I elmotorn omvandlas elektrisk energi till rörelseenergi genom att ett roterande magnetiserande fält reagerar med ett magnetfält som genererar ett vridmoment. Motorn består av en rörlig del, rotorn (b), och en fast del, statorn (a), som båda har kärnor av järn.
Strömmen från batteriet till motorn regleras av växelriktaren, som reglerar strömamplitud och fas efter förarens begäran från gaspedalen. I växelriktaren omvandlas batteriernas likström till den växelström som driver motorn. En elmotor kan leverera högt vridmoment från stillastående.
Bild ur Electromobility: Materials and Manufacturing Economics av Pontus Fyhr https://portal.research.lu.se/portal/en/publications/electromobility(3075eae3-0e2e-4554-bd1b-a1625c057f88).html.
Elmotorn har betydligt högre verkningsgrad än förbränningsmotorn. Det är minimala förluster av den energi som tillförs – till skillnad från bensinmotorn, vars verkningsgrad typiskt är mellan 30% och 40%. Resten av energin försvinner ut i form av värme.
EU kräver sedan 1/1 2017 att alla elmotorer som har en effekt mellan 0,75 och 375 kW (2, 4 och 6-poliga) håller minst energieffektivitetsklass IE3. Från 1/7 2021 gäller det 2,4,6 och 8-poliga motorer inom effektspannet 0,75-1000 kW. Då går det inte heller längre att uppfylla kraven genom att använda varvtalsreglerare. Läs mer här. Det här styr främst elmaskiner som används inom industrin, fordonsbranschen har generellt högre ambitioner än så.
Fyra huvudgrupper i ett elektriskt system
Komponenterna i det elektriska systemet är indelade i fyra huvudgrupper: inbyggd laddare, batteri, omvandlare och själva motorn. Tillsammans ansvarar de för att omvandla den elektriska energin som vi laddar i batteriet genom den mobila laddningsingången på hjulen. Detta är rollen för varje komponent:
- Inbyggd laddare: Den är ansvarig för att omvandla den elektriska energin från AC-laddningspunkten till likström och ackumulera den i batteriet.
- Omvandlare: ansvarar för att omvandla energin från DC till AC och vice versa, beroende på om vi accelererar eller bromsar. Den ansvarar också för att styra motorn enligt förarens önskemål.
- Elektrisk motor: omvandlar elektrisk energi till rörelse. I retardationsfasen (enkelt översatt; hastighetsminskning) kan den återvinna bromsenergi, omvandla kinetisk energi till elektrisk energi och lagra den i batteriet. Det vill säga regenerativ bromsning.
- Batteri: Det är en lagringsenhet för elektrisk energi som består av små batterier. Man kan säga att det är bränsletanken i en elbil.
Snabbfakta om omvandlare
Här kan du läsa en snabbfakta om hur en omvandlare fungerar och vilka huvudsakliga komponenter som ingår. Snabbfaktan är framtagen för projektet Nästa generations drivlineproduktion och är en sammanfattning av rapporten ”Inverter” skriven av Philip Abrahamsson, Postdoktor, Industriell elektroteknik och automation och Mats Alaküla, Professor, Industriell elektroteknik och automation vid Lunds Tekniska Högskola. Rapporten ger en överblick över hur en omvandlare fungerar och vilka huvudsakliga komponenter som ingår. Tillverkning och tester beskrivs, samt några viktiga punkter man ska tänka på vid design av en omvandlare. Syftet är att öka förståelsen kring den här komponenten i en fordonsdrivlina.
Läs hela snabbfaktan Läs rapporten i sin helhet Läs presentation om Double Pulse Testing
Om fordonsindustrins transformation
Fordonsindustrin står mitt i ett teknikskifte mot elektriska drivlinor. Och en av de största utmaningarna för att förbli konkurrenskraftig i det snabba teknikskiftet är att kostnadseffektivt kunna ställa om befintlig produktion till tillverkning av nya drivlinor. IDC är involverade i flera initiativ som driver utvecklingen av fordonsindustrins transformation, du kan läsa mer genom att följa taggen #fordonsindustrins transformation.
Projektet Nästa generations drivlinor finansieras av Vinnova. Projektet drivs från Högskolan i Skövde och partners är IDC West Sweden AB, LEAX GROUP AB, Lunds universitet, Tekniska Högskolan i Jönköping, Volvo Lastvagnar Aktiebolag, Volvo Personvagnar Aktiebolag och Afry.
