วิธีการเลือกมอเตอร์ PMSM สำหรับรถยนต์พลังงานใหม่: กำลัง แรงบิด และรอบการทำงาน

การเลือกมอเตอร์ในโครงการรถยนต์พลังงานใหม่มักเริ่มต้นด้วยคำถามง่ายๆ ว่า “กี่กิโลวัตต์?” นี่เป็นตัวกรองเบื้องต้นที่มีประโยชน์ แต่ก็เป็นจุดเริ่มต้นที่ทำให้หลายๆ โครงการผิดพลาด มอเตอร์ที่ดูสมบูรณ์แบบในเอกสารสเปคอาจรู้สึกอ่อนแรงเมื่อขึ้นทางลาดชัน ร้อนกว่าที่คาดไว้ หรือกินระยะทางมากในเส้นทางที่มีการหยุดและออกตัวบ่อยๆ หากคุณต้องการมอเตอร์ขับเคลื่อนรถยนต์ไฟฟ้าที่ทำงานได้ดีในการใช้งานจริง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในรถยนต์พลังงานใหม่สำหรับใช้งานทั่วไป คุณต้องพิจารณาพิกัดกำลังเป็นจุดเริ่มต้น ไม่ใช่จุดสิ้นสุด สำหรับโครงการส่วนใหญ่แล้ว... มอเตอร์ขับเคลื่อนรถยนต์ไฟฟ้าแบบ PMSM ประสิทธิภาพของรถจะถูกประเมินจากแรงบิด อัตราการทำงาน และเสถียรภาพทางความร้อน ก่อนที่จะพิจารณาถึงกำลังไฟฟ้าสูงสุด (กิโลวัตต์) แรงบิด อัตราการทำงาน แรงดันไฟฟ้า และการจับคู่กับอินเวอร์เตอร์ จะเป็นตัวตัดสินว่ารถของคุณให้ความรู้สึกแข็งแกร่งหรือเปราะบาง

เริ่มต้นด้วยตัวรถและสภาพการใช้งานจริง

ก่อนที่คุณจะเปรียบเทียบแคตตาล็อกมอเตอร์ โปรดตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณเข้าใจลักษณะการใช้งานของรถยนต์นั้นอย่างแท้จริง รถยนต์ไฟฟ้าสองคันที่มีความเร็วสูงสุดเท่ากัน อาจมีรูปแบบการใช้งานที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง และนั่นจะส่งผลต่อการเลือกมอเตอร์ของคุณมากกว่าที่หลายคนคาดคิด

ประเภทของยานพาหนะและสถานการณ์การใช้งานทั่วไป

เริ่มต้นด้วยประเภทของแพลตฟอร์ม รถยนต์ชุมชนความเร็วต่ำ รถตู้ขนส่งสินค้าขนาดเล็ก และรถเก็บขยะ อาจเป็น “รถยนต์ไฟฟ้า” เหมือนกัน แต่พวกมันใช้งานในโลกที่แตกต่างกัน รถยนต์ความเร็วต่ำเน้นการออกตัวที่ราบรื่นที่รอบต่ำและการทำงานที่เงียบ รถยนต์ขนส่งสินค้าเน้นการออกตัวที่สม่ำเสมอภายใต้ภาระและการขับขี่อย่างมีประสิทธิภาพในช่วงความเร็วกลาง รถเก็บขยะเน้นแรงบิดที่ความเร็วต่ำ การหยุดและออกตัวบ่อยครั้ง และการเปลี่ยนเกียร์ที่ยาวนานซึ่งทำให้เกิดความร้อนสะสม มอเตอร์ขับเคลื่อนรถยนต์ไฟฟ้าที่ดีที่สุดคือมอเตอร์ที่ตรงกับความเป็นจริงในการใช้งานของคุณ ไม่ใช่เพียงมอเตอร์ที่ได้คะแนนสูงสุดเพียงจุดเดียวในเอกสารข้อมูลจำเพาะ

