محرك السيارة الكهربائية كيف يعمل وماهي انواعه

كيف يعمل محرك السيارة الكهربائية؟

في السيارة الكهربائية ، عندما يقوم السائق بتطبيق المسرع ، تقوم البطارية الموجودة في السيارة بتزويد الكهرباء إلى الجزء الثابت ، مما يتسبب في الدوران ، وبالتالي توفير طاقة ميكانيكية لتشغيل تروس السيارة. بمجرد أن تدور التروس ، تدور العجلات أيضًا. كل هذا يحدث في غمضة عين وبدون احتراق الوقود الأحفوري.

حتى إذا كنت معتادًا على الأعمال الداخلية لسيارة تعمل بالديزل أو البنزين ، فإن هذا لا يعني أنك تعرف بالضبط ما يحدث داخل محرك السيارة الكهربائية. اقرأ للحصول على جميع المعلومات المهمة عندما يتعلق الأمر بمحركات السيارات الكهربائية ، ولكن بأقل قدر ممكن من المصطلحات.

السيارات الكهربائية ليست شيئًا جديدًا في هذا العالم ، ولكن مع التقدم التكنولوجي وزيادة الاهتمام بالسيطرة أعطاها علامة على التنقل في المستقبل. يعتبر المحرك الكهربائي هو العنصر الأساسي للمركبة الكهربائية ، بصرف النظر عن بطاريات السيارات الكهربائية ، والذي يحل محل محركات الاحتراق الداخلي . أدى التطور السريع في مجال إلكترونيات الطاقة وتقنيات التحكم إلى خلق مساحة لأنواع مختلفة من المحركات الكهربائية لاستخدامها في المركبات. يجب أن تتمتع المحركات الكهربائية المستخدمة في تطبيقات السيارات بخصائص مثل عزم الدوران العالي ، وكثافة الطاقة العالية ، والكفاءة الجيدة.

ما نوع المحرك المستخدم في السيارة الكهربائية؟

• محرك سلسلة DC
• محرك DC بدون فرشات
• محرك متزامن مغناطيسي دائم (PMSM)
• ثلاث مراحل AC التيار المتردد
• محركات التردد المبدلة (SRM)

محرك سلسلة DC

قدرة عزم الدوران العالية لبدء المحرك DC Series تجعله خيارًا مناسبًا لتطبيق الجر. كان المحرك الأكثر استخدامًا لتطبيق الجر في أوائل القرن العشرين. تتمثل مزايا هذا المحرك في سهولة التحكم في السرعة ويمكنه أيضًا تحمل الزيادة المفاجئة في الحمل. كل هذه الخصائص تجعله محرك جر مثالي. العيب الرئيسي لمحرك سلسلة DC هو الصيانة العالية بسبب الفرشاة والمبدلات. تستخدم هذه المحركات في السكك الحديدية. يأتي هذا المحرك ضمن فئة المحركات المصقولة بالتيار المستمر.

محركات DC بدون فرشات

إنه مشابه لمحركات التيار المستمر ذات المغناطيس الدائم. يطلق عليه فرش لأنه لا يحتوي على المبدل وترتيب الفرشاة. يتم التبديل إلكترونيًا في هذا المحرك نظرًا لأن محركات BLDC لا تحتاج إلى صيانة. تتميز محركات BLDC بخصائص الجر مثل عزم الدوران العالي ، والكفاءة العالية. محركات BLDC مناسبة لنهج تصميم كثافة الطاقة العالية. تعد محركات BLDC هي المحركات الأكثر تفضيلًا لاستخدامات السيارات الكهربائية نظرًا لخصائص الجر فيها. تحتوي محركات BLDC على نوعين:

المحرك المتزامن ذو المغناطيس الدائم (PMSM)

يشبه هذا المحرك أيضًا محرك BLDC الذي يحتوي على مغناطيس دائم على الدوار . على غرار محركات BLDC ، تتمتع هذه المحركات أيضًا بخصائص جر مثل كثافة الطاقة العالية والكفاءة العالية. الفرق هو أن PMSM له EMF جيبي خلفي بينما BLDC لديه شبه منحرف EMF خلفي. ان المحركات ذات المغناطيس الدائم تقدم تصنيفات طاقة أعلى. هو الخيار الأفضل للتطبيقات عالية الأداء مثل السيارات والحافلات. على الرغم من التكلفة العالية ، توفر PMSM منافسة شديدة للمحركات الحثية بسبب زيادة الكفاءة عن الأخيرة. PMSM أيضًا أكثر تكلفة من محركات BLDC. يستخدم معظم مصنعي السيارات محركات PMSM لسياراتهم الهجينة والكهربائية. على سبيل المثال ، تستخدم ، و Chevrolet Bolt ، و Ford Focus Electric ، و Nissan Leaf ، و Hinda Accord ، و BMW i3.

ثلاث مراحل AC التيار المتردد

يقدم هذا المحرك بداية عالية مثل محركات سلسلة DC تحت جهد ثابت وتشغيل تردد ثابت. ولكن يمكن تغيير هذه الخاصية باستخدام تقنيات تحكم متنوعة مثل FOC أو v / f. باستخدام طرق التحكم هذه ، يتم توفير أقصى عزم دوران عند بدء تشغيل المحرك وهو مناسب لتطبيق الجر. تتمتع المحركات الحثية بعمر طويل بسبب قلة الصيانة. يمكن تصميم المحركات الحثية بكفاءة تصل إلى 92-95٪. عيب المحرك هو أنه يتطلب دائرة عاكس معقدة والتحكم في المحرك صعب.

