An Investigation on the Cooling System of Synchronous Motor for Electric Buses

Abstract

Due to the increase of the electric vehicle market, the mileage of the electric vehicle with full battery gets importance. The ambient temperature or the abuse driving conditions directly affects the mileage of the electric vehicle. To increase the mileage, the analysis of the thermal management system of the electric vehicle should be studied well. Besides the battery, one of the most important components of an electric vehicle is the synchronous motor. Thus, this study focused on the cooling methodology of permanent magnet synchronous motor which is limited in the literature. The cooling methodology of the synchronous motor directly affects battery performance. To analyze the thermal management system of an electric vehicle, analyzing the synchronous motor cooling water circulation methodology is taken into account and numerical simulations are validated by experimental results with 0.2% error. The effect of the mass flow rate of the motor coolant on the pressure drop is also analyzed.

Keywords

• Synchronous Motor
• Cooling System
• Electric Vehicle
• Liquid Cooling
• Permanent Magnet Electrical Machines

Elektrikli Otobüsler için Senkron Motoru Soğutma Sistemi Üzerine Bir Araştırma

Abstract

Elektrikli araçların satışının artması nedeni ile bu araçların tam dolu batarya ile kat edebildikleri yolun uzunluğu giderek özem kazanmaya başlamıştır. Hava sıcaklığı veya zorlu sürüş durumları elektrikli araçların kat edebildikleri mesafeyi doğrudan etkilemektedir. Kat edebildikleri mesafeyi arttırabilmek için elektrikli araçların termal yönetim sistemlerinin çok iyi şekilde analiz edilmesi gerekmektedir. Bataryanın yanında senkron motor elektrikli araçların en önemli komponentlerinden biridir. Dolayısı ile bu çalışma, sabit mıknatıslı bir senkron motorun literatürde de çok az ele alınan soğutma metoduna odaklanmıştır. Senkron motorun soğutma metodu doğrudan bataryanın performansı ile ilgilidir. Elektrikli araçların termal yönetim sistemini analiz edebilmek için senkron motorun soğutma suyu sirkülasyonu metodu ele alınmış ve sayısal sonuçlar deneysel sonuçlar ile 0.2% hata payı ile doğrulanmıştır. Motor soğutma suyunun debisinin, basınç düşüşüne etkisi de ayrıca incelenmiştir.

Keywords

• Senkron motor
• Soğutma Sistemi
• Elektrikli Araç Sıvı Soğutma
• Sabit Mıknatıslı Elektrik Makineleri

References

1. [1] International Energy Agency, IEA. 2017. “Global EV Outlook 2017 Together Secure Sustainable Global EV Outlook 2017.” IEA Pub, 1–71. doi:10.1787/9789264278882-en.
2. [2] Mutlu Y., Master Thesis. 2011. Elektrikli Araç Motorunun Soğutma Sistem Tasarımı, Master Thesis, Istanbul Technical University
3. [3] Rehman Z., Seong K. 2018. Three-D Numerical Thermal analysis of Electric Motor and with Cooling Jacket, Energies, 2018, 11, 92
4. [4] Polikarpova M., PhD Thesis. 2014. Liquid Cooling Solutions for Rotating Permanent Magnet Synchronous Machines, Lappeenranta University of Technology
5. [5] Christian K., Haumer A., Bäuml T. 2008. Thermal Model and Behavior of a Squirrel-Cage Induction Machine for Traction Applications. IEEE Transactions on Industrial Electronics 55 (10): 3555–65.
6. [6] Melfi M. J., Evon S., McElveen R. 2009. Induction versus permanent magnet motors," in IEEE Industry Applications Magazine, vol. 15, no. 6, pp. 28-35, November-December 2009
7. [7] United States Patent Desbiens et al . patent number US 10 , 270 , 315 B2.