เวลาทำการและรูปแบบการใช้งานในแต่ละวัน

ถัดไป ให้กำหนดชั่วโมงการทำงานและการเปลี่ยนแปลงของภาระการใช้งาน ถามคำถามง่ายๆ เช่น สตาร์ทเครื่องยนต์กี่ครั้งต่อชั่วโมง? รถวิ่งต่อเนื่องนานแค่ไหน? บรรทุกเต็มพิกัดบ่อยแค่ไหน? รถที่วิ่งวันละสี่ชั่วโมงด้วยภาระการใช้งานเบาๆ จะทนต่อสภาวะความร้อนที่แตกต่างจากรถที่วิ่งสิบชั่วโมงโดยมีการสตาร์ทหนักๆ ซ้ำๆ นี่คือจุดที่รอบการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้าไม่ใช่แค่คำศัพท์ในตำราอีกต่อไป แต่กลายเป็นข้อมูลสำคัญที่สุดในการออกแบบของคุณ

ค่ากำลังไฟฟ้าเป็นเพียงตัวกรองด่านแรกเท่านั้น

กำลังไฟฟ้าเป็นสิ่งสำคัญ แต่ก็อาจทำให้คุณเข้าใจผิดได้หากใช้เป็นเกณฑ์หลักในการตัดสินใจ โครงการของคุณต้องการกำลังไฟฟ้าที่เพียงพอ แต่ปัญหาหลายอย่างเกิดขึ้นเพราะไม่ได้ตรวจสอบแรงบิดและความร้อนตั้งแต่แรก

เหตุใดกำลังไฟฟ้าที่ระบุไว้เพียงอย่างเดียวจึงอาจทำให้เข้าใจผิดได้

กำลังไฟฟ้าที่กำหนดสำหรับมอเตอร์ขับเคลื่อนรถยนต์ไฟฟ้าโดยทั่วไปจะถูกกำหนดไว้ที่ความเร็ว สภาพการระบายความร้อน และขีดจำกัดอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นที่เฉพาะเจาะจง แต่การใช้งานจริงของรถยนต์ไฟฟ้ามีความซับซ้อนกว่านั้น คุณอาจใช้เวลาส่วนใหญ่ที่ความเร็วต่ำกว่าความเร็วที่กำหนด คุณอาจใช้งานในห้องโดยสารปิดที่มีการไหลเวียนของอากาศจำกัด คุณอาจต้องการเร่งความเร็วซ้ำๆ ในขณะที่บรรทุกสัมภาระ ในกรณีเหล่านั้น มอเตอร์ที่ "ตรงตามกำลังไฟฟ้าที่กำหนด" ก็อาจยังรู้สึกว่ากำลังไม่เพียงพอหรือร้อนเกินไปได้

กระบวนการเลือกมอเตอร์ PMSM ที่ดี จะใช้กำลังไฟฟ้าเป็นเกณฑ์คร่าวๆ จากนั้นจึงตรวจสอบแรงบิดและขีดจำกัดด้านความร้อนเทียบกับการใช้งานจริง

ช่วงกำลังไฟฟ้าทั่วไปสำหรับการใช้งาน PMSM ในรถยนต์ไฟฟ้าใหม่

โดยทั่วไปแล้ว โครงการต่างๆ มักจะจัดกลุ่มอยู่ในช่วงกำลังไฟฟ้าไม่กี่ช่วง ยานพาหนะขนาดเล็กความเร็วต่ำมักจะมีกำลังไฟฟ้าประมาณ 3–5 กิโลวัตต์ ยานพาหนะเพื่อการพาณิชย์ขนาดเล็กและยานพาหนะขนส่งภายในมักจะมีกำลังไฟฟ้าประมาณ 5–15 กิโลวัตต์ ส่วนยานพาหนะสำหรับงานสาธารณูปโภคและสุขาภิบาลมักจะมีกำลังไฟฟ้าตั้งแต่ 20–40 กิโลวัตต์ขึ้นไป นี่ไม่ใช่กฎตายตัว แต่เป็นตัวกรองอย่างรวดเร็วที่จะช่วยให้คุณประหยัดเวลาในการเลือกตัวเลือกที่เล็กเกินไปหรือใหญ่เกินไปโดยไม่จำเป็น

