बैटरी इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए पीएमएसएम सिस्टम का लॉक्ड-रोटर डिज़ाइन और अनुप्रयोग

क्या आपके ईवी में कभी ऐसा क्षण आया है जब आप इसे एक खड़ी पहाड़ी पर चढ़ाते हैं, और एक सेकंड के लिए भी, बिजली रुकी हुई महसूस होती है? वह लॉक-रोटर स्थिति है - नहीं, कोई गड़बड़ी नहीं है, बल्कि टॉर्क की मांग और मोटर सीमा के बीच एक जानबूझकर किया गया सुरक्षा नृत्य है। एक ऐसे व्यक्ति के रूप में जिसने PUMBAAEV में PMSM (परमानेंट मैग्नेट सिंक्रोनस मोटर) सिस्टम में बदलाव करने में वर्षों बिताए हैं, मैंने देखा है कि यह "क्षणिक विराम" किसी वाहन के वास्तविक दुनिया के प्रदर्शन को कैसे बना या बिगाड़ सकता है। आइए पाठ्यपुस्तक की परिभाषाओं को छोड़ दें और इस बारे में बात करें कि वास्तव में क्या मायने रखता है: कैसे स्मार्ट लॉक-रोटर डिज़ाइन बीईवी के लिए संभावित कमजोरी को ताकत में बदल देता है।

पीएमएसएम-संचालित ईवी में लॉक्ड-रोटर एक गंदा शब्द क्यों नहीं है?

अधिकांश ड्राइवर "लॉक रोटर" को विफलता से जोड़ते हैं - रुकी हुई ड्रिल या टूटे हुए पंखे के बारे में सोचें। लेकिन ईवीएस में, यह एक परिकलित स्थिति है। जब आप अधिकतम टॉर्क की मांग करते हैं (जैसे किसी पहाड़ी दर्रे पर चढ़ना या किसी स्टॉप से ​​लॉन्च करना), तो पीएमएसएम का रोटर ओवरहीटिंग या डीमैग्नेटाइजिंग के बिना चरम शक्ति प्रदान करने के लिए क्षण भर के लिए "लॉक" कर सकता है। शिकार? पारंपरिक डिज़ाइन अक्सर यहां दक्षता या स्थायित्व का त्याग कर देते हैं। PUMBAAEV में, हमने सीखा है कि कुंजी लॉक-रोटर परिदृश्यों से बचना नहीं है - बल्कि उनमें महारत हासिल करना है।

पिछले साल एक वाणिज्यिक वैन ग्राहक के साथ हमारे काम को लें। उन्हें एक ऐसे पीएमएसएम की आवश्यकता थी जो बैटरी की खपत को कम रखते हुए 30% ग्रेड की चढ़ाई को संभाल सके। प्रारंभिक परीक्षणों से पता चला है कि मानक रोटर निरंतर लॉक-रोटर टॉर्क के 90 सेकंड के भीतर ज़्यादा गरम हो जाते हैं। हमने सिर्फ एक बड़ा कूलिंग पंखा ही नहीं जोड़ा; हमने लॉकअप के दौरान भंवर धारा के नुकसान को कम करने के लिए रोटर के चुंबकीय सर्किट को फिर से डिजाइन किया, बेहतर गर्मी अपव्यय के लिए इसे खंडित स्टेटर के साथ जोड़ा, और इन्वर्टर को स्थिर रखने के बजाय पल्स टॉर्क के लिए प्रोग्राम किया। परिणाम? वैन अब उसी ग्रेड पर सीधे 5 मिनट तक चढ़ती है, रोटर तापमान महत्वपूर्ण सीमा से 20 डिग्री सेल्सियस नीचे रहता है। यह वास्तविक दुनिया की जीत का लॉक-रोटर डिज़ाइन सक्षम बनाता है।

पीएमएसएम एज: लॉक्ड-रोटर परिदृश्यों में यह इंडक्शन मोटर्स को मात क्यों देता है

इंडक्शन मोटर्स का अपना स्थान है, लेकिन जब लॉक-रोटर प्रदर्शन की बात आती है, तो पीएमएसएम चमकते हैं। उनके स्थायी चुंबक तत्काल टॉर्क प्रदान करते हैं - इंडक्शन सेटअप की तरह चुंबकीय क्षेत्र बनने की प्रतीक्षा नहीं करनी पड़ती। लेकिन वही विशेषता चुनौतियाँ पैदा करती है: लॉकअप के दौरान उच्च धाराएं वाइंडिंग को ख़राब कर सकती हैं या मैग्नेट को कमजोर कर सकती हैं।

