- 전기 자동차에 사용되는 다양한 유형의 전기 모터
- 1. DC 시리즈 모터
- 2. 브러시리스 DC 모터
- 3. 영구 자석 동기 모터 (PMSM)
- 4. 삼상 AC 유도 전동기
- 5. 스위치드 릴럭 턴스 모터 (SRM)
- EV에 적합한 모터 선택을위한 통찰력
전기 자동차는이 세상에 새로운 것이 아니지만 기술의 발전과 오염 제어에 대한 관심이 증가함에 따라 미래 이동성의 꼬리표가되었습니다. 내연 기관을 대체하는 전기 자동차 배터리를 제외하고 EV의 핵심 요소는 전기 모터 입니다. 전력 전자 및 제어 기술 분야의 급속한 발전은 전기 자동차에 사용될 다양한 유형의 전기 모터를위한 공간을 만들었습니다. 자동차 애플리케이션에 사용되는 전기 모터는 높은 시동 토크, 높은 전력 밀도, 우수한 효율 등과 같은 특성을 가져야합니다.
전기 자동차에 사용되는 다양한 유형의 전기 모터
- DC 시리즈 모터
- 브러시리스 DC 모터
- 영구 자석 동기 모터 (PMSM)
- 삼상 AC 유도 전동기
- 스위치드 릴럭 턴스 모터 (SRM)
1. DC 시리즈 모터
DC 시리즈 모터의 높은 시동 토크 기능은 견인 응용 분야에 적합한 옵션입니다. 1900 년대 초에 트랙션 적용에 가장 널리 사용 된 모터였습니다. 이 모터의 장점은 속도 제어가 쉽고 급격한 부하 증가에도 견딜 수 있다는 것입니다. 이러한 모든 특성으로 인해 이상적인 견인 모터가됩니다. DC 시리즈 모터의 가장 큰 단점은 브러시와 정류자로 인한 높은 유지 보수입니다. 이 모터는 인도 철도에서 사용됩니다. 이 모터는 DC 브러시 모터 범주에 속합니다.
2. 브러시리스 DC 모터
영구 자석이있는 DC 모터와 유사합니다. 정류자와 브러시 배열이 없기 때문에 브러시리스라고합니다. 이 BLDC 모터는 유지 보수가 필요 없기 때문에이 모터에서 정류가 전자적으로 수행됩니다. BLDC 모터는 높은 시동 토크, 약 95-98 %의 고효율 등과 같은 견인 특성을 가지고 있습니다. BLDC 모터는 고출력 밀도 설계 방식에 적합합니다. BLDC 모터는 견인 특성으로 인해 전기 자동차 응용 분야에서 가장 선호되는 모터입니다. BLDC 모터에 대해 일반 브러시 모터와 비교하여 자세히 알아볼 수 있습니다.
BLDC 모터에는 두 가지 유형이 있습니다.
나는. 아웃 러너 유형 BLDC 모터:
이 유형에서는 모터의 회 전자가 외부에 있고 고정자가 내부에 있습니다. 휠이 외부 로터에 직접 연결되어 있기 때문에 허브 모터 라고도 합니다. 이 유형의 모터에는 외부 기어 시스템이 필요하지 않습니다. 경우에 따라 모터 자체에 유성 기어가 내장되어 있습니다. 이 모터는 기어 시스템이 필요하지 않기 때문에 전체 차량의 부피를 줄입니다. 또한 모터 장착에 필요한 공간을 제거합니다. 인 러너 구성에서 전력 출력을 제한하는 모터 치수에 대한 제한이 있습니다. 이 모터는 Hullikal, Tronx, Spero, 저속 자전거 등과 같은 전기 사이클 제조업체에서 널리 선호합니다. 또한 22 Motors, NDS Eco Motors 등과 같은 이륜차 제조업체에서도 사용됩니다.
ii. 인 러너 형 BLDC 모터:
이 유형에서 모터의 회전자는 기존 모터와 같이 내부에 있고 고정자는 외부에 있습니다. 이러한 모터는 동력을 바퀴로 전달하기 위해 외부 전송 시스템이 필요합니다.이 때문에 아웃 러너 구성은 인 러너 구성에 비해 부피가 거의 없습니다. Goenka Electric Motors, Speego Vehicles, Kinetic Green, Volta Automotive와 같은 많은 삼륜차 제조업체는 BLDC 모터를 사용합니다. 저 성능 및 중성 능 스쿠터 제조업체는 추진을 위해 BLDC 모터도 사용합니다.
이러한 이유 때문에 전기 자동차 응용 분야에서 널리 선호되는 모터입니다. 가장 큰 단점은 영구 자석으로 인한 높은 비용입니다. 특정 한도를 초과하여 모터에 과부하를 가하면 열 조건으로 인해 영구 자석의 수명이 단축됩니다.