หากคุณกำลังจัดหา... มอเตอร์แม่เหล็กถาวรสำหรับรถยนต์ไฟฟ้า ในการใช้งาน ให้ถือว่าช่วงเหล่านี้เป็นจุดเริ่มต้น จากนั้นให้แรงบิดและรอบการทำงานเป็นตัวตัดสินเลือกขั้นสุดท้าย

แรงบิดที่ต้องการเป็นตัวกำหนดความสามารถในการขับขี่ที่แท้จริง

แรงบิดคือสิ่งที่คุณรู้สึก แรงบิดคือสิ่งที่ช่วยให้คุณขึ้นทางลาดได้แม้บรรทุกเต็มพิกัด แรงบิดคือสิ่งที่ทำให้รถของคุณดูดีบนกระดาษแต่กลับน่าผิดหวังเมื่อใช้งานจริง

แรงบิดที่กำหนดเทียบกับแรงบิดสูงสุดในการใช้งานรถยนต์ไฟฟ้า

แรงบิดที่กำหนด (Rated torque) คือแรงบิดที่มอเตอร์สามารถส่งออกมาได้อย่างต่อเนื่องโดยไม่เกิดความร้อนสูงเกินไป ส่วนแรงบิดสูงสุด (Peak torque) คือแรงบิดที่มอเตอร์สามารถส่งออกมาได้ในช่วงเวลาสั้นๆ ซึ่งมักจะเป็นเพียงไม่กี่วินาที ในรถยนต์ไฟฟ้า แรงบิดทั้งสองค่ามีความสำคัญ แต่มีความสำคัญในสถานการณ์ที่แตกต่างกัน แรงบิดที่กำหนดช่วยในการปีนเขาอย่างต่อเนื่องและรอบการทำงานที่ยาวนาน ส่วนแรงบิดสูงสุดช่วยในการออกตัวบนเนิน การออกตัวอย่างรวดเร็ว และการเปลี่ยนแปลงภาระอย่างฉับพลัน

เมื่อคุณเปรียบเทียบข้อมูลจำเพาะแรงบิดของมอเตอร์ PMSM อย่าถามเพียงแค่ว่า “แรงบิดสูงสุดเท่าไหร่?” แต่ควรถามว่า “แรงบิดสูงสุดนั้นคงอยู่ได้นานแค่ไหน และอะไรเป็นข้อจำกัด?” ตัวเลขแรงบิดสูงสุดที่สูงแต่ลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อเกิดความร้อนนั้นไม่เป็นประโยชน์ต่อผู้ขับขี่ของคุณ

การปรับแรงบิดให้เหมาะสมกับการใช้งานที่ความเร็วต่ำและการขับขี่แบบหยุดๆ ไปๆ

รถยนต์ไฟฟ้าหลายคันใช้เวลาส่วนใหญ่ในการขับขี่ด้วยความเร็วต่ำ การขับขี่ในเมืองที่มีการหยุดและออกตัวบ่อย การเคลื่อนที่ในลานจอดรถ การเข้าใกล้จุดขนถ่ายสินค้า และการทำงานในโรงงานสาธารณูปโภค ล้วนอยู่ในช่วงรอบเครื่องยนต์ต่ำ มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร (PMSM) มักถูกเลือกใช้เนื่องจากสามารถให้แรงบิดสูงตั้งแต่ความเร็วต่ำด้วยการควบคุมที่แม่นยำ ซึ่งมีความสำคัญต่อความราบรื่นในการออกตัวและการลดความเครียดของชิ้นส่วนกลไกในระหว่างการสตาร์ทซ้ำๆ

หากเส้นทางของคุณมีทางลาดบ่อยครั้ง พื้นผิวขรุขระ หรือการออกตัวซ้ำๆ ขณะบรรทุกน้ำหนัก ควรให้ความสำคัญกับการส่งแรงบิดที่ความเร็วต่ำและความเสถียรทางความร้อนมากกว่าการเพิ่มกำลังที่ความเร็วสูงสุดเพียงเล็กน้อย

อัตราการทำงานและขีดจำกัดด้านอุณหภูมิมีความสำคัญมากกว่าข้อมูลจำเพาะ

มอเตอร์สองตัวที่มีกำลังใกล้เคียงกันอาจทำงานแตกต่างกันอย่างมากตลอดทั้งวัน การทำงานเป็นรอบและขีดจำกัดด้านความร้อนจะเป็นตัวกำหนดว่าระบบขับเคลื่อนของคุณจะทำงานได้อย่างเสถียรหรือค่อยๆ เสียหายจนใช้การไม่ได้

