Elektriske kjøretøy består hovedsakelig av tre deler: motordrivsystem, batterisystem og kjøretøykontrollsystem.Motordrivsystemet er den delen som direkte konverterer elektrisk energi til mekanisk energi, som bestemmer ytelsesindikatorene til elektriske kjøretøy.Derfor er valget av drivmotor spesielt viktig.
I miljøet for miljøvern har elektriske kjøretøy også blitt et forskningshotspot de siste årene.Elektriske kjøretøy kan oppnå null eller svært lave utslipp i bytrafikk, og har store fordeler innen miljøvern.Alle land jobber hardt for å utvikle elektriske kjøretøy.Elektriske kjøretøy består hovedsakelig av tre deler: motordrivsystem, batterisystem og kjøretøykontrollsystem.Motordrivsystemet er den delen som direkte konverterer elektrisk energi til mekanisk energi, som bestemmer ytelsesindikatorene til elektriske kjøretøy.Derfor er valget av drivmotor spesielt viktig.
1. Krav til elektriske kjøretøy for drivmotorer
For tiden vurderer evalueringen av ytelsen til elektriske kjøretøy hovedsakelig følgende tre ytelsesindikatorer:
(1) Maksimal kjørelengde (km): maksimal kjørelengde for det elektriske kjøretøyet etter at batteriet er fulladet;
(2) Akselerasjonsevne(r): minimumstiden som kreves for et elektrisk kjøretøy å akselerere fra stillestående til en viss hastighet;
(3) Maksimal hastighet (km/t): den maksimale hastigheten som et elektrisk kjøretøy kan nå.
Motorer designet for kjøreegenskapene til elektriske kjøretøy har spesielle ytelseskrav sammenlignet med industrimotorer:
(1) Den elektriske kjøretøymotoren krever vanligvis høye dynamiske ytelseskrav for hyppig start/stopp, akselerasjon/retardasjon og dreiemomentkontroll;
(2) For å redusere vekten av hele kjøretøyet, blir multi-speed girkassen vanligvis kansellert, noe som krever at motoren kan gi et høyere dreiemoment ved lav hastighet eller når du klatrer en skråning, og vanligvis tåler 4-5 ganger overbelastningen;
(3) Det kreves at hastighetsreguleringsområdet er så stort som mulig, og samtidig er det nødvendig å opprettholde en høy driftseffektivitet innenfor hele hastighetsreguleringsområdet;
(4) Motoren er designet for å ha høy nominell hastighet så mye som mulig, og samtidig brukes et aluminiumslegeringshus så mye som mulig.Høyhastighetsmotoren er liten i størrelse, noe som bidrar til å redusere vekten til elektriske kjøretøy;
(5) Elektriske kjøretøy bør ha optimal energiutnyttelse og ha funksjon som bremseenergigjenvinning.Energien som gjenvinnes ved regenerativ bremsing bør generelt nå 10%-20% av den totale energien;
(6) Arbeidsmiljøet til motoren som brukes i elektriske kjøretøy er mer komplekst og tøft, noe som krever at motoren har god pålitelighet og miljøtilpasningsevne, og samtidig sikrer at kostnadene ved motorproduksjon ikke kan være for høye.
2. Flere ofte brukte drivmotorer
2.1 DC motor
I det tidlige stadiet av utviklingen av elektriske kjøretøy brukte de fleste elektriske kjøretøy likestrømsmotorer som drivmotorer.Denne typen motorteknologi er relativt moden, med enkle kontrollmetoder og utmerket hastighetsregulering.Det pleide å være den mest brukte innen hastighetsreguleringsmotorer..På grunn av den komplekse mekaniske strukturen til DC-motoren, slik som: børster og mekaniske kommutatorer, er dens øyeblikkelige overbelastningskapasitet og den ytterligere økningen av motorhastigheten begrenset, og i tilfelle av langsiktig arbeid, er den mekaniske strukturen av motoren vil bli Tap genereres og vedlikeholdskostnadene økes.I tillegg, når motoren går, gjør gnistene fra børstene at rotoren varmes opp, sløser energi, gjør det vanskelig å spre varme og forårsaker også høyfrekvent elektromagnetisk interferens, noe som påvirker ytelsen til kjøretøyet.På grunn av de ovennevnte manglene ved likestrømsmotorer, har nåværende elektriske kjøretøy i utgangspunktet eliminert likestrømsmotorer.
