Struktura a konstrukce čistě elektrického vozidla se liší od tradičního vozidla poháněného spalovacím motorem. Jedná se také o komplexní systémové inženýrství. Pro dosažení optimálního procesu řízení je nutné integrovat technologii baterií, technologii pohonu motorů, automobilovou technologii a moderní teorii řízení. V plánu rozvoje vědy a techniky elektrických vozidel se země i nadále drží rozvržení výzkumu a vývoje „tři vertikální a tři horizontální“ a dále zdůrazňuje výzkum společných klíčových technologií „tři horizontální“ v souladu se strategií technologické transformace „čistě elektrického pohonu“, tj. výzkum hnacího motoru a jeho řídicího systému, baterie a jejího řídicího systému a systému řízení hnacího ústrojí. Každý velký výrobce formuluje svou vlastní strategii rozvoje podnikání v souladu s národní rozvojovou strategií.
Autor rozebírá klíčové technologie v procesu vývoje nového pohonného ústrojí a poskytuje teoretický základ a reference pro návrh, testování a výrobu hnacího ústrojí. Plán je rozdělen do tří kapitol, které analyzují klíčové technologie elektrického pohonu v hnacím ústrojí čistě elektrických vozidel. Dnes si nejprve představíme princip a klasifikaci technologií elektrického pohonu.
Obrázek 1 Klíčové články ve vývoji hnacího ústrojí
V současné době zahrnují klíčové technologie čistě elektrických pohonných jednotek vozidel následující čtyři kategorie:
Obrázek 2 Klíčové technologie hnacího ústrojí
Definice systému hnacího motoru
Podle stavu baterie vozidla a požadavků na výkon vozidla přeměňuje systém elektrickou energii vydávanou palubním úložištěm energie na mechanickou energii. Tato energie se přenáší na hnací kola prostřednictvím přenosového zařízení a část mechanické energie vozidla se přeměňuje na elektrickou energii a při brzdění vozidla se vrací zpět do úložiště energie. Elektrický pohonný systém zahrnuje motor, převodový mechanismus, regulátor motoru a další komponenty. Technické parametry elektrického pohonného systému zahrnují zejména výkon, točivý moment, otáčky, napětí, převodový poměr, kapacitu zdroje, výstupní výkon, napětí, proud atd.
1) Regulátor motoru
Také se nazývá invertor, mění stejnosměrný proud vstupující z napájecího akumulátoru na střídavý proud. Hlavní komponenty:
◎ IGBT: výkonový elektronický spínač, princip: pomocí regulátoru se rameno můstku IGBT sepne na určitou frekvenci a sekvenční spínač generuje třífázový střídavý proud. Řízením sepnutí výkonového elektronického spínače lze převést střídavé napětí. Poté se řízením pracovního cyklu generuje střídavé napětí.
◎ Kapacita filmu: filtrační funkce; proudový senzor: detekce proudu třífázového vinutí.
2) Řídicí a budicí obvod: řídicí deska počítače, budicí IGBT
Úlohou regulátoru motoru je převádět stejnosměrný proud na střídavý, přijímat každý signál a vydávat odpovídající výkon a točivý moment. Základní komponenty: výkonový elektronický spínač, filmový kondenzátor, proudový senzor, řídicí obvod pro rozepnutí různých spínačů, vytváření proudů v různých směrech a generování střídavého napětí. Proto můžeme sinusový střídavý proud rozdělit na obdélníky. Plocha těchto obdélníků se převádí na napětí se stejnou výškou. Osa x realizuje řízení délky řízením pracovního cyklu a nakonec realizuje ekvivalentní převod plochy. Tímto způsobem lze řídit stejnosměrný výkon tak, aby se rameno IGBT můstku sepnulo na určité frekvenci a regulátor přepíná sekvenci pro generování třífázového střídavého výkonu.
V současné době se klíčové komponenty budicího obvodu spoléhají na dovoz: kondenzátory, IGBT/MOSFET spínací elektronky, DSP, elektronické čipy a integrované obvody, které lze nezávisle vyrábět, ale mají slabou kapacitu; speciální obvody, senzory, konektory, které lze nezávisle vyrábět; napájecí zdroje, diody, induktory, vícevrstvé desky plošných spojů, izolované vodiče, radiátory.
3) Motor: přeměňte třífázový střídavý proud na strojní zařízení
◎ Konstrukce: přední a zadní kryty, skořepiny, hřídele a ložiska
◎ Magnetický obvod: jádro statoru, jádro rotoru
◎ Obvod: vinutí statoru, vodič rotoru
4) Vysílací zařízení
Převodovka nebo reduktor transformuje točivý moment vydávaný motorem na otáčky a točivý moment požadované pro celé vozidlo.
Typ hnacího motoru
Hnací motory se dělí do následujících čtyř kategorií. V současné době jsou nejběžnějšími typy elektrických vozidel s novou energií střídavé asynchronní motory a synchronní motory s permanentními magnety. Proto se zaměřujeme na technologii střídavých asynchronních motorů a synchronních motorů s permanentními magnety.
| Stejnosměrný motor | AC indukční motor | Synchronní motor s permanentními magnety | Spínaný reluktanční motor | |
| Výhoda | Nižší náklady, nízké požadavky na řídicí systém | Nízké náklady, Široký výkonový rozsah, Vyvinutá řídicí technologie, Vysoká spolehlivost | Vysoká hustota výkonu, vysoká účinnost, malá velikost | Jednoduchá struktura, nízké požadavky na řídicí systém |
| Nevýhoda | Vysoké nároky na údržbu, nízké otáčky, nízký točivý moment, krátká životnost | Malá účinná plocha Nízká hustota výkonu | Vysoké náklady Špatná přizpůsobivost prostředí | Velké kolísání točivého momentuVysoký provozní hluk |
| Aplikace | Malé nebo mini nízkorychlostní elektrické vozidlo | Elektrické firemní vozidla a osobní automobily | Elektrické firemní vozidla a osobní automobily | Vozidlo se smíšeným pohonem |
1) Asynchronní střídavý motor
Princip činnosti střídavého indukčního asynchronního motoru spočívá v tom, že vinutí prochází statorovou drážkou a rotorem: je složeno z tenkých ocelových plechů s vysokou magnetickou vodivostí. Třífázový proud prochází vinutím. Podle Faradayova zákona elektromagnetické indukce vzniká rotující magnetické pole, které způsobuje otáčení rotoru. Tři cívky statoru jsou zapojeny v intervalu 120 stupňů a vodič, kterým protéká proud, generuje kolem sebe magnetické pole. Když je třífázové napájení připojeno k tomuto speciálnímu uspořádání, magnetická pole se mění v různých směrech se změnou střídavého proudu v určitém čase a generují magnetické pole s rovnoměrnou intenzitou otáčení. Rychlost otáčení magnetického pole se nazývá synchronní rychlost. Předpokládejme, že je uvnitř umístěn uzavřený vodič. Podle Faradayova zákona, protože magnetické pole je proměnné, smyčka snímá elektromotorickou sílu, která generuje proud ve smyčce. Tato situace je podobná situaci, kdy smyčka s proudem v magnetickém poli generuje elektromagnetickou sílu na smyčku, a Huan Jiang se začne otáčet. Použitím něčeho podobného kleci nakrátko vytvoří třífázový střídavý proud rotující magnetické pole procházející statorem a proud se indukuje v tyči klece nakrátko zkratované koncovým kroužkem, takže se rotor začne otáčet, a proto se motor nazývá indukční motor. Pomocí elektromagnetické indukce se místo přímého připojení k rotoru k indukci elektřiny vyplní izolační železné jádro v rotoru, takže malé železné jádro zajišťuje minimální ztráty vířivými proudy.
2) Synchronní motor na střídavý proud
Rotor synchronního motoru se liší od rotoru asynchronního motoru. Na rotoru je instalován permanentní magnet, který lze rozdělit na povrchově montovaný a zabudovaný. Rotor je vyroben z křemíkového ocelového plechu a permanentní magnet je zabudovaný. Stator je také připojen ke střídavému proudu s fázovým posunem 120, který řídí velikost a fázi sinusového střídavého proudu, takže magnetické pole generované statorem je opačné než magnetické pole generované rotorem a magnetické pole se otáčí. Tímto způsobem je stator přitahován magnetem a otáčí se s rotorem. Absorpce statoru a rotoru generuje cyklus za cyklem.
Závěr: Pohon motorů pro elektrická vozidla se v podstatě stal hlavním proudem, ale není jednotný, ale diverzifikovaný. Každý systém pohonu motoru má svůj vlastní komplexní index. Každý systém se používá v existujících pohonech elektrických vozidel. Většina z nich jsou asynchronní motory a synchronní motory s permanentními magnety, zatímco některé se snaží o spínané reluktanční motory. Stojí za zmínku, že pohon motorů integruje technologii výkonové elektroniky, mikroelektroniky, digitální technologie, technologie automatického řízení, materiálové vědy a další obory, aby odrážel komplexní aplikační a vývojové perspektivy více oborů. Je silným konkurentem v oblasti motorů pro elektrická vozidla. Aby si všechny druhy motorů zajistily místo v budoucích elektrických vozidlech, musí nejen optimalizovat strukturu motoru, ale také neustále zkoumat inteligentní a digitální aspekty řídicího systému.
Čas zveřejnění: 30. ledna 2023