การทำงานต่อเนื่องเทียบกับการทำงานเป็นช่วงๆ

ยานพาหนะบางคันทำงานเป็นช่วงๆ บางคันทำงานเหมือนเครื่องจักรในโรงงานอุตสาหกรรม หากแพลตฟอร์มของคุณทำงานเป็นกะยาว การเลือกมอเตอร์ต้องคำนึงถึงการทำงานต่อเนื่อง การทำงานแบบไม่ต่อเนื่องสามารถทนต่อการทำงานหนักในช่วงสั้นๆ และช่วงเวลาระบายความร้อนที่ยาวนานกว่าได้ แต่การทำงานต่อเนื่องต้องการมอเตอร์ที่สามารถรักษาเอาต์พุตได้โดยไม่เกิดอุณหภูมิสูงเกินไป

สำหรับมอเตอร์ PMSM ที่ใช้ในรถยนต์พลังงานใหม่ ความสามารถในการทำงานต่อเนื่องมักเป็นข้อได้เปรียบมากกว่าประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นเพียงไม่กี่เปอร์เซ็นต์ ณ จุดการทำงานเดียว

การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิและความน่าเชื่อถือในระยะยาว

ความร้อนส่งผลกระทบต่อทุกสิ่ง อุณหภูมิที่สูงขึ้นจะทำให้อายุการใช้งานของฉนวนสั้นลง เปลี่ยนพฤติกรรมของจาระบีในตลับลูกปืน ลดกำลังการทำงานของอินเวอร์เตอร์ และอาจทำให้กำลังเครื่องยนต์ลดลงจนผู้ขับขี่สังเกตได้ว่า "รถอ่อนแรงลง"

ดังนั้น ควรพิจารณาขีดจำกัดด้านความร้อนเป็นเกณฑ์ในการเลือก ไม่ใช่สิ่งที่จะคิดถึงทีหลัง เมื่อคุณขอข้อมูลมอเตอร์ ให้ถามถึงอุณหภูมิที่คาดว่าจะเพิ่มขึ้นภายใต้รอบการทำงานของคุณ ไม่ใช่แค่ที่อุณหภูมิที่กำหนดเท่านั้น หากรถของคุณทำงานในสภาพอากาศร้อน ห้องโดยสารปิด หรือสภาพแวดล้อมที่มีฝุ่นมาก ขีดจำกัดด้านความร้อนจึงไม่ใช่เรื่องที่เลือกได้

ข้อควรพิจารณาเกี่ยวกับแพลตฟอร์มแรงดันไฟฟ้าและระบบขับเคลื่อน

การเลือกแพลตฟอร์มแรงดันไฟฟ้ามีผลต่อระดับกระแสไฟฟ้า การเดินสายไฟ ขนาดอินเวอร์เตอร์ และแนวปฏิบัติด้านความปลอดภัย นอกจากนี้ยังส่งผลต่อความง่ายในการจัดหาตัวควบคุมและบูรณาการระบบขับเคลื่อนอีกด้วย

แพลตฟอร์มแรงดันไฟฟ้าทั่วไปในรถยนต์ไฟฟ้า

แพลตฟอร์มแรงดันต่ำ เช่น 60 V หรือ 72 V มักใช้ในรถยนต์ขนาดเล็กและรถยนต์ความเร็วต่ำ ส่วนแพลตฟอร์มแรงดันสูงจะใช้เมื่อต้องการเพิ่มกำลังไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าอาจสูงเกินไป แรงดันไฟสูงสามารถลดกระแสไฟฟ้าสำหรับกำลังไฟฟ้าเท่าเดิม ซึ่งช่วยในการเลือกขนาดสายไฟและลดความร้อนในขั้วต่อ แต่ก็อาจทำให้มีข้อกำหนดด้านความปลอดภัยที่เข้มงวดขึ้นและตัวเลือกอินเวอร์เตอร์ที่แตกต่างกันออกไป