في المحركات ذات المغناطيس الدائم ، تساهم المغناطيسات في كثافة التدفقB. لذلك ، فإن تعديل قيمة B في المحركات الحثية يكون أمرًا سهلاً عند مقارنته بمحركات المغناطيس الدائم. ذلك لأنه في المحركات الحثية ، يمكن ضبط قيمة B عن طريق تغيير الجهد والتردد (V / f) بناءً على متطلبات عزم الدوران. هذا يساعد في تقليل الخسائر مما يؤدي بدوره إلى تحسين الكفاءة.

سيارة تسلا موديل S هو أفضل مثال لإثبات القدرة العالية على الأداء لمحركات الحث مقارنة بنظيراتها. من خلال اختيار المحركات الحثية ، ربما أرادت تسلا التخلص من الاعتماد على المغناطيس الدائم. تعد المحركات الحثية هي الخيار المفضل للمركبات الكهربائية الموجهة للأداء نظرًا لتكلفتها الرخيصة. الميزة الأخرى هي قدرتها على تحمل الظروف البيئية القاسية. بسبب هذه المزايا ، بدأت السكك الحديدية في استبدال محركات التيار المستمر بمحركات الحث AC.

محركات التردد المبدلة (SRM)

محركات التردد المبدلة هي فئة من محركات ممانعة متغيرة ذات صفة مزدوجة. تعد محركات التردد المبدلة بسيطة في البناء وقوية. دوار SRM عبارة عن قطعة من الفولاذ الرقائقي بدون لفات أو مغناطيس دائم . هذا يجعل القصور الذاتي للعضو الدوار أقل مما يساعد في التسارع العالي. تجعل الطبيعة القوية لـ SRM مناسبة للتطبيق عالي السرعة. توفر SRM أيضًا كثافة طاقة عالية وهي بعض الخصائص المطلوبة للمركبات الكهربائية. نظرًا لأن الحرارة المتولدة تقتصر في الغالب على الجزء الثابت ، فمن الأسهل تبريد المحرك. أكبر عيب في SRM هو التعقيد في التحكم والزيادة في دائرة التبديل. كما أن لديها بعض مشكلات الضوضاء. بمجرد دخول SRM إلى السوق التجاري ، يمكن أن تحل محل PMSM والمحركات الحثية في المستقبل.

ما هو ناتج السيارة الكهربائية؟

عندما يتعلق الأمر بالمركبة الكهربائية ، يتضمن خرج الطاقة الفرق بين الكهرباء التي يتم توصيلها (المدخلات) والطاقة الميكانيكية “المفيدة” التي تحرك المحرك (الخرج) ، وهي نسبة تُعرف باسم كفاءة تحويل الطاقة. يمكن أن تتسبب الحرارة والاحتكاك في فقد بعض هذه الطاقة على طول الطريق ، مما يعني أن المحرك لا يستفيد من كل الكهرباء القادمة من بطارية السيارة الكهربائية. يعتمد خرج الطاقة للسيارة الكهربائية على حجم محركها وقوة التيار الوارد.

ماهو متوسط ​​العمر المتوقع لمحرك السيارة الكهربائية؟

يعتمد متوسط ​​العمر المتوقع لمحرك السيارة الكهربائية على العديد من المتغيرات التي يصعب تقديرها. في الظروف المثالية ، تم اقتراح أن العمر الأمثل هو ما بين 15-20 سنة. مقارنة بمحرك الاحتراق ، يحتوي محرك السيارة الكهربائي على أجزاء أقل ، مما يعني صيانة أقل وأسهل.

ما نوع المحرك المستخدم في السيارات الهجينة؟

تستخدم السيارة الهجينة كلاً من محرك الاحتراق الداخلي ومحرك التيار المتردد الذي يعمل بالبطارية. تقليديا ، لا يمكن إعادة شحن البطاريات في المركبات الهجينة إلا من خلال الكبح المتجدد أو التباطؤ ، مما يعني أن معظم العمل يتم بواسطة محرك الاحتراق.

رؤى لاختيار محرك السيارة الكهربائية المناسب

لاختيار محركات السيارة الكهربائية المناسبة، يتعين على المرء أولاً سرد متطلبات الأداء التي يجب أن تفي بها السيارة وظروف التشغيل والتكلفة المرتبطة بها. على سبيل المثال ، تطبيقات المركبات ذات العجلتين go-kart والتي تتطلب أداءً أقل (أقل من 3 كيلوواط في الغالب) بتكلفة منخفضة ، فمن الجيد استخدام محركات BLDC Hub. بالنسبة لتطبيقات الطاقة العالية مثل أداء السيارات الرياضية والحافلات والشاحنات ، فإن الخيار المثالي للمحرك هو PMSM أو المحركات الحثية. بمجرد أن يصبح محرك الممانعة المتزامنة ومحرك التردد المبدلة فعالين من حيث التكلفة مثل PMSM أو المحركات الحثية ، فيمكن عندئذٍ الحصول على المزيد من الخيارات لأنواع المحركات لتطبيق السيارة الكهربائية.