Arten von Motoren, die in Elektrofahrzeugen verwendet werden, und zukünftige Trends • EVreporter

Der Motor ist die Energiequelle eines Elektrofahrzeugs. Es bestimmt Höchstgeschwindigkeit, Beschleunigung, Steigfähigkeit, Stromverbrauch und Fahrzeugleistung. In diesem Artikel,Gurusharan Dhillon (Direktor für E-Mobilität bei Customized Energy Solutions)erklärt die Eigenschaften und Hauptkomponenten verschiedener Arten von Motoren, die in Elektrofahrzeugen verwendet werden.

Drei wichtige Punkte, die bei der endgültigen Wahl des Elektromotors zu berücksichtigen sind:

Fahrzeuggewicht, Überlastung und Aerodynamik bestimmen die Geschwindigkeit, das Drehmoment und den Leistungsbedarf des Elektromotors.

Die Berücksichtigung verschiedener Faktoren wie Verkehrsdichte, Gelände, Temperatur usw. im Fahrzyklus beeinflusst die Größe des Batteriepakets und die Wahl des Antriebsstrangs.

Um die Motorgeschwindigkeit zu berücksichtigen, muss die Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs berücksichtigt werden. Wie lange die Geschwindigkeit aufrechterhalten werden muss, das Differenzialverhältnis und der Radradius haben ebenfalls Einfluss auf die Motorauswahl.

Spezifische Überlegungsfaktoren für die Auswahl des am besten geeigneten Elektromotors sind:

Die Leistung eines Elektrofahrzeugs hängt direkt von der Leistung des Elektromotors ab. Die Leistung des Motors wird durch die Drehmoment-Drehzahl- und Leistungs-Drehzahl-Eigenschaften des Fahrmotors bestimmt.

Die Auswahl der richtigen Ausgangscharakteristik eines Elektrofahrzeugmotors ist eine Herausforderung, da es notwendig ist, das Gleichgewicht zwischen Beschleunigungsleistung und einem breiten Geschwindigkeitsbereich im Bereich konstanter Leistung zu finden. Der Betriebsbereich mit konstantem Drehmoment ist bei niedrigen Geschwindigkeiten wichtig, um einen guten Start und eine gute Bergauffahrt zu gewährleisten. Der Konstantleistungsbereich bestimmt die Höchstgeschwindigkeit auf einer ebenen Fläche.

Der Rotor ist das bewegliche Teil, das die Welle dreht, die mechanische Kraft liefert. Der Rotor wird von Lagern getragen, die ihn bei der Drehung um seine Achse unterstützen. Die Wicklungen bilden Magnetpole, wenn sie mit Strom versorgt werden. Der Stator ist der stationäre Teil.

In Elektromotoren werden Magnete verwendet, um mithilfe von elektrischem Strom, der durch Drahtschleifen fließt, eine Rotation zu erzeugen. Diese Magnete werden typischerweise aus Seltenerdmaterialien wie Neodym und Dysprosium hergestellt, deren Lieferkette geografisch sehr begrenzt ist. Auf China entfällt der Großteil der weltweiten Produktion seltener Erden, was zu enormen Preisschwankungen führt.

Neben Kosten- und Verfügbarkeitsproblemen werfen diese Materialien auch wichtige ökologische, politische und ethische Fragen hinsichtlich ihrer Gewinnung, ihres Handels und ihrer Entsorgung auf.

Es werden Motorkonstruktionen entwickelt, die den Einsatz von Seltenerdelementen vermeiden, was ein höheres Maß an Optimierung des Motors mit der Steuerung erfordert.

Zu den jüngsten Entwicklungen gehört der Speichenrotor-PMSM, der Ferritmagnete mit einer ähnlichen oder besseren Leistungsdichte als ein gleichwertiger Induktionsmotor verwendet. Weitere Innovationen umfassen die Verwendung einer gewickelten Rotorkonfiguration zum Ersetzen von Magneten durch Kupferwicklungen, Aluminiumrotor-Induktionsmotoren und geschaltete Reluktanzmotoren, die weder Magnete noch Kupfer in den Rotoren benötigen.

Die Hauptmerkmale von Synchronreluktanzmotoren sind ein hoher Wirkungsgrad bei synchroner Drehzahl ohne Verwendung von Permanentmagneten aus seltenen Erden. Da es keine Bedenken hinsichtlich der Entmagnetisierung gibt, sind diese Motoren von Natur aus zuverlässiger als Permanentmagnetmotoren.

Der Hauptvorteil von Synchronreluktanzmotoren sind vernachlässigbare Rotorverluste. Die verringerte Wärmeentwicklung bei Synchronreluktanzmotoren verbessert das Drehmoment und die Leistungsdichte, sodass sie für eine bestimmte Nennleistung kleiner dimensioniert werden können. Aufgrund der geringen Drehmomentwelligkeit und Vibration sind diese Motoren außerdem leise.

Effizienzsteigerung

Der Wirkungsgrad ist ein entscheidender Faktor bei Elektromotoren, und zukünftige Entwicklungen werden sich wahrscheinlich auf eine weitere Effizienzsteigerung konzentrieren. Dies könnte den Einsatz neuer Materialien, verbessertes Design und fortschrittlichere Steuerungsalgorithmen beinhalten.

Integration mit IoT

Höhere Integration mit IoT-Systemen, die eine Fernüberwachung, -steuerung und -optimierung ermöglicht.

Designentwicklung

Aufgrund der gestiegenen Nachfrage nach: gibt es einen Trend hin zu nicht-traditionellen Designs.

Referenzen und weiterführende Literatur:

Gurusharan Dhillon ist ein Automobilprofi mit mehr als 30 Jahren Erfahrung in den Bereichen Strategie, Betrieb, Vertrieb und Marketing. Derzeit ist er als Director of eMobility bei Customized Energy Solutions tätig. Mit Schwerpunkt auf dem Elektromobilitätssektor ist Dhillon auf Antriebsstrang, Batterietechnologie, Ladeinfrastruktur und neue Technologien spezialisiert. Er hat mit führenden Automobilherstellern wie Toyota, Nissan, Honda und Hyundai zusammengearbeitet.

Customized Energy Solutions arbeitet eng mit mehreren führenden Motorenherstellern und OEMs zusammen, um Sie bei der Entwicklung und Empfehlung der am besten geeigneten Motoren zu unterstützen, die optimale Leistung für Ihre Antriebsstranganwendungen liefern.

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