आप इलेक्ट्रिक वाहन एप्लिकेशन के लिए ट्रैक्शन मोटर के चयन के आसपास के तकनीकी ट्रेडऑफ के बारे में पूछ रहे हैं। पूर्ण डिजाइन परंपरा का वर्णन करना काफी हद तक इस बात से परे है कि यहां क्या संक्षेप में प्रस्तुत किया जा सकता है, लेकिन मैं इस तरह के एक आवेदन के लिए प्रमुख डिजाइन ट्रेडऑफ को रेखांकित करूंगा।
क्योंकि ऊर्जा की मात्रा जो रासायनिक रूप से (एक बैटरी में) संग्रहीत की जा सकती है, लगभग सभी इलेक्ट्रिक वाहनों को दक्षता के साथ डिजाइन किया गया है। मोटर वाहन अनुप्रयोगों के लिए अधिकांश पारगमन एप्लिकेशन ट्रैक्शन मोटर्स 60kW और 300kW शिखर शक्ति के बीच होते हैं। ओम कानून से संकेत मिलता है कि केबल बिछाने, मोटर वाइंडिंग और बैटरी इंटरकनेक्ट्स में बिजली का नुकसान पी = I 2 आर है। इस प्रकार वर्तमान में आधे को कम करने से प्रतिरोधक नुकसान 4 गुना कम हो जाता है। नतीजतन, अधिकांश मोटर वाहन आवेदन 288 और 360V नामांकन के बीच एक मामूली डीसी लिंक वोल्टेज पर चलते हैं (वोल्टेज के इस चयन के अन्य कारण भी हैं, लेकिन चलो नुकसान पर ध्यान दें)। इस चर्चा में आपूर्ति वोल्टेज प्रासंगिक है, क्योंकि ब्रश डीसी की तरह कुछ मोटरों में कम्यूटेटर arcing के कारण आपूर्ति वोल्टेज पर व्यावहारिक ऊपरी सीमाएं हैं।
स्विच्ड / वैरिएबल अनिच्छा जैसी अधिक विदेशी मोटर तकनीकों को अनदेखा करना, मोटर वाहन अनुप्रयोगों में उपयोग की जाने वाली इलेक्ट्रिक मोटर्स की तीन प्राथमिक श्रेणियां हैं:
ब्रश डीसी मोटर : यंत्रवत् रूप से प्रशंसित, टोक़ को नियंत्रित करने के लिए केवल एक साधारण डीसी 'चॉपर' की आवश्यकता होती है। जबकि ब्रश डीसी मोटर्स में स्थायी मैग्नेट हो सकते हैं, कर्षण अनुप्रयोगों के लिए मैग्नेट का आकार उन्हें लागत-निषेधात्मक बनाता है। नतीजतन, अधिकांश डीसी ट्रैक्शन मोटर्स श्रृंखला हैं- या शंट-घाव। इस तरह के विन्यास में स्टेटर और रोटर दोनों पर वाइंडिंग होते हैं।
ब्रशलेस डीसी मोटर (बीएलडीसी): इलेक्ट्रॉनिक रूप से इनवर्टर द्वारा, रोटर पर स्थायी मैग्नेट, स्टेटर पर वाइंडिंग।
प्रेरण मोटर : इनवर्टर, इंडक्शन रोटर, स्टेटर पर वाइंडिंग द्वारा इलेक्ट्रॉनिक रूप से कम्यूट किया गया।
तीन मोटर प्रौद्योगिकियों के बीच ट्रेडऑफ़ के बारे में कुछ विवरण सामान्य हैं। ऐसे बहुत सारे उदाहरण उदाहरण हैं जो इन मापदंडों को धता बताएंगे; मेरा लक्ष्य केवल यह साझा करना है कि मैं इस प्रकार के आवेदन के लिए नाममात्र मूल्यों पर क्या विचार करूंगा।
- दक्षता:
ब्रश डीसी: मोटर: ~ 80%, डीसी नियंत्रक: ~ 94% (निष्क्रिय फ्लाईबैक), नेट = 75%
बीएलडीसी: ~ 93%, इन्वर्टर: ~ 97% (तुल्यकालिक फ्लाईबैक या हिस्टैरिक कंट्रोल), नेट = 90%
प्रेरण: ~ 91%: इन्वर्टर: 97% (सिंक्रोनस फ्लाईबैक या हिस्टेरेटिक कंट्रोल), NET = 88%
- पहनें / सेवा:
ब्रश डीसी: ब्रश पहनने के अधीन; आवधिक प्रतिस्थापन की आवश्यकता है। बियरिंग्स।