2.2 AC asynkron motor
AC asynkronmotor er en type motor som er mye brukt i industrien.Det er karakterisert ved at statoren og rotoren er laminert av silisiumstålplater.Begge ender er pakket med aluminiumsdeksler., pålitelig og holdbar drift, enkelt vedlikehold.Sammenlignet med DC-motoren med samme effekt, er AC-asynkronmotoren mer effektiv, og massen er omtrent en halv lettere.Hvis kontrollmetoden for vektorstyring tas i bruk, kan kontrollerbarheten og bredere hastighetsreguleringsområde som kan sammenlignes med DC-motoren oppnås.På grunn av fordelene med høy effektivitet, høy spesifikk effekt og egnethet for høyhastighetsdrift, er AC-asynkronmotorer de mest brukte motorene i elektriske kjøretøy med høy effekt.For tiden har AC asynkronmotorer blitt produsert i stor skala, og det finnes ulike typer modne produkter å velge mellom.Ved høyhastighetsdrift blir imidlertid motorrotoren alvorlig oppvarmet, og motoren må avkjøles under drift.Samtidig er driv- og kontrollsystemet til asynkronmotoren veldig komplisert, og kostnadene for motorkroppen er også høye.Sammenlignet med permanentmagnetmotoren og den svitsjede reluktansen For motorer er effektiviteten og effekttettheten til asynkronmotorer lav, noe som ikke bidrar til å forbedre den maksimale kjørelengden til elektriske kjøretøyer.
2.3 Permanent magnetmotor
Permanentmagnetmotorer kan deles inn i to typer i henhold til de forskjellige strømbølgeformene til statorviklingene, den ene er en børsteløs DC-motor, som har en rektangulær pulsbølgestrøm;den andre er en permanent magnet synkronmotor, som har en sinusbølgestrøm.De to typene motorer er i utgangspunktet de samme i struktur og arbeidsprinsipp.Rotorene er permanente magneter, som reduserer tapet forårsaket av eksitasjon.Statoren er installert med viklinger for å generere dreiemoment gjennom vekselstrøm, så kjøling er relativt enkelt.Fordi denne typen motor ikke trenger å installere børster og mekanisk kommuteringsstruktur, vil det ikke genereres kommuteringsgnister under drift, driften er sikker og pålitelig, vedlikeholdet er praktisk og energiutnyttelsesgraden er høy.
Kontrollsystemet til permanentmagnetmotoren er enklere enn kontrollsystemet til AC asynkronmotoren.På grunn av begrensningen av permanentmagnetmaterialeprosessen er imidlertid kraftområdet til permanentmagnetmotoren lite, og maksimaleffekten er vanligvis bare titalls millioner, noe som er den største ulempen med permanentmagnetmotoren.Samtidig vil permanentmagnetmaterialet på rotoren ha et fenomen med magnetisk forfall under forholdene med høy temperatur, vibrasjon og overstrøm, så under relativt komplekse arbeidsforhold er permanentmagnetmotoren utsatt for skade.Dessuten er prisen på permanentmagnetmaterialer høy, så kostnadene for hele motoren og dens kontrollsystem er høye.
2.4 Slått reluktansmotor
Som en ny type motor har den svitsjede reluktansmotoren den enkleste strukturen sammenlignet med andre typer drivmotorer.Statoren og rotoren er begge doble fremtredende strukturer laget av vanlige silisiumstålplater.Det er ingen struktur på rotoren.Statoren er utstyrt med en enkel konsentrert vikling, som har mange fordeler som enkel og solid struktur, høy pålitelighet, lav vekt, lav kostnad, høy effektivitet, lav temperaturøkning og enkelt vedlikehold.Dessuten har den de utmerkede egenskapene til god kontrollerbarhet til DC-hastighetskontrollsystemet, og er egnet for tøffe miljøer, og er svært egnet for bruk som drivmotor for elektriske kjøretøy.
Tatt i betraktning at som drivmotorer for elektriske kjøretøy, likestrømsmotorer og permanentmagnetmotorer har dårlig tilpasningsevne i struktur og komplekst arbeidsmiljø, og er utsatt for mekaniske feil og demagnetiseringsfeil, fokuserer denne artikkelen på introduksjonen av svitsjede reluktansmotorer og asynkrone AC-motorer.Sammenlignet med maskinen har den åpenbare fordeler i følgende aspekter.
2.4.1 Strukturen til motorkroppen
Strukturen til den svitsjede reluktansmotoren er enklere enn den til induksjonsmotoren med ekornbur.Den enestående fordelen er at det ikke er noen vikling på rotoren, og den er kun laget av vanlige silisiumstålplater.Det meste av tapet av hele motoren er konsentrert om statorviklingen, noe som gjør motoren enkel å produsere, har god isolasjon, er lett å avkjøle og har utmerkede varmeavledningsegenskaper.Denne motorstrukturen kan redusere størrelsen og vekten på motoren, og kan fås med et lite volum.større utgangseffekt.På grunn av den gode mekaniske elastisiteten til motorrotoren, kan svitsjede reluktansmotorer brukes for ultrahøyhastighetsdrift.
2.4.2 Motordrivkrets
Fasestrømmen til det svitsjede reluktansmotordrivsystemet er ensrettet og har ingenting å gjøre med dreiemomentretningen, og bare en hovedbryterenhet kan brukes for å møte motorens fire-kvadrants driftstilstand.Strømomformerkretsen er direkte koblet i serie med eksitasjonsviklingen til motoren, og hver fasekrets leverer strøm uavhengig.Selv om en viss fasevikling eller kontrolleren til motoren svikter, trenger den bare å stoppe driften av fasen uten å forårsake større innvirkning.Derfor er både motorkroppen og kraftomformeren veldig trygge og pålitelige, så de er mer egnet for bruk i tøffe miljