Hogyan működnek az elektromos autók motorjai?
Az elektromos autó az első pillanatban a modern, környezetbarát technológiát juttatja eszünkbe. Bár az elektromotorok előnye a belsőégésű motorral szemben a rendkívül egyszerű felépítés, ez közel sem jelenti azt, hogy minden elektromos motor egyforma. Nézzük, milyen technológiát rejtenek az elektromos autók, hiszen többféle megoldás állhat az elektromos autó kifejezés mögött.
A működés fizikai alapjai
A villanymotorok - mint a nevében is benne van - villamosság, azaz áram segítségével üzemeltethetők. A működés alapja a villamos áram mágneses hatása, valamint az azonos pólusú mágnesség révén létrejövő taszító erő. A mai villanymotorok elődjét a magyar Jedlik Ányos 1825-ben készítette el, amelyet ő villámdelejes forgonynak nevezett el.
A neves természettudós alapötlete az volt, hogy ha árammal átjárt tekercs (állórész - stator) által gerjesztett mágneses térbe egy másik árammal átjárt tekercset helyez, amelynek mágneses polaritása azonos, akkor azokra erő hat. Ha a második tekercset egy tengelyre helyezi, akkor a létrejövő erő forgatónyomatékot képez és a könnyen forgó tengelyen a tekercs elfordul (forgórész - rotor).
Egyenáramú (DC) motorok
Mivel a villanyautók akkumulátorai egyenáramot tárolnak, nyilvánvaló lenne, hogy a hajtást is egyenáramú motor biztosítsa. A DC villanymotorok esetében szükség van arra, hogy a forgórész tekercsében folyó áram irányát rendszeresen megfordítsuk, erre az úgynevezett kommutátor, vagy osztott csúszógyűrű használható. A szénkefék folyamatosan kopnak, így az ilyen motorok némi gondozást igényelnek.
A BLDC motorok (kefe nélküli egyenáramú motorok) esetében nem a forgórész mágnesességének irányát változtatják meg, hanem az állórészét. Ennek előnye a jobb hatékonyság, az elektromágneses interferencia hiánya és a kisebb karbantartási igény.
A Felicia története és fejlesztése
How BLDC motor Works
Váltakozó áramú (AC) motorok az autókban
Hogyan kerül háromfázisú váltakozó áramú motor egy egyenáramot biztosító akkumulátorokkal felvértezett elektromos autóba? A megoldást a napelemes rendszereknél is alkalmazott inverterek adják. Ez az eszköz teszi lehetővé, hogy az egyenfeszültségből akár három fázisú, 120 fokkal eltolt váltakozófeszültséget hozzunk létre.
Szinkron és aszinkron motorok összehasonlítása
A váltakozó áramú motoroknál kétféle típust különböztethetünk meg: szinkron vagy aszinkron.
- Aszinkron AC motor: Az ipar igáslova, egyszerű felépítésének köszönhetően igen elterjedt. Képesek generátoros üzemben is működni, így gond nélkül alkalmazhatók villanyautókban fékezési energia visszatáplálására is.
- Szinkron motor: A forgórész a tápláló váltakozó feszültség frekvenciáját követi, azzal szinkronban van. Előnye a nagy fordulatszámon is elérhető jó nyomaték, illetve az, hogy az aszinkron motorokénál jobb hatékonyságúak.
Az IPM (belső állandó mágneses) motorok előnye, hogy nagy fordulatszámon is jó teljesítmény érhető el velük, és a hagyományos szinkronmotorokhoz képest jelentősen jobb a hatásfokuk. Amennyiben a motor egyáltalán nem tartalmaz gerjesztett tekercset, szinkron reluktancia motort, vagy SynRM-et kapunk.
| Motor típusa | Fő jellemző | Előny |
|---|---|---|
| Aszinkron (AC) | Indukciós elv | Egyszerű felépítés, jó visszatáplálás |
| Szinkron (PMSM) | Állandó mágneses | Nagy hatásfok, jó nyomaték |
| BLDC (DC) | Kefe nélküli | Kisebb karbantartás, kompakt méret |
Az elektromos autókban található akkumulátorok általában egyenáramot (DC) szolgáltatnak. A rendszerfeszültség a legtöbb elektromos jármű esetében 400 volt körüli, mivel ez a feszültségszint megfelelő egyensúlyt biztosít a teljesítmény és a biztonság között. Egyes kisebb elektromos autók alacsonyabb, 48 vagy 96 voltos rendszert alkalmaznak, míg mások nagyfeszültségű rendszereket használnak a jobb energiahatékonyság érdekében.