocidade e também pode suportar um aumento repentino de carga. Todas essas características o tornam um motor de tração ideal. A principal desvantagem do motor da série DC é a alta manutenção devido às escovas e comutadores. Esses motores são usados ​​nas ferrovias indianas. Este motor vem na categoria de motores DC com escova.

2. Motores DC sem escova

É semelhante aos motores DC com ímãs permanentes. É chamado de brushless porque não tem o comutador e a disposição das escovas. A comutação é feita eletronicamente neste motor porque os motores BLDC são livres de manutenção. Os motores BLDC têm características de tração como alto torque de partida, alta eficiência em torno de 95-98%, etc. Os motores BLDC são adequados para abordagem de projeto de alta densidade de potência. Os motores BLDC são os motores mais preferidos para a aplicação em veículos elétricos devido às suas características de tração. Você pode aprender mais sobre os motores BLDC comparando-os com o motor normal com escova.

Os motores BLDC têm ainda dois tipos:

Eu. Motor BLDC tipo out-runner:

Nesse tipo, o rotor do motor está presente na parte externa e o estator está presente na parte interna. É também chamado de motores de cubo porque a roda está diretamente conectada ao rotor externo. Este tipo de motor não requer sistema de engrenagens externo. Em alguns casos, o próprio motor tem engrenagens planetárias embutidas. Este motor torna o veículo geral menos volumoso, pois não requer nenhum sistema de engrenagem. Também elimina o espaço necessário para a montagem do motor. Há uma restrição nas dimensões do motor que limita a saída de potência na configuração no corredor. Este motor é amplamente preferido por fabricantes de bicicletas elétricas como Hullikal, Tronx, Spero, bicicletas de velocidade leve, etc. Ele também é usado por fabricantes de veículos de duas rodas como 22 Motors, NDS Eco Motors, etc.

ii. Motor BLDC tipo interno:

Neste tipo, o rotor do motor está presente dentro e o estator está fora como motores convencionais. Esses motores requerem um sistema de transmissão externo para transferir a potência para as rodas, por isso a configuração out-runner é pouco volumosa quando comparada à configuração in-runner. Muitos fabricantes de três rodas, como Goenka Electric Motors, Speego Vehicles, Kinetic Green e Volta Automotive, usam motores BLDC. Os fabricantes de scooters de baixo e médio desempenho também usam motores BLDC para propulsão.

É por essas razões que é amplamente preferido o motor para aplicação em veículos elétricos. A principal desvantagem é o alto custo devido aos ímãs permanentes. Sobrecarregar o motor além de um certo limite reduz a vida útil dos ímãs permanentes devido às condições térmicas.

3. Motor síncrono de ímã permanente (PMSM)

Este motor também é semelhante ao motor BLDC, que possui ímãs permanentes no rotor. Semelhante aos motores BLDC, esses motores também têm características de tração como alta densidade de potência e alta eficiência. A diferença é que o PMSM tem EMF traseiro sinusoidal, enquanto o BLDC tem EMF traseiro trapezoidal. Motores síncronos de ímã permanente estão disponíveis para classificações de potência mais altas. PMSM é a melhor escolha para aplicações de alto desempenho como carros, ônibus. Apesar do alto custo, o PMSM está competindo acirradamente com os motores de indução devido ao aumento da eficiência do último. O PMSM também é mais caro do que os motores BLDC. A maioria dos fabricantes automotivos usa motores PMSM para seus veículos híbridos e elétricos. Por exemplo, Toyota Prius, Chevrolet Bolt EV, Ford Focus Electric, zero motocicletas S / SR, Nissan Leaf, Hinda Accord, BMW i3, etc, usam motor PMSM para propulsão.

4. Motores de indução CA trifásicos

Os motores de indução não têm um toque de partida alto, como os motores da série DC sob tensão fixa e operação de frequência fixa. Mas essa característica pode ser alterada usando várias técnicas de controle, como métodos FOC ou v / f. Com a utilização desses métodos de controle, o torque máximo é disponibilizado na partida do motor adequado para aplicação de tração. Os motores de indução em gaiola de esquilo têm vida longa devido à menor manutenção. Os motores de indução podem ser projetados com uma eficiência de 92-95%. A desvantagem de um motor de indução é que ele requer um circuito inversor complexo e o controle do motor é difícil.

Em motores de ímã permanente, os ímãs contribuem para a densidade de fluxo B. Portanto, ajustar o valor de B em motores de indução é fácil quando comparado aos motores de ímã permanente. É porque nos motores de indução o valor de B pode ser ajustado variando a tensão e a frequência (V / f) com base nos requisitos de torque. Isso ajuda a reduzir as perdas que, por sua vez, melhora a eficiência.

Tesla Model S é o melhor exemplo para provar a capacidade de alto desempenho dos motores de indução em comparação com seus equivalentes. Ao optar por motores de indução, Tesla pode ter querido eliminar a dependência de ímãs permanentes. Mesmo o Mahindra Reva e2o usa um motor de indução trifásico para sua propulsão.Os principais fabricantes de automóveis, como os motores TATA, planejaram usar motores de indução em seus carros e ônibus. A fabricante de motores de duas rodas TVS vai lançar uma scooter elétrica que utiliza motor de indução para sua propulsão. Os motores de indução são a escolha preferida para veículos elétricos orientados para o desempenho devido ao seu baixo custo. A outra vantagem é que ele pode suportar condições ambientais adversas. Devido a essas vantagens, as ferrovias indianas começaram a substituir seus motores CC por motores de indução CA.

5. Motores de relutância comutados (SRM)

Motores de relutância comutados é uma categoria de motor de relutância variável com saliência dupla. Os motores de relutância comutados são de construção simples e robustos. O rotor do SRM é uma peça de aço laminado sem enrolamentos ou ímãs permanentes. Isso diminui a inércia do rotor, o que ajuda em altas acelerações. A natureza robusta do SRM o torna adequado para a aplicação de alta velocidade. O SRM também oferece alta densidade de potência, algumas características exigidas dos veículos elétricos. Uma vez que o calor gerado está confinado principalmente ao estator, é mais fácil resfriar o motor. A maior desvantagem do SRM é a complexidade no controle e aumento no circuito de comutação. Ele também tem alguns problemas de ruído. Assim que o SRM entrar no mercado comercial, ele poderá substituir os motores PMSM e de indução no futuro.

Insights para selecionar o motor certo para seu EV

Para selecionar os motores de veículos elétricos apropriados, é necessário primeiro listar os requisitos de desempenho que o veículo deve atender, as condições de operação e os custos associados a ela. Por exemplo, veículos de kart e aplicações de duas rodas que requerem menos desempenho (principalmente menos de 3 kW) a um custo baixo, é bom ir com motores BLDC Hub. Para veículos de três e duas rodas, também é bom escolher os motores BLDC com ou sem sistema de engrenagem externa. Para aplicações de alta potência, como veículos de duas rodas, carros, ônibus e caminhões, a escolha de motor ideal seria PMSM ou motores de indução. Uma vez que o motor de relutância síncrono e o motor de relutância chaveado se tornem econômicos como PMSM ou motores de indução, pode-se ter mais opções de tipos de motores para aplicação em veículos elétricos.