3. 영구 자석 동기 모터 (PMSM)
이 모터는 또한 회 전자에 영구 자석이있는 BLDC 모터와 유사합니다. BLDC 모터와 유사하게이 모터는 고출력 밀도 및 고효율과 같은 견인 특성도 가지고 있습니다. 차이점은 PMSM에는 사인파 역기전력이 있고 BLDC에는 사다리꼴 역기전력이 있다는 것입니다. 더 높은 전력 등급을 위해 영구 자석 동기식 모터를 사용할 수 있습니다. PMSM은 자동차, 버스와 같은 고성능 애플리케이션을위한 최상의 선택입니다. 높은 비용에도 불구하고 PMSM은 유도 전동기보다 효율이 높아져 경쟁이 치열합니다. PMSM은 BLDC 모터보다 가격도 비쌉니다. 대부분의 자동차 제조업체는 하이브리드 및 전기 자동차에 PMSM 모터를 사용합니다.. 예를 들어 Toyota Prius, Chevrolet Bolt EV, Ford Focus Electric, 제로 모터 사이클 S / SR, Nissan Leaf, Hinda Accord, BMW i3 등은 추진을 위해 PMSM 모터를 사용합니다.
4. 삼상 AC 유도 전동기
유도 모터는 DC 모터 시리즈와 같은 높은 기동 토크가없는 고정 전압과 고정 주파수 동작 언더. 그러나이 특성은 FOC 또는 v / f 방법과 같은 다양한 제어 기술을 사용하여 변경할 수 있습니다. 이러한 제어 방법을 사용하면 견인 응용 분야에 적합한 모터 시작시 최대 토크를 사용할 수 있습니다. 농형 유도 전동기는 유지 보수가 적기 때문에 수명이 길다. 유도 전동기는 92-95 %의 효율로 설계 할 수 있습니다. 유도 전동기 의 단점은 복잡한 인버터 회로가 필요하고 전동기 제어가 어렵다는 점 입니다.
영구 자석 모터에서 자석은 자속 밀도 B에 기여합니다. 따라서 영구 자석 모터에 비해 유도 모터의 B 값을 조정하는 것이 쉽습니다. 유도 전동기에서는 토크 요구 사항에 따라 전압 및 주파수 (V / f)를 변경하여 B 값을 조정할 수 있기 때문입니다. 이는 손실을 줄이는 데 도움이되며 결과적으로 효율성이 향상됩니다.
Tesla Model S 는 그에 비해 유도 전동기 의 고성능 성능을 입증하는 가장 좋은 예 입니다. 유도 전동기를 선택함으로써 Tesla는 영구 자석에 대한 의존성을 없애고 싶었을 것입니다. Mahindra Reva e2o 조차도 추진을 위해 3 상 유도 모터를 사용합니다.TATA 모터와 같은 주요 자동차 제조업체는 자동차와 버스에 인덕션 모터를 사용할 계획입니다. 이륜차 제조업체 인 TVS 모터는 추진을 위해 유도 모터를 사용하는 전기 스쿠터를 출시 할 예정입니다. 인덕션 모터는 저렴한 비용으로 인해 성능 지향 전기 자동차에 선호되는 선택입니다. 다른 장점은 거친 환경 조건을 견딜 수 있다는 것입니다. 이러한 장점으로 인해 인도 철도는 DC 모터를 AC 유도 모터로 교체하기 시작했습니다.
5. 스위치드 릴럭 턴스 모터 (SRM)
Switched Reluctance Motors는 이중 돌출 성을 가진 가변 릴럭 턴스 모터의 범주입니다. Switched Reluctance 모터는 구조가 간단하고 견고합니다. SRM의 로터는 권선이나 영구 자석이없는 적층 강철 조각입니다. 이것은 로터의 관성을 감소시켜 높은 가속에 도움이됩니다. SRM의 강력한 특성으로 인해 고속 애플리케이션에 적합합니다. SRM은 또한 전기 자동차의 일부 필수 특성 인 높은 전력 밀도를 제공합니다. 생성 된 열은 대부분 고정자에 국한되므로 모터를 냉각하는 것이 더 쉽습니다. SRM 의 가장 큰 단점은 제어의 복잡성과 스위칭 회로의 증가입니다.. 또한 약간의 소음 문제가 있습니다. SRM이 상용 시장에 진입하면 향후 PMSM 및 인덕션 모터를 대체 할 수 있습니다.EV에 적합한 모터 선택을위한 통찰력
적절한 전기 자동차 모터 선택, 먼저 차량이 충족해야하는 성능, 작동 조건 및 이와 관련된 비용의 요구 사항을 나열해야합니다. 예를 들어, 저렴한 비용으로 성능이 낮은 (대부분 3kW 미만) 고 카트 차량 및 이륜차 애플리케이션의 경우 BLDC 허브 모터를 사용하는 것이 좋습니다. 삼륜차 및 이륜차의 경우 외부 기어 시스템이 있거나없는 BLDC 모터를 선택하는 것도 좋습니다. 고성능 이륜차, 자동차, 버스, 트럭과 같은 고출력 애플리케이션의 경우 이상적인 모터 선택은 PMSM 또는 인덕션 모터입니다. 동기식 릴럭 턴스 모터와 스위치드 릴럭 턴스 모터가 PMSM 또는 인덕션 모터처럼 비용 효율적으로 만들어지면 전기 자동차 애플리케이션을위한 더 많은 모터 유형 옵션을 가질 수 있습니다.