Studenter undersöker ”grönare” alternativ till vanligaste elbilsmaskinen

fredag, mars 3, 2017

Eric Gamez och Tapas Sarangi

Asynkronmaskiner är ovanliga i elbilar, men skulle kunna vara både billigare och bättre för miljön. Masterstudenterna Eric Gamez och Tapas Sarangi undersöker en asynkronmaskin i sitt examensarbete.

Den vanligaste elmaskintypen i fordon är permanentmagnetmaskinen (PMSM). Asynkronmaskiner förekommer också, men ger jämförelsevis större förluster och mindre effekt för samma storlek.

Torbjörn Thiringer
Torbjörn Thiringer är professor i kraftelektronik på Chalmers och leder studien av induktionsmotorer.

I Eric Gamez och Tapas Sarangis examensarbete spelar asynkronmaskiner huvudrollen. I ett projekt finansierat av Swedish Electromobility Centre modellerar studenterna en asynkronmaskin för att beräkna förlusterna. Studenternas insats är en viktig del av projektet, som drivs av Torbjörn Thiringer, professor i kraftelektronik på Chalmers tekniska högskola tillsammans med forskarkolleger från KTH och Lunds universitet.

Undersöker hur förluster uppstår
I examensarbetets första steg har maskinen demonterats för de fysiska mätningar som ligger till grund för beräkningarna. Nu skapar studenterna matematiska modeller som exakt återger den fysiska maskinen, för att ta fram profiler över hur förlusterna uppstår.

– Vi vet ännu inte hur och när förlusterna uppstår i den här specifika maskinen, så det är väldigt intressant att undersöka, säger Eric Gamez.

-Vi hoppas få fram tillförlitliga profiler över hur förlusterna beter sig under olika förhållanden, tillägger Tapas Sarangi.

Kan vara hållbarare lösning för elfordon
Om PMSM-maskinen är avgjort bättre, varför lägga tid och pengar på att undersöka asynkronmaskinen? Torbjörn Thiringer förklarar:

-Dels är asynkronmaskinen avsevärt billigare att tillverka. Dessutom slipper man flera miljöfarliga ämnen som ingår i en högpresterande PMSM-maskin. Vissa av dessa ämnen tas också fram under etiskt ohållbara förhållanden. Sammantaget skulle en asynkronmaskin alltså kunna innebära en bättre lösning ur ett livscykelperspektiv, med hänsyn till effektivitet, material och prestanda.

Labbet ger överblick över olika fordonsmaskiner
Det är inte bara PMSM och asynkronmaskiner som analyseras i labbet på avdelningen för Elteknik där Torbjörn Thiringer och masterstudenterna arbetar. En rad olika fordonsmaskiner och tillhörande system studeras här. Just nu bereder man plats för ett XC90 framdrivningssystem som studeras ihop med Volvo Car Corporation. Planen är att bygga upp bilens elsystem för att studera e-miljön (dvs. kvalitén på spänning, ström, magnetfält och elektriska fält) i bilens högspända likströmsnät.

– Vår strategi är att ha en överblick över olika typer av fordonsmaskiner och övriga elkomponenter i ett elfordons framdrivningssystem. I projekten ser vi till den totala energiförbrukningen, inte bara utsläppen, som vi tror kommer ha stor betydelse i framtida certifiering, sammanfattar Torbjörn Thiringer.

 

Text och foto: Emilia Lundgren