เลือกแรงดันไฟฟ้าโดยพิจารณาจากระบบโดยรวม มอเตอร์ไม่ได้ทำงานเพียงลำพัง ชุดแบตเตอรี่ อินเวอร์เตอร์ ชุดสายไฟ และระบบระบายความร้อนต้องทำงานประสานกัน

การจับคู่มอเตอร์กับอินเวอร์เตอร์

มอเตอร์ PMSM ต้องการอินเวอร์เตอร์ที่รองรับการควบคุม PMSM ไดรฟ์สมัยใหม่ส่วนใหญ่ทำได้ แต่การจับคู่ยังคงมีความสำคัญ การจับคู่ที่ไม่ดีอาจแสดงออกมาในรูปแบบของแรงบิดที่ไม่เสถียร การควบคุมความเร็วต่ำที่ไม่ดี หรือความร้อนสูงเกินไป แจ้งช่วงความเร็ว แรงบิดที่ต้องการ แรงดันไฟฟ้า และรอบการทำงานให้ผู้จำหน่ายไดรฟ์ทราบตั้งแต่เนิ่นๆ ในโครงการจริง มอเตอร์ขับเคลื่อนรถยนต์ไฟฟ้า มอเตอร์ขับเคลื่อนรถยนต์ไฟฟ้าไม่เคยทำงานได้โดยลำพัง พฤติกรรมของมันเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับกลยุทธ์การควบคุมอินเวอร์เตอร์ ขีดจำกัดกระแส และการประสานงานด้านความร้อน การจับคู่ที่ลงตัวระหว่างมอเตอร์ขับเคลื่อนรถยนต์ไฟฟ้าและอินเวอร์เตอร์มักให้ประสิทธิภาพการใช้งานจริงที่ดีกว่าการเลือกมอเตอร์ที่มีกำลังสูงกว่าเล็กน้อย

รายการตรวจสอบการคัดเลือกเชิงปฏิบัติสำหรับ PMSM ในโครงการ NEV

ก่อนที่จะทำการซื้อเสร็จสมบูรณ์ โปรดตรวจสอบรายการต่อไปนี้อย่างรวดเร็ว:

• ช่วงน้ำหนักของยานพาหนะ รวมทั้งน้ำหนักบรรทุกและอุปกรณ์เสริม

• ช่วงความเร็วเป้าหมายและความเร็วในการทำงานโดยทั่วไป

• ความลาดชันหรือทางลาดที่เลวร้ายที่สุด รวมถึงความถี่ในการเกิดเหตุการณ์ดังกล่าว

• จำนวนการสตาร์ทต่อชั่วโมงและรูปแบบการหยุด-ออกตัวโดยทั่วไป

• แรงบิดที่กำหนดและระยะเวลาแรงบิดสูงสุดที่ยอมรับได้

• แพลตฟอร์มแรงดันไฟฟ้า ขีดจำกัดของแบตเตอรี่ และความสามารถของอินเวอร์เตอร์

• วิธีการระบายความร้อนและข้อจำกัดในการติดตั้ง

• สภาพแวดล้อม เช่น ฝุ่น ความชื้น หรือข้อจำกัดของพื้นที่ปิดล้อม

รายการตรวจสอบนี้อาจดูพื้นฐาน แต่ช่วยป้องกันปัญหา "เรื่องไม่คาดคิดในนาทีสุดท้าย" ที่พบบ่อยที่สุดได้

ฝ่ายสนับสนุนด้านวิศวกรรมของ PMSM สำหรับการใช้งาน NEV

เอกสารข้อมูลจำเพาะเพียงอย่างเดียวไม่สามารถสร้างรถยนต์ได้ คุณยังต้องการพันธมิตรทางวิศวกรรมที่สามารถแปลงข้อมูลการใช้งานให้เป็นเครื่องยนต์ที่ทำงานได้ดีในแพลตฟอร์มของคุณด้วย ชิงเต่า Enneng Motor Co., Ltd. บริษัท ENNENG (เรียกย่อว่า “ENNENG”) มุ่งเน้นการวิจัยและพัฒนาและการผลิตมอเตอร์แม่เหล็กถาวรสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมที่ต้องการแรงบิดที่ความเร็วต่ำ การทำงานต่อเนื่อง และสภาวะการทำงานที่รุนแรง ประสบการณ์ดังกล่าวมีประโยชน์อย่างยิ่งเมื่อรถยนต์ไฟฟ้าของคุณทำงานเหมือนเครื่องจักรที่ใช้งานจริง ไม่ใช่รถสำหรับวันหยุดสุดสัปดาห์

สำหรับกระบวนการคัดเลือกมอเตอร์ PMSM ของคุณ การสนับสนุนทางวิศวกรรมสามารถรวมถึงการปรับแต่งอินเทอร์เฟซการติดตั้ง การออกแบบเพลา ตัวเลือกการระบายความร้อน และตัวเลือกฉนวนให้ตรงกับข้อจำกัดของแพลตฟอร์มของคุณ เมื่อคุณแบ่งปันข้อมูลเส้นทางและภาระที่ชัดเจน คุณจะสามารถดำเนินการจากขั้นตอนการทดลองต้นแบบไปสู่การผลิตที่เสถียรได้เร็วขึ้น โดยมีรอบการออกแบบใหม่ที่น้อยลง และลดความประหลาดใจที่ไม่พึงประสงค์เกี่ยวกับพฤติกรรมทางความร้อน

คำถามที่พบบ่อย

Q1: จุดเริ่มต้นที่ดีที่สุดสำหรับการเลือกมอเตอร์ PMSM ในโครงการรถยนต์พลังงานใหม่คืออะไร?
A: เริ่มจากรอบการใช้งานจริงของรถก่อน จากนั้นใช้กำลังไฟฟ้าเป็นตัวกรองเบื้องต้น แรงบิดและขีดจำกัดด้านความร้อนจะเป็นตัวตัดสินการเลือกขั้นสุดท้าย

Q2: เหตุใดมอเตอร์ PMSM สำหรับรถยนต์พลังงานใหม่จึงรู้สึกว่ากำลังไม่แรง แม้ว่าค่า kW จะดูถูกต้องก็ตาม?
A: แรงบิดที่ความเร็วต่ำหรือระยะเวลาของแรงบิดสูงสุดอาจต่ำเกินไป หรือมอเตอร์อาจลดกำลังลงก่อนกำหนดเนื่องจากความร้อนใต้เส้นทางที่คุณติดตั้ง

Q3: สำหรับรถยนต์ไฟฟ้าอเนกประสงค์ คุณควรให้ความสำคัญกับแรงบิดที่กำหนดหรือแรงบิดสูงสุด?
A: ให้ความสำคัญกับแรงบิดที่กำหนดไว้สำหรับการเปลี่ยนเกียร์ระยะยาว จากนั้นตรวจสอบให้แน่ใจว่าแรงบิดสูงสุดสามารถรับมือกับการออกตัวบนเนินและการออกตัวแรงๆ ได้โดยไม่เกิดความร้อนสูงเกินไป

คำถามที่ 4: รอบการทำงานของมอเตอร์รถยนต์ไฟฟ้าส่งผลต่อความน่าเชื่อถืออย่างไร?
A: การใช้งานต่อเนื่องเป็นเวลานานและการสตาร์ทบ่อยครั้งจะทำให้เกิดความร้อนและความเครียดเพิ่มขึ้น มอเตอร์ที่มีระยะเผื่อความร้อนที่ดีกว่าและให้กำลังขับต่อเนื่องที่เสถียร มักจะมีอายุการใช้งานยาวนานกว่า

Q5: คุณควรส่งข้อมูลอะไรให้ซัพพลายเออร์เพื่อคำนวณขนาดมอเตอร์แม่เหล็กถาวรสำหรับการใช้งานในรถยนต์ไฟฟ้า?
A: ช่วงน้ำหนักรถ, ช่วงความเร็ว, ความลาดชันสูงสุดที่คาดการณ์ได้, จำนวนการสตาร์ทต่อชั่วโมง, ระดับแรงดันไฟฟ้า, ข้อจำกัดด้านบรรจุภัณฑ์ และชั่วโมงการใช้งานต่อวันที่คาดการณ์ไว้