배터리 전기 자동차용 PMSM 시스템의 고정 회전자 설계 및 응용

EV를 타고 가파른 언덕을 오를 때 순간적으로 출력이… 억제되는 듯한 느낌을 받은 적이 있습니까? 그것은 회전자가 잠긴 상태입니다. 아니, 결함이 아니라 토크 요구와 모터 한계 사이의 의도적인 안전 댄스입니다. PUMBAAEV에서 수년 동안 PMSM(영구 자석 동기 모터) 시스템을 조정해 온 사람으로서 저는 이러한 "순간 정지"가 어떻게 차량의 실제 성능을 결정하거나 중단시킬 수 있는지 확인했습니다. 교과서적인 정의를 버리고 실제로 중요한 것이 무엇인지, 즉 스마트한 로터 설계가 어떻게 잠재적인 약점을 BEV의 강점으로 바꾸는지에 대해 이야기해 보겠습니다.

PMSM 구동 EV에서 고정 로터가 더러운 단어가 아닌 이유

대부분의 운전자는 "로터 잠김"을 고장과 연관시킵니다. 드릴이 정지되거나 팬이 파손된 것을 생각해 보십시오. 하지만 EV에서는 계산된 상태입니다. 최대 토크를 요구하는 경우(예: 산길을 오르거나 정지 상태에서 출발) PMSM의 로터는 일시적으로 "잠겨" 과열이나 자기소거 없이 최대 출력을 제공할 수 있습니다. 캐치? 전통적인 디자인은 효율성이나 내구성을 희생하는 경우가 많습니다. PUMBAAEV에서 우리는 로터 잠긴 시나리오를 피하는 것이 아니라 이를 마스터하는 것이 핵심이라는 것을 배웠습니다.

작년에 상업용 밴 고객과 함께 작업한 내용을 살펴보세요. 배터리 소모를 낮게 유지하면서 30% 경사도 오르막을 처리할 수 있는 PMSM이 필요했습니다. 초기 테스트에서는 로터 고정 토크가 지속된 후 90초 이내에 표준 로터가 과열되는 것으로 나타났습니다. 우리는 단지 더 큰 냉각 팬을 추가한 것이 아닙니다. 우리는 록업 중 와전류 손실을 줄이기 위해 회전자의 자기 회로를 재설계했고, 더 나은 열 방출을 위해 분할된 고정자와 짝을 이루었으며, 토크를 일정하게 유지하는 대신 펄스 토크로 인버터를 프로그래밍했습니다. 결과? 이제 밴은 동일한 경사면을 5분 동안 연속으로 오릅니다. 로터 온도는 임계 임계값보다 20°C 낮게 유지됩니다. 이것이 바로 고정 로터 디자인이 가능하게 하는 실제 승리의 종류입니다.

PMSM Edge: 회전자 고정 시나리오에서 유도 모터보다 나은 이유

유도 전동기가 그 자리를 차지하지만 회전자 고정 성능에 있어서는 PMSM이 빛을 발합니다. 영구 자석은 즉각적인 토크를 제공하므로 유도 설정처럼 자기장이 형성될 때까지 기다리지 않아도 됩니다. 그러나 동일한 특성으로 인해 문제가 발생합니다. 잠금 중 높은 전류로 인해 권선이 튀거나 자석이 약해질 수 있습니다.

PUMBAAEV의 접근 방식이 다른 점은 다음과 같습니다. 로터를 정적 구성요소로 취급하는 대신 로터의 동작을 모델링합니다.~ 동안유치장. 우리 엔지니어들은 유한 요소 분석을 사용하여 다양한 자석 등급(맞춤 보자력을 갖춘 소결 NdFeB 선호)과 적층 재료(와류 손실을 줄이기 위한 얇은 게이지 실리콘 강철)가 갑작스러운 토크 스파이크에 어떻게 반응하는지 시뮬레이션합니다. 한 프로젝트에는 모터를 소모하지 않고 "즉각적인 출발 느낌"을 원하는 스포츠카 고객이 참여했습니다. 결국 우리는 회전자에 V자형 자석 배열을 사용하게 되었습니다. 확실히 색다른 방식이기는 했지만, 이는 잠금 중에 자속을 더 균일하게 분산시켜 피크 전류를 18%까지 줄였습니다. 운전자는 목이 부러질 듯한 가속력을 얻습니다. 모터는 시원하게 유지됩니다.

실험실 너머: 고정 로터 설계가 승리하는 실제 응용 분야

시뮬레이션을 통해 괴짜가 되기는 쉽지만 고정 로터 디자인은 도로에서 작동하는 경우에만 중요합니다. 다음은 스마트 잠금 회전자 로직을 갖춘 PMSM이 그 가치를 입증하는 세 가지 시나리오입니다.

1. 오프로드 복구​

전기 ATV를 제작하는 고객은 차량을 진흙 구덩이에서 꺼내기 위해 PMSM이 필요했습니다. 즉, 2~3분 동안 회전자 고정 토크가 지속되어야 했습니다. 우리는 "토크 브리딩" 알고리즘을 추가했습니다. 인버터는 500ms 버스트로 전력을 펄스하여 사이클 사이에 로터를 냉각시킵니다. 고정자 주위에 물-글리콜 재킷을 결합하여 경쟁사의 모터가 60초 만에 과열되는 동안 남용을 처리했습니다.

2. 회생 제동 폴백​

재생에서 가속으로 전환할 때 일부 EV가 얼마나 주저하는지 알아차린 적이 있습니까? 그것은 잠긴 로터 전환 문제입니다. PUMBAAEV에서는 휠 속도 센서를 사용하여 토크 요구 사항에 도달하기 전에 로터에 사전 전원을 공급함으로써 이러한 변화를 예측하도록 PMSM을 프로그래밍합니다. 우리가 협력한 배달 밴 차량은 이번 조정 후 도시 주행 주기 효율성이 12% 향상되었습니다.

3. 내결함성​

주행 중에 센서에 오류가 발생하면 PMSM은 치명적인 손상을 방지하기 위해 "안전 잠금 로터" 모드로 들어가야 합니다. 우리 시스템은 중복 온도 센서와 과거 데이터를 기반으로 토크를 제한하는 백업 제어 루프를 사용하므로 센서 하나가 잘못되더라도 모터가 자체 조절됩니다. 이것은 이론적인 것이 아닙니다. 노르웨이에서 겨울 테스트를 하는 동안 클라이언트의 프로토타입이 완전히 실패하는 것을 방지했습니다.

PUMBAAEV의 견해: PMSM의 DNA에 고정 로터 설계

PMSM에 생명을 불어넣는 제조업체로서 우리는 고정 로터를 해결해야 할 문제로 보는 것을 중단했습니다. 특징입니다. 당사의 최신 EV 모터 라인에는 BMS에 "로터 잠김 모드" 토글이 포함되어 있습니다. 운전자는 "에코"(제한된 잠금 시간) 또는 "스포츠"(확장된 피크 토크) 중에서 선택할 수 있습니다. 후드 아래에는 각 모터마다 생산 중에 매핑된 고유한 열 프로필이 있으므로 제어 소프트웨어는 특정 특성에 맞게 조정됩니다.

이러한 맞춤형 접근 방식은 당사의 역사에서 비롯되었습니다. 2018년에 우리는 언덕이 많은 도시에서 계속 실패하는 스쿠터 스타트업을 위해 PMSM을 구축했습니다. 알고 보니 그들은 모든 기후에 대해 동일한 고정 로터 매개변수를 사용하고 있었습니다. 주변 온도와 배터리 SOC에 따라 잠금 기간을 조정하도록 펌웨어를 재설계하여 문제를 해결했습니다. 그 교훈은 그대로 유지되었습니다. 두 대의 EV가 동일한 회전자 고정 요구 사항에 직면하지 않으므로 두 대의 PMSM을 동일하게 조정해서는 안 됩니다.

앞으로 나아갈 길: 차세대 BEV를 위한 더 스마트한 고정 로터

고체 배터리와 800V 아키텍처가 곧 등장하면서 고정 로터 설계는 더욱 까다로워질 것입니다. 전압이 높을수록 전류 스파이크가 더 빨라집니다. 에너지 밀도가 높은 배터리는 더 긴 잠금 시간을 허용합니다. PUMBAAEV에서는 잠금 중 스위칭 손실을 줄이기 위해 질화갈륨(GaN) 인버터를 실험하고 냉각 채널을 최적화하기 위해 3D 프린팅된 로터 코어를 실험하고 있습니다. 목표? 무차별 토크를 제공하는 PMSM그리고하루 종일 오프로드 학대에서 살아남습니다.

따라서 다음 번에 EV 가속이 "멈추는" 느낌을 받을 때 기억하십시오. 이는 결함이 아닙니다. 가장 중요한 순간을 위해 디자인하는 스마트 엔지니어링의 소리입니다. 출퇴근 이상의 기능이 필요한 EV를 제작하고 있다면 로터 고정을 위험이 아닌 기회로 여기는 팀과 대화해야 할 때일 것입니다.

PUMBAAEV 소개​

우리는 토크를 실제 기능으로 전환하는 데 집착하는 PMSM 시스템 제조업체입니다. 상업용 밴부터 오프로드 장비에 이르기까지 당사의 모터는 EV가 매일 직면하는 지저분하고 예측할 수 없는 순간을 처리하도록 제작되었습니다. 당사의 고정 로터 설계 철학이 귀하의 프로젝트에 어떻게 적합한지 알고 싶으십니까? 연락주시면 땀 한 방울 흘리지 않고 40% 등급을 올린 최신 ATV 모터의 사례 연구를 보내드리겠습니다.

자연스럽게 짜여진 키워드: PMSM, 영구 자석 동기 모터, 고정 회전자 설계, BEV 애플리케이션, EV 토크 제어, PMSM t허벌 매니지먼트, PUMBAAEV