Struktura i konstrukcja pojazdu całkowicie elektrycznego różni się od tradycyjnego pojazdu napędzanego silnikiem spalinowym. To także złożona inżynieria systemowa. Aby osiągnąć optymalny proces sterowania, należy zintegrować technologię akumulatorów mocy, technologię napędu silnikowego, technologię motoryzacyjną i nowoczesną teorię sterowania. W planie rozwoju nauki i technologii pojazdów elektrycznych kraj w dalszym ciągu przestrzega układu badawczo-rozwojowego „trzech pionowych i trzech poziomych”, a ponadto podkreśla badania nad wspólnymi kluczowymi technologiami „trzech poziomych” zgodnie ze strategią transformacji technologicznej „napęd czysto elektryczny”, czyli badania silnika napędowego i jego układu sterowania, akumulatora mocy i układu jego zarządzania oraz układu sterowania zespołem napędowym. Każdy liczący się producent formułuje własną strategię rozwoju biznesu zgodnie ze strategią rozwoju kraju.
Autor porządkuje kluczowe technologie w procesie rozwoju nowego energetycznego układu napędowego, dostarczając podstaw teoretycznych i odniesienia do projektowania, testowania i produkcji układu napędowego. Plan podzielony jest na trzy rozdziały analizujące kluczowe technologie napędu elektrycznego w układzie napędowym pojazdów czysto elektrycznych. Dzisiaj najpierw przedstawimy zasadę i klasyfikację technologii napędu elektrycznego.
Rysunek 1 Kluczowe powiązania w rozwoju zespołów napędowych
Obecnie do kluczowych technologii całkowicie elektrycznych układów napędowych pojazdów zaliczają się następujące cztery kategorie:
Rysunek 2 Podstawowe kluczowe technologie układu napędowego
Definicja układu silnika napędowego
Zgodnie ze stanem akumulatora pojazdu i wymaganiami dotyczącymi mocy pojazdu, przekształca on energię elektryczną wyjściową przez pokładowe urządzenie do wytwarzania energii do magazynowania energii na energię mechaniczną, a energia jest przekazywana do kół napędowych za pośrednictwem urządzenia nadawczego i części energii mechanicznej pojazdu jest przekształcana w energię elektryczną i zwracana do urządzenia magazynującego energię podczas hamowania pojazdu. Elektryczny układ napędowy obejmuje silnik, mechanizm przekładni, sterownik silnika i inne elementy. Projekt parametrów technicznych układu napędowego energią elektryczną obejmuje głównie moc, moment obrotowy, prędkość, napięcie, przełożenie redukcji, pojemność zasilacza, moc wyjściową, napięcie, prąd itp.
1) Sterownik silnika
Zwany także falownikiem, zmienia prąd stały pobierany przez akumulator na prąd przemienny. Podstawowe komponenty:
◎ IGBT: przełącznik mocy, zasada: za pomocą sterownika steruj ramieniem mostka IGBT, aby zamknąć określoną częstotliwość i przełącznik sekwencji, aby wygenerować trójfazowy prąd przemienny. Kontrolując zamknięcie elektronicznego wyłącznika mocy, można przekształcić napięcie przemienne. Następnie napięcie prądu przemiennego jest generowane poprzez kontrolowanie cyklu pracy.
◎ Pojemność filmu: funkcja filtrowania; czujnik prądu: wykrywający prąd uzwojenia trójfazowego.
2) Obwód sterowania i sterowania: płyta sterowania komputera, sterowanie IGBT
Rolą sterownika silnika jest konwersja prądu stałego na prąd przemienny, odbiór każdego sygnału i wyprowadzenie odpowiedniej mocy i momentu obrotowego. Podstawowe komponenty: elektroniczny przełącznik mocy, kondensator foliowy, czujnik prądu, obwód napędowy sterujący do otwierania różnych przełączników, formowania prądów w różnych kierunkach i generowania napięcia przemiennego. Dlatego sinusoidalny prąd przemienny możemy podzielić na prostokąty. Pole prostokątów jest przekształcane na napięcie o tej samej wysokości. Oś x realizuje kontrolę długości poprzez kontrolowanie cyklu pracy i ostatecznie realizuje równoważną konwersję powierzchni. W ten sposób można sterować mocą prądu stałego, aby zamknąć ramię mostka IGBT przy określonej częstotliwości i przełączać sekwencję za pomocą sterownika w celu wygenerowania trójfazowego zasilania prądem przemiennym.
Obecnie kluczowe elementy układu napędowego sprowadzane są z importu: kondensatory, lampki przełączające IGBT/MOSFET, DSP, chipy elektroniczne i układy scalone, które można samodzielnie wyprodukować, ale mają słabą pojemność: specjalne obwody, czujniki, złącza, które można niezależnie produkowane: zasilacze, diody, cewki indukcyjne, wielowarstwowe płytki drukowane, izolowane przewody, grzejniki.
3) Silnik: przekształca trójfazowy prąd przemienny w maszynę
◎ Struktura: przednie i tylne pokrywy końcowe, panewki, wały i łożyska
◎ Obwód magnetyczny: rdzeń stojana, rdzeń wirnika
◎ Obwód: uzwojenie stojana, przewód wirnika
4) Urządzenie nadawcze
Skrzynia biegów lub reduktor przekształca moment obrotowy wytwarzany przez silnik na prędkość i moment obrotowy wymagane przez cały pojazd.
Rodzaj silnika napędowego
Silniki napędowe dzielą się na cztery kategorie. Obecnie najpopularniejszymi rodzajami pojazdów elektrycznych nowej energii są silniki indukcyjne prądu przemiennego i silniki synchroniczne z magnesami trwałymi. Dlatego skupiamy się na technologii silnika indukcyjnego prądu przemiennego i silnika synchronicznego z magnesami trwałymi.
| Silnik prądu stałego | Silnik indukcyjny prądu przemiennego | Silnik synchroniczny z magnesem trwałym | Przełączany silnik reluktancyjny | |
| Korzyść | Niższy koszt, niskie wymagania dotyczące systemu sterowania | Niski koszt, szeroki zakres mocy, rozwinięta technologia sterowania, wysoka niezawodność | Wysoka gęstość mocy, wysoka wydajność, mały rozmiar | Prosta konstrukcja, niskie wymagania dotyczące systemu sterowania |
| Niekorzyść | Wysokie wymagania konserwacyjne, niska prędkość, niski moment obrotowy, krótka żywotność | Mały wydajny obszarNiska gęstość mocy | Wysoki koszt Słaba zdolność adaptacji do środowiska | Duże wahania momentu obrotowego. Wysoki poziom hałasu podczas pracy |
| Aplikacja | Mały lub mini pojazd elektryczny o niskiej prędkości | Elektryczne pojazdy służbowe i samochody osobowe | Elektryczne pojazdy służbowe i samochody osobowe | Pojazd o napędzie mieszanym |
1) Silnik asynchroniczny indukcyjny AC
Zasada działania indukcyjnego silnika asynchronicznego prądu przemiennego polega na tym, że uzwojenie przechodzi przez żłobek stojana i wirnik: jest ułożone w stos z cienkich blach stalowych o wysokiej przewodności magnetycznej. Przez uzwojenie przepływa prąd trójfazowy. Zgodnie z prawem indukcji elektromagnetycznej Faradaya powstanie wirujące pole magnetyczne, które jest przyczyną obrotu wirnika. Trzy cewki stojana są połączone w odstępie 120 stopni, a przewodnik przewodzący prąd wytwarza wokół nich pola magnetyczne. Kiedy do tego specjalnego układu zostanie zastosowane zasilanie trójfazowe, pola magnetyczne będą zmieniać się w różnych kierunkach wraz ze zmianą prądu przemiennego w określonym czasie, generując pole magnetyczne o jednakowym natężeniu wirowania. Prędkość obrotowa pola magnetycznego nazywana jest prędkością synchroniczną. Załóżmy, że zgodnie z prawem Faradaya wewnątrz znajduje się zamknięty przewodnik, ponieważ pole magnetyczne jest zmienne. Pętla wykryje siłę elektromotoryczną, która wygeneruje prąd w pętli. Sytuacja ta przypomina pętlę przewodzącą prąd w polu magnetycznym, która generuje siłę elektromagnetyczną w pętli i Huan Jiang zaczyna się obracać. Używając czegoś podobnego do klatki wiewiórkowej, trójfazowy prąd przemienny wytworzy wirujące pole magnetyczne przez stojan, a prąd zostanie zaindukowany w drążku klatkowym zwartym przez pierścień końcowy, w wyniku czego wirnik zacznie się obracać, co jest dlaczego silnik nazywa się silnikiem indukcyjnym. Za pomocą indukcji elektromagnetycznej, zamiast bezpośrednio łączyć się z wirnikiem w celu indukowania prądu, izolujące płatki żelaznego rdzenia są wypełniane w wirniku, dzięki czemu żelazo o małych rozmiarach zapewnia minimalne straty prądu wirowego.
2) Silnik synchroniczny prądu przemiennego
Wirnik silnika synchronicznego różni się od wirnika silnika asynchronicznego. Magnes trwały jest zainstalowany na wirniku, który można podzielić na typ montowany powierzchniowo i typ osadzony. Wirnik wykonany jest z blachy ze stali krzemowej i osadzony jest w nim magnes trwały. Do stojana podłączony jest także prąd przemienny o różnicy faz wynoszącej 120, który steruje wielkością i fazą prądu przemiennego sinusoidy, dzięki czemu pole magnetyczne wytwarzane przez stojan jest przeciwne do pola magnetycznego generowanego przez wirnik, a pole magnetyczne pole się obraca. W ten sposób stojan jest przyciągany przez magnes i obraca się wraz z wirnikiem. Cykl po cyklu jest generowany przez absorpcję stojana i wirnika.
Wniosek: Napęd silnikowy pojazdów elektrycznych w zasadzie stał się głównym nurtem, ale nie jest on pojedynczy, ale zróżnicowany. Każdy układ napędowy silnika ma swój własny kompleksowy indeks. Każdy system ma zastosowanie w istniejącym napędzie pojazdu elektrycznego. Większość z nich to silniki asynchroniczne i silniki synchroniczne z magnesami trwałymi, niektóre próbują przełączać silniki reluktancyjne. Warto podkreślić, że napędy silnikowe integrują technologię energoelektroniki, technologię mikroelektroniki, technologię cyfrową, technologię automatycznego sterowania, inżynierię materiałową i inne dyscypliny, aby odzwierciedlić wszechstronne zastosowanie i perspektywy rozwoju wielu dyscyplin. Jest silnym konkurentem na rynku silników pojazdów elektrycznych. Aby zająć miejsce w przyszłych pojazdach elektrycznych, wszystkie rodzaje silników muszą nie tylko optymalizować konstrukcję silnika, ale także stale badać inteligentne i cyfrowe aspekty systemu sterowania.
Czas publikacji: 30 stycznia 2023 r