यहीं पर पुंबाएव का दृष्टिकोण भिन्न है। रोटर को एक स्थिर घटक के रूप में मानने के बजाय, हम उसके व्यवहार का मॉडल बनाते हैंदौरानहवालात। हमारे इंजीनियर यह अनुकरण करने के लिए परिमित तत्व विश्लेषण का उपयोग करते हैं कि विभिन्न चुंबक ग्रेड (हम सिलवाया गया बल के साथ सिंटर्ड एनडीएफईबी को प्राथमिकता देते हैं) और लेमिनेशन सामग्री (एड़ी के नुकसान को कम करने के लिए पतली-गेज सिलिकॉन स्टील) अचानक टॉर्क स्पाइक्स पर कैसे प्रतिक्रिया करते हैं। एक परियोजना में एक स्पोर्ट्स कार ग्राहक शामिल था जो मोटर को जलाए बिना "तत्काल लॉन्च अनुभव" चाहता था। हमने रोटर में एक वी-आकार के चुंबक सरणी का उपयोग किया - निश्चित रूप से अपरंपरागत, लेकिन यह लॉकअप के दौरान चुंबकीय प्रवाह को अधिक समान रूप से फैलाता है, जिससे पीक करंट में 18% की कटौती होती है। ड्राइवर को गर्दन हिला देने वाला त्वरण मिलता है; मोटर ठंडी रहती है.

लैब से परे: वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोग जहां लॉक्ड-रोटर डिज़ाइन जीतता है

सिमुलेशन से पता लगाना आसान है, लेकिन लॉक-रोटर डिज़ाइन केवल तभी मायने रखता है जब यह सड़क पर काम करता है। यहां तीन परिदृश्य हैं जहां स्मार्ट लॉक-रोटर लॉजिक वाले पीएमएसएम अपनी उपयोगिता साबित करते हैं:

1. ऑफ-रोड रिकवरी​

इलेक्ट्रिक एटीवी बनाने वाले एक ग्राहक को वाहन को कीचड़ के गड्ढों से बाहर निकालने के लिए अपने पीएमएसएम की आवश्यकता होती है - 2-3 मिनट के लिए लॉक-रोटर टॉर्क। हमने एक "टॉर्क ब्रीदिंग" एल्गोरिदम जोड़ा है: इन्वर्टर 500ms में पावर स्पंदित करता है, जिससे रोटर चक्रों के बीच ठंडा हो जाता है। स्टेटर के चारों ओर वॉटर-ग्लाइकोल जैकेट के साथ, इसने दुरुपयोग को नियंत्रित किया जबकि प्रतिस्पर्धियों की मोटरें 60 सेकंड में गर्म हो गईं।

2. पुनर्योजी ब्रेकिंग फ़ॉलबैक​

क्या आपने कभी गौर किया है कि जब आप रीजेन से एक्सेलेरेशन पर स्विच करते हैं तो कुछ ईवी कैसे झिझकते हैं? यह एक लॉक-रोटर संक्रमण मुद्दा है। PUMBAAEV में, हम इन बदलावों का अनुमान लगाने के लिए पीएमएसएम को प्रोग्राम करते हैं - टॉर्क डिमांड हिट होने से पहले रोटर को पूर्व-ऊर्जा देने के लिए व्हील स्पीड सेंसर का उपयोग करते हैं। जिस डिलीवरी वैन बेड़े के साथ हमने काम किया, उसमें इस बदलाव के बाद शहरी ड्राइव-साइकिल दक्षता में 12% का सुधार देखा गया।

3. दोष सहनशीलता​

यदि कोई सेंसर ड्राइव के बीच में विफल हो जाता है, तो विनाशकारी क्षति से बचने के लिए पीएमएसएम को "सुरक्षित लॉक-रोटर" मोड में प्रवेश करने की आवश्यकता होती है। हमारे सिस्टम अनावश्यक तापमान सेंसर और एक बैकअप नियंत्रण लूप का उपयोग करते हैं जो ऐतिहासिक डेटा के आधार पर टॉर्क को सीमित करता है - इसलिए भले ही एक सेंसर झूठ बोलता हो, मोटर स्व-विनियमित होता है। यह सैद्धांतिक नहीं है; इसने नॉर्वे में शीतकालीन परीक्षण के दौरान एक ग्राहक के प्रोटोटाइप को पूरी तरह विफल होने से बचा लिया।

PUMBAAEV का विचार: पीएमएसएम के डीएनए में लॉक्ड-रोटर को डिजाइन करना

एक निर्माता के रूप में जो पीएमएसएम में रहता है और सांस लेता है, हमने लॉक-रोटर को हल करने की समस्या के रूप में देखना बंद कर दिया है। यह एक विशेषता है. ईवी मोटर्स की हमारी नवीनतम श्रृंखला में बीएमएस में एक "लॉक्ड-रोटर मोड" टॉगल शामिल है - ड्राइवर "इको" (सीमित लॉकअप समय) या "स्पोर्ट" (विस्तारित पीक टॉर्क) के बीच चयन कर सकते हैं। हुड के तहत, प्रत्येक मोटर में उत्पादन के दौरान मैप की गई एक अद्वितीय थर्मल प्रोफ़ाइल होती है, इसलिए नियंत्रण सॉफ़्टवेयर इसकी विशिष्ट विशेषताओं के अनुरूप होता है।

यह व्यक्तिगत दृष्टिकोण हमारे अपने इतिहास से आता है। 2018 में, हमने एक स्कूटर स्टार्टअप के लिए एक पीएमएसएम बनाया जो पहाड़ी शहरों में विफल रहा। पता चला, वे सभी जलवायु के लिए समान लॉक-रोटर मापदंडों का उपयोग कर रहे थे। हमने परिवेश के तापमान और बैटरी एसओसी के आधार पर लॉकअप अवधि को समायोजित करने के लिए फर्मवेयर को फिर से डिज़ाइन किया - समस्या हल हो गई। वह सबक अटक गया: कोई भी दो ईवी समान लॉक-रोटर मांगों का सामना नहीं करते हैं, इसलिए किसी भी दो पीएमएसएम को समान रूप से ट्यून नहीं किया जाना चाहिए।

आगे की राह: अगली पीढ़ी के बीईवी के लिए स्मार्ट लॉक्ड-रोटर

सॉलिड-स्टेट बैटरियों और क्षितिज पर 800V आर्किटेक्चर के साथ, लॉक-रोटर डिज़ाइन और भी पेचीदा हो जाएगा। उच्च वोल्टेज का मतलब है तेज़ करंट स्पाइक्स; उच्च ऊर्जा घनत्व बैटरियां लंबे समय तक लॉकअप समय की अनुमति देती हैं। PUMBAAEV में, हम लॉकअप के दौरान स्विचिंग नुकसान को कम करने के लिए गैलियम नाइट्राइड (GaN) इनवर्टर और कूलिंग चैनलों को अनुकूलित करने के लिए 3D-मुद्रित रोटर कोर के साथ प्रयोग कर रहे हैं। लक्ष्य? एक पीएमएसएम जो क्रूर-बल टॉर्क प्रदान करता हैऔरऑफ-रोड दुर्व्यवहार से पूरा दिन बच जाता है।

तो अगली बार जब आपको अपने ईवी की गति में "रोक" महसूस हो, तो याद रखें: यह कोई दोष नहीं है। यह स्मार्ट इंजीनियरिंग की ध्वनि है—उन क्षणों के लिए डिज़ाइन करना जो सबसे अधिक मायने रखते हैं। और यदि आप एक ईवी का निर्माण कर रहे हैं जिसमें केवल आवागमन के अलावा और भी बहुत कुछ करने की जरूरत है, तो शायद यह उस टीम से बात करने का समय है जो लॉक-रोटर को जोखिम के रूप में नहीं, बल्कि एक अवसर के रूप में मानती है।

पुम्बाएव के बारे में​

हम एक पीएमएसएम सिस्टम निर्माता हैं जो टॉर्क को वास्तविक दुनिया की क्षमता में बदलने के लिए जुनूनी है। वाणिज्यिक वैन से लेकर ऑफ-रोड रिग्स तक, हमारी मोटरें ईवी द्वारा प्रतिदिन सामना किए जाने वाले गंदे, अप्रत्याशित क्षणों को संभालने के लिए बनाई गई हैं। देखना चाहते हैं कि हमारा लॉक-रोटर डिज़ाइन दर्शन आपके प्रोजेक्ट में कैसे फिट बैठता है? हमें एक पंक्ति लिखें - हम आपको हमारी नवीनतम एटीवी मोटर का एक केस अध्ययन भेजेंगे जो बिना किसी परेशानी के 40% ग्रेड पर चढ़ गई।

कीवर्ड स्वाभाविक रूप से बुने हुए हैं: पीएमएसएम, स्थायी चुंबक सिंक्रोनस मोटर, लॉक-रोटर डिजाइन, बीईवी अनुप्रयोग, ईवी टॉर्क नियंत्रण, पीएमएसएम टीहर्मल प्रबंधन, पुंबाएव