BLDC: बियरिंग्स (आजीवन)
प्रेरण: बियरिंग्स (आजीवन)
- इन्वर्टर
ब्रश डीसी सहित विशिष्ट लागत (लागत प्रति किलोवाट), निम्न - मोटर और नियंत्रक आमतौर पर सस्ती हैं
BLDC: उच्च - उच्च शक्ति स्थायी मैग्नेट बहुत महंगे हैं
प्रेरण: मध्यम - इनवर्टर लागत जोड़ते हैं, लेकिन मोटर सस्ती है
- हीट रिजेक्शन
ब्रश DC: रोटर पर घुमावदार उच्च शक्ति की मोटरों के साथ रोटर और कम्यूटेटर दोनों से गर्मी को दूर करते हैं।
बीएलडीसी: स्टेटर पर घुमावदार सीधे गर्मी अस्वीकृति बनाते हैं। रोटर पर मैग्नेट में कम-मध्यम एड़ी के वर्तमान-प्रेरित हीटिंग
प्रेरण होते हैं: स्टेटर पर विंडिंग स्टेटर गर्मी अस्वीकृति को सीधा बनाते हैं। रोटर में प्रेरित धाराओं को उच्च शक्ति अनुप्रयोगों में (और शाफ्ट के माध्यम से बाहर, छींटे नहीं) तेल ठंडा करने की आवश्यकता हो सकती है।
- टोक़ / गति व्यवहार
ब्रश डीसी: सैद्धांतिक रूप से अनंत शून्य गति टोक़, बढ़ती गति के साथ टोक़ बूँदें। ब्रश डीसी ऑटोमोटिव एप्लिकेशन को आमतौर पर ग्रेड और टॉप स्पीड के पूर्ण ऑटोमोटिव रेंज को पूरा करने के लिए 3-4 गियर अनुपात की आवश्यकता होती है। मैंने कई वर्षों तक 24kW डीसी मोटर-पावर्ड EV को चलाया, जो एक ठहराव से टायर को हल्का कर सकता था (लेकिन 65 MPH तक पहुंचने के लिए संघर्ष करता था)।
बीएलडीसी: निरंतर गति को आधार गति, अधिकतम गति तक निरंतर शक्ति। ऑटोमोटिव एप्लिकेशन एकल अनुपात गियरबॉक्स के साथ व्यवहार्य हैं।
इंडक्शन: निरंतर गति तक आधार गति, अधिकतम गति तक निरंतर शक्ति। ऑटोमोटिव एप्लिकेशन एकल अनुपात गियरबॉक्स के साथ व्यवहार्य हैं। वर्तमान के आवेदन के बाद निर्माण के लिए टोक़ के लिए सैकड़ों एमएस ले सकते हैं
- विविध:
ब्रश डीसी: उच्च वोल्टेज पर, कम्यूटेटर arcing समस्याग्रस्त हो सकता है। ब्रश डीसी मोटर्स को गोल्फ कार्ट और फोर्कलिफ्ट (24 वी या 48 वी) अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है, हालांकि नए मॉडल बेहतर दक्षता के कारण प्रेरण होते हैं। पुनर्योजी ब्रेकिंग मुश्किल है और अधिक जटिल गति नियंत्रक की आवश्यकता है।
BLDC: चुंबक लागत और विधानसभा चुनौतियां (मैग्नेट बहुत शक्तिशाली हैं) BLDC मोटर्स को कम बिजली अनुप्रयोगों (दो Prius मोटर / जनरेटर की तरह) के लिए व्यवहार्य बनाते हैं। रिजनरेटिव ब्रेकिंग अनिवार्य रूप से मुफ्त में आती है।
इंडक्शन: मोटर बनाने के लिए अपेक्षाकृत सस्ता है, और मोटर वाहन अनुप्रयोगों के लिए बिजली इलेक्ट्रॉनिक्स पिछले 20 वर्षों में काफी कम हो गए हैं। रिजनरेटिव ब्रेकिंग अनिवार्य रूप से मुफ्त में आती है।
फिर, यह मोटर चयन के लिए प्राथमिक डिजाइन ड्राइवरों में से कुछ का केवल एक शीर्ष-स्तरीय सारांश है। मैंने जानबूझकर विशिष्ट शक्ति और विशिष्ट टोक़ को छोड़ दिया है, क्योंकि वे वास्तविक कार्यान्वयन के साथ बहुत अधिक भिन्न होते हैं।