Menneskets sameksistens med miljøet og den bærekraftige utviklingen av den globale økonomien gjør folk ivrige etter å søke et lavutslipps- og ressurseffektivt transportmiddel, og bruk av elektriske kjøretøy er utvilsomt en lovende løsning.
Moderne elektriske kjøretøy er omfattende produkter som integrerer ulike høyteknologiske teknologier som elektrisitet, elektronikk, mekanisk kontroll, materialvitenskap og kjemisk teknologi.Den generelle driftsytelsen, økonomien osv. avhenger først av batterisystemet og motorens styresystem.Motordrivsystemet til et elektrisk kjøretøy består generelt av fire hoveddeler, nemlig kontrolleren.Strømomformere, motorer og sensorer.For tiden inkluderer motorene som brukes i elektriske kjøretøy generelt DC-motorer, induksjonsmotorer, svitsjede reluktansmotorer og børsteløse permanentmagneter.
1. Grunnleggende krav til elektriske kjøretøy for elektriske motorer
Driften av elektriske kjøretøy er, i motsetning til generelle industrielle applikasjoner, svært kompleks.Derfor er kravene til drivsystemet svært høye.
1.1 Motorer for elektriske kjøretøy bør ha egenskapene til stor øyeblikkelig kraft, sterk overbelastningskapasitet, overbelastningskoeffisient på 3 til 4), god akselerasjonsytelse og lang levetid.
1.2 Motorer for elektriske kjøretøy bør ha et bredt spekter av hastighetsregulering, inkludert konstant dreiemomentområde og konstant effektområde.I området med konstant dreiemoment kreves høyt dreiemoment når du kjører med lav hastighet for å møte kravene til start og klatring;i området med konstant kraft kreves høy hastighet når lavt dreiemoment kreves for å oppfylle kravene til høyhastighetskjøring på flat vei.Krev.
1.3 Den elektriske motoren for elektriske kjøretøy skal kunne realisere regenerativ bremsing når kjøretøyet bremser ned, gjenvinne og mate tilbake energi til batteriet, slik at det elektriske kjøretøyet har den beste energiutnyttelsesgraden, som ikke kan oppnås i kjøretøyet med forbrenningsmotor .
1.4 Den elektriske motoren for elektriske kjøretøyer bør ha høy effektivitet i hele driftsområdet, for å forbedre kjørerekkevidden for én ladning.
I tillegg kreves det også at den elektriske motoren for elektriske kjøretøy har god pålitelighet, kan fungere lenge i et tøft miljø, har en enkel struktur og er egnet for masseproduksjon, har lav støy under drift, er enkel å bruke og vedlikeholde, og er billig.
2 typer og kontrollmetoder for elektriske motorer for elektriske kjøretøy
2.1 DC
Motorer Hovedfordelene med børstede DC-motorer er enkel styring og moden teknologi.Den har utmerkede kontrollegenskaper uten sidestykke av AC-motorer.I de tidlig utviklede elektriske kjøretøyene brukes det meste av likestrømsmotorer, og selv nå er noen elektriske kjøretøyer fortsatt drevet av likestrømsmotorer.Men på grunn av eksistensen av børster og mekaniske kommutatorer, begrenser det ikke bare den videre forbedringen av motorens overbelastningskapasitet og hastighet, men krever også hyppig vedlikehold og utskifting av børster og kommutatorer hvis den går over lang tid.I tillegg, siden tapet eksisterer på rotoren, er det vanskelig å spre varme, noe som begrenser den ytterligere forbedringen av motorens dreiemoment-til-masse-forhold.I lys av de ovennevnte feilene til DC-motorer, brukes likestrømsmotorer i utgangspunktet ikke i nyutviklede elektriske kjøretøy.
2.2 AC trefase induksjonsmotor
2.2.1 Grunnleggende ytelse for AC trefase induksjonsmotor
AC trefase induksjonsmotorer er de mest brukte motorene.Statoren og rotoren er laminert med silisiumstålplater, og det er ingen sleperinger, kommutatorer og andre komponenter som er i kontakt med hverandre mellom statorene.Enkel struktur, pålitelig drift og holdbar.Strømdekningen til AC-induksjonsmotoren er veldig bred, og hastigheten når 12000 ~ 15000r/min.Luftkjøling eller væskekjøling kan brukes, med høy grad av kjølefrihet.Den har god tilpasningsevne til omgivelsene og kan realisere regenerativ tilbakemeldingsbremsing.Sammenlignet med samme kraft DC-motor er effektiviteten høyere, kvaliteten er redusert med omtrent halvparten, prisen er billig og vedlikeholdet er praktisk.
2.2.2 Kontrollsystemet
av AC-induksjonsmotoren Fordi AC-trefase-induksjonsmotoren ikke kan bruke direkte likestrøm som leveres av batteriet, og AC-trefase-induksjonsmotoren har ikke-lineære utgangsegenskaper.Derfor, i et elektrisk kjøretøy som bruker en AC trefase induksjonsmotor, er det nødvendig å bruke krafthalvlederenheten i omformeren for å konvertere likestrømmen til en vekselstrøm hvis frekvens og amplitude kan justeres for å realisere kontrollen av AC. trefase motor.Det er hovedsakelig v/f-kontrollmetode og slipfrekvenskontrollmetode.
Ved hjelp av vektorkontrollmetoden kontrolleres frekvensen av vekselstrømmen til eksitasjonsviklingen til AC-trefase-induksjonsmotoren og terminaljusteringen av inngang AC-trefase-induksjonsmotoren, den magnetiske fluksen og dreiemomentet til det roterende magnetfeltet av AC-trefase-induksjonsmotoren kontrolleres, og endringen av AC-trefase-induksjonsmotoren realiseres.Hastigheten og utgangsmomentet kan oppfylle kravene til lastendringskarakteristikk, og kan oppnå den høyeste effektiviteten, slik at AC-trefase-induksjonsmotoren kan brukes mye i elektriske kjøretøy.
2.2.3 Mangler ved
AC trefase induksjonsmotor Strømforbruket til AC trefase induksjonsmotor er stort, og rotoren er lett å varme opp.Det er nødvendig å sikre kjøling av AC-trefase-induksjonsmotoren under høyhastighetsdrift, ellers vil motoren bli skadet.Effektfaktoren til den trefasede AC-induksjonsmotoren er lav, slik at inngangseffektfaktoren til frekvenskonverterings- og spenningskonverteringsenheten også er lav, så det er nødvendig å bruke en frekvenskonverterings- og spenningskonverteringsenhet med stor kapasitet.Kostnaden for kontrollsystemet til AC trefase induksjonsmotoren er mye høyere enn for AC trefase induksjonsmotoren selv, noe som øker kostnadene for det elektriske kjøretøyet.I tillegg er hastighetsreguleringen til AC trefase induksjonsmotoren også dårlig.
2.3 Permanent magnet børsteløs DC-motor
2.3.1 Grunnleggende ytelse for børsteløs DC-motor med permanent magnet
Permanent magnet børsteløs DC-motor er en motor med høy ytelse.Dens største funksjon er at den har de ytre egenskapene til en DC-motor uten en mekanisk kontaktstruktur som består av børster.I tillegg vedtar den permanent magnetrotor, og det er ingen eksitasjonstap: den oppvarmede armaturviklingen er installert på den ytre statoren, som er lett å spre varme.Derfor har den børsteløse DC-motoren med permanent magnet ingen kommuteringsgnister, ingen radiointerferens, lang levetid og pålitelig drift., enkelt vedlikehold.I tillegg er hastigheten ikke begrenset av mekanisk kommutering, og hvis det brukes luftlagre eller magnetiske opphengslagre, kan den gå med opptil flere hundre tusen omdreininger per minutt.Sammenlignet med det børsteløse DC-motorsystemet med permanent magnet, har det høyere energitetthet og høyere effektivitet, og har gode bruksmuligheter i elektriske kjøretøy.
2.3.2 Kontrollsystemet til den børsteløse DC-motoren med permanent magnet
typisk permanent magnet børsteløs DC-motor er et kvasi-avkoplende vektorkontrollsystem.Siden permanentmagneten bare kan generere et magnetfelt med fast amplitude, er det børsteløse DC-motorsystemet med permanent magnet veldig viktig.Den er egnet for å kjøre i området med konstant dreiemoment, vanligvis ved å bruke strømhysteresekontroll eller strømtilbakemeldingstype SPWM-metoden for å fullføre.For å utvide hastigheten ytterligere kan den børsteløse DC-motoren med permanent magnet også bruke feltsvekkelseskontroll.Essensen av feltsvekkelseskontroll er å fremme fasevinkelen til fasestrømmen for å gi et direkte-akse avmagnetiseringspotensial for å svekke flukskoblingen i statorviklingen.
2.3.3 Mangel på
Permanent magnet børsteløs DC-motor Den børsteløse DC-motoren med permanent magnet påvirkes og begrenses av permanentmagnetmaterialeprosessen, noe som gjør kraftområdet til den børsteløse DC-motoren med permanent magnet lite, og maksimal effekt er bare titalls kilowatt.Når permanentmagnetmaterialet utsettes for vibrasjon, høy temperatur og overbelastningsstrøm, kan dets magnetiske permeabilitet reduseres eller avmagnetiseres, noe som vil redusere ytelsen til permanentmagnetmotoren og til og med skade motoren i alvorlige tilfeller.Overbelastning oppstår ikke.I konstant strømmodus er den børsteløse DC-motoren med permanent magnet komplisert å betjene og krever et komplekst kontrollsystem, noe som gjør drivsystemet til den børsteløse DC-motoren med permanent magnet svært kostbart.
2.4 Slått reluktansmotor
2.4.1 Grunnleggende ytelse for svitsjet reluktansmotor
Den svitsjede reluktansmotoren er en ny type motor.Systemet har mange åpenbare funksjoner: strukturen er enklere enn noen annen motor, og det er ingen sleperinger, viklinger og permanente magneter på rotoren til motoren, men bare på statoren.Det er en enkel konsentrert vikling, endene på viklingen er korte, og det er ingen interfase-jumper, som er lett å vedlikeholde og reparere.Derfor er påliteligheten god, og hastigheten kan nå 15000 r/min.Effektiviteten kan nå 85% til 93%, som er høyere enn for AC-induksjonsmotorer.Tapet ligger hovedsakelig i statoren, og motoren er lett å avkjøle;rotoren er en permanent magnet, som har et bredt hastighetsreguleringsområde og fleksibel kontroll, som er lett å oppnå ulike spesielle krav til dreiemoment-hastighetsegenskaper, og opprettholder høy effektivitet i et bredt område.Den er mer egnet for kraftytelseskravene til elektriske kjøretøyer.
2.4.2 Koblet reluktansmotorstyringssystem
Svitsjet reluktansmotor har en høy grad av ikke-lineære egenskaper, derfor er drivsystemet mer komplekst.Kontrollsystemet inkluderer en strømomformer.
en.Eksitasjonsviklingen til den svitsjede reluktansmotoren til kraftomformeren, uansett forover- eller reversstrøm, forblir dreiemomentretningen uendret, og perioden kommuteres.Hver fase trenger bare et strømbryterrør med mindre kapasitet, og kraftomformerkretsen er relativt enkel, ingen rett gjennom feil, god pålitelighet, lett å implementere myk start og fire-kvadrant drift av systemet, og sterk regenerativ bremseevne .Kostnaden er lavere enn inverterkontrollsystemet til AC trefase induksjonsmotoren.
b.Kontroller
Kontrolleren består av mikroprosessorer, digitale logiske kretser og andre komponenter.I henhold til kommandoen fra sjåføren, analyserer og behandler mikroprosessoren rotorposisjonen til motoren matet tilbake av posisjonsdetektoren og strømdetektoren samtidig, og tar beslutninger på et øyeblikk, og utsteder en rekke utførelseskommandoer for å kontrollere den omkoblede reluktansmotoren.Tilpasse driften av elektriske kjøretøy under forskjellige forhold.Ytelsen til kontrolleren og fleksibiliteten til justering avhenger av ytelsessamarbeidet mellom programvaren og maskinvaren til mikroprosessoren.
c.Posisjonsdetektor
Svitsjede reluktansmotorer krever høypresisjonsposisjonsdetektorer for å gi kontrollsystemet signaler om endringer i posisjonen, hastigheten og strømmen til motorrotoren, og krever en høyere svitsjefrekvens for å redusere støyen til den svitsjede reluktansmotoren.
2.4.3 Mangler ved svitsjede reluktansmotorer
Kontrollsystemet til den svitsjede reluktansmotoren er litt mer komplisert enn kontrollsystemene til andre motorer.Posisjonsdetektoren er nøkkelkomponenten i den svitsjede reluktansmotoren, og dens ytelse har en viktig innflytelse på kontrolloperasjonen til den svitsjede reluktansmotoren.Siden den svitsjede reluktansmotoren er en dobbelt fremtredende struktur, er det uunngåelig dreiemomentfluktuasjoner, og støy er den største ulempen med den svitsjede reluktansmotoren.Forskning de siste årene har imidlertid vist at støyen fra den svitsjede reluktansmotoren kan undertrykkes fullstendig ved å ta i bruk rimelig design, produksjon og kontrollteknologi.
I tillegg, på grunn av den store variasjonen i utgangsmomentet til den svitsjede reluktansmotoren og den store fluktuasjonen i DC-strømmen til strømomformeren, må en stor filterkondensator installeres på DC-bussen.Biler har tatt i bruk forskjellige elektriske motorer i forskjellige historiske perioder, ved å bruke DC-motoren med den beste kontrollytelsen og lavere kostnad.Med kontinuerlig utvikling av motorteknologi, maskinproduksjonsteknologi, kraftelektronikkteknologi og automatisk kontrollteknologi, AC-motorer.Permanentmagnet børsteløse DC-motorer og svitsjede reluktansmotorer viser overlegen ytelse i forhold til DC-motorer, og disse motorene erstatter gradvis DC-motorer i elektriske kjøretøy.Tabell 1 sammenligner den grunnleggende ytelsen til forskjellige elektriske motorer som brukes i moderne elektriske kjøretøy.For tiden er kostnadene for vekselstrømmotorer, permanentmagnetmotorer, svitsjede reluktansmotorer og deres kontrollenheter fortsatt relativt høye.Etter masseproduksjon vil prisene på disse motorene og enhetskontrollenhetene synke raskt, noe som vil oppfylle kravene til økonomiske fordeler og gjøre prisen på elektriske kjøretøy redusert.
Innleggstid: 24. mars 2022