Štruktúra a dizajn čisto elektrického vozidla sa líšia od tradičného vozidla poháňaného spaľovacím motorom. Ide tiež o komplexné systémové inžinierstvo. Na dosiahnutie optimálneho procesu riadenia je potrebné integrovať technológiu batérií, technológiu pohonu motorov, automobilovú technológiu a modernú teóriu riadenia. V pláne rozvoja vedy a techniky elektrických vozidiel sa krajina naďalej drží rozloženia výskumu a vývoja „tri vertikálne a tri horizontálne“ a ďalej zdôrazňuje výskum spoločných kľúčových technológií „troch horizontálnych“ v súlade so stratégiou technologickej transformácie „čisto elektrického pohonu“, teda výskum hnacieho motora a jeho riadiaceho systému, batérie a jej riadiaceho systému a systému riadenia pohonnej jednotky. Každý hlavný výrobca formuluje svoju vlastnú stratégiu rozvoja podnikania v súlade s národnou rozvojovou stratégiou.
Autor rozoberá kľúčové technológie v procese vývoja nového pohonného ústrojenstva a poskytuje teoretický základ a referenciu pre návrh, testovanie a výrobu pohonného ústrojenstva. Plán je rozdelený do troch kapitol, ktoré analyzujú kľúčové technológie elektrického pohonu v pohonnom ústrojenstve čisto elektrických vozidiel. Dnes si najprv predstavíme princíp a klasifikáciu technológií elektrického pohonu.
Obrázok 1 Kľúčové články vo vývoji pohonnej jednotky
V súčasnosti medzi kľúčové technológie pohonu čisto elektrických vozidiel patria tieto štyri kategórie:
Obrázok 2 Kľúčové technológie pohonnej jednotky
Definícia systému hnacieho motora
Podľa stavu batérie vozidla a požiadaviek na výkon vozidla sa elektrická energia vydaná palubným zásobníkom energie premieňa na mechanickú energiu a táto energia sa prenáša na hnacie kolesá cez prenosové zariadenie. Časť mechanickej energie vozidla sa premieňa na elektrickú energiu a pri brzdení vozidla sa vracia späť do zásobníka energie. Elektrický pohonný systém zahŕňa motor, prevodový mechanizmus, ovládač motora a ďalšie komponenty. Návrh technických parametrov elektrického pohonného systému zahŕňa najmä výkon, krútiaci moment, rýchlosť, napätie, prevodový pomer, kapacitu zdroja energie, výstupný výkon, napätie, prúd atď.
1) Ovládač motora
Nazýva sa aj invertor, ktorý mení jednosmerný prúd z batérie na striedavý prúd. Hlavné komponenty:
◎ IGBT: výkonový elektronický spínač, princíp: pomocou ovládača sa rameno mostíka IGBT riadi tak, aby sa pri určitej frekvencii a sekvencii spínačov zatvorilo, čím sa generuje trojfázový striedavý prúd. Ovládaním výkonového elektronického spínača tak, aby sa zatvoril, sa môže premeniť striedavé napätie. Potom sa riadením pracovného cyklu generuje striedavé napätie.
◎ Kapacita filmu: funkcia filtrovania; snímač prúdu: detekcia prúdu trojfázového vinutia.
2) Riadiaci a riadiaci obvod: riadiaca doska počítača, riadiaca IGBT
Úlohou regulátora motora je prevádzať jednosmerný prúd na striedavý prúd, prijímať každý signál a vydávať zodpovedajúci výkon a krútiaci moment. Hlavné komponenty: výkonový elektronický spínač, filmový kondenzátor, snímač prúdu, riadiaci obvod pohonu na otváranie rôznych spínačov, vytváranie prúdov v rôznych smeroch a generovanie striedavého napätia. Preto môžeme sínusový striedavý prúd rozdeliť na obdĺžniky. Plocha obdĺžnikov sa prevedie na napätie s rovnakou výškou. Os x realizuje riadenie dĺžky riadením pracovného cyklu a nakoniec realizuje ekvivalentnú konverziu plochy. Týmto spôsobom je možné riadiť jednosmerný výkon tak, aby sa rameno mostíka IGBT zatvorilo pri určitej frekvencii a prepínanie sekvencie cez regulátor na generovanie trojfázového striedavého výkonu.
V súčasnosti sú kľúčové komponenty budiacej sústavy závislé od dovozu: kondenzátory, IGBT/MOSFET spínacie elektrónky, DSP, elektronické čipy a integrované obvody, ktoré sa dajú vyrobiť samostatne, ale majú slabú kapacitu: špeciálne obvody, senzory, konektory, ktoré sa dajú vyrobiť samostatne: napájacie zdroje, diódy, induktory, viacvrstvové dosky plošných spojov, izolované vodiče, radiátory.
3) Motor: premieňa trojfázový striedavý prúd na strojový
◎ Konštrukcia: predné a zadné kryty, škrupiny, hriadele a ložiská
◎ Magnetický obvod: jadro statora, jadro rotora
◎ Obvod: vinutie statora, vodič rotora
4) Vysielacie zariadenie
Prevodovka alebo reduktor transformuje krútiaci moment vydávaný motorom na rýchlosť a krútiaci moment potrebný pre celé vozidlo.
Typ hnacieho motora
Hnacie motory sa delia do nasledujúcich štyroch kategórií. V súčasnosti sú najbežnejšími typmi elektrických vozidiel s novou energiou striedavé asynchrónne motory a synchrónne motory s permanentnými magnetmi. Preto sa zameriavame na technológiu striedavého asynchrónneho motora a synchrónneho motora s permanentnými magnetmi.
| Jednosmerný motor | AC indukčný motor | Synchrónny motor s permanentným magnetom | Spínaný reluktančný motor | |
| Výhoda | Nižšie náklady, nízke požiadavky na riadiaci systém | Nízke náklady, Široký výkon, Vyvinutá technológia riadenia, Vysoká spoľahlivosť | Vysoká hustota výkonu, vysoká účinnosť, malá veľkosť | Jednoduchá štruktúra, nízke požiadavky na riadiaci systém |
| Nevýhoda | Vysoké požiadavky na údržbu, nízke otáčky, nízky krútiaci moment, krátka životnosť | Malá účinná plocha Nízka hustota výkonu | Vysoké náklady Slabá prispôsobivosť environmentálnym podmienkam | Veľké kolísanie krútiaceho momentuVysoký prevádzkový hluk |
| Aplikácia | Malé alebo mini nízkorýchlostné elektrické vozidlo | Elektrické firemné vozidlá a osobné automobily | Elektrické firemné vozidlá a osobné automobily | Vozidlo so zmiešaným pohonom |
1) Asynchrónny motor striedavého prúdu
Princíp činnosti striedavého indukčného asynchrónneho motora spočíva v tom, že vinutie prechádza cez statorovú štrbinu a rotor: je vrstvené z tenkých oceľových plechov s vysokou magnetickou vodivosťou. Trojfázový elektrický prúd prechádza vinutím. Podľa Faradayovho zákona o elektromagnetickej indukcii sa generuje rotujúce magnetické pole, ktoré je dôvodom otáčania rotora. Tri cievky statora sú spojené v intervaloch 120 stupňov a vodič, ktorým tečie prúd, generuje okolo seba magnetické polia. Keď sa trojfázové napájanie pripojí k tomuto špeciálnemu usporiadaniu, magnetické polia sa menia v rôznych smeroch so zmenou striedavého prúdu v určitom čase, čím sa vytvára magnetické pole s rovnomernou intenzitou otáčania. Rýchlosť otáčania magnetického poľa sa nazýva synchrónna rýchlosť. Predpokladajme, že podľa Faradayovho zákona je dovnútra umiestnený uzavretý vodič, pretože magnetické pole je premenlivé. Slučka sníma elektromotorickú silu, ktorá generuje prúd v slučke. Táto situácia je podobná slučke s prúdom v magnetickom poli, ktorá generuje elektromagnetickú silu na slučku a Huan Jiang sa začne otáčať. Použitím niečoho podobného klietke na veveričku trojfázový striedavý prúd vytvorí cez stator rotujúce magnetické pole a prúd sa indukuje v tyči klietky na veveričku skratovanej koncovým krúžkom, takže rotor sa začne otáčať, a preto sa motor nazýva indukčný motor. Pomocou elektromagnetickej indukcie sa namiesto priameho pripojenia k rotoru na indukciu elektriny vypĺňajú izolačné železné vločky v rotore, takže malá veľkosť železa zaisťuje minimálne straty vírivými prúdmi.
2) Synchrónny motor na striedavý prúd
Rotor synchrónneho motora sa líši od rotora asynchrónneho motora. Na rotore je nainštalovaný permanentný magnet, ktorý možno rozdeliť na povrchovo montovaný a zapustený typ. Rotor je vyrobený z kremíkového oceľového plechu a permanentný magnet je zapustený. Stator je tiež pripojený na striedavý prúd s fázovým rozdielom 120, ktorý riadi veľkosť a fázu sínusového striedavého prúdu, takže magnetické pole generované statorom je opačné ako magnetické pole generované rotorom a magnetické pole sa otáča. Týmto spôsobom je stator priťahovaný magnetom a otáča sa s rotorom. Absorpcia statora a rotora generuje cyklus za cyklom.
Záver: Pohon motorov pre elektrické vozidlá sa v podstate stal hlavným prúdom, ale nie je jednotný, ale diverzifikovaný. Každý systém pohonu motorom má svoj vlastný komplexný index. Každý systém sa používa v existujúcich pohonoch elektrických vozidiel. Väčšina z nich sú asynchrónne motory a synchrónne motory s permanentnými magnetmi, zatiaľ čo niektoré sa snažia o prepínacie reluktančné motory. Stojí za zmienku, že pohon motorom integruje technológiu výkonovej elektroniky, mikroelektronickú technológiu, digitálnu technológiu, technológiu automatického riadenia, materiálovú vedu a ďalšie disciplíny, aby odrážal komplexné aplikačné a vývojové perspektívy viacerých disciplín. Je silným konkurentom v oblasti motorov elektrických vozidiel. Aby si všetky druhy motorov zaujali miesto v budúcich elektrických vozidlách, musia nielen optimalizovať štruktúru motora, ale aj neustále skúmať inteligentné a digitálne aspekty riadiaceho systému.
Čas uverejnenia: 30. januára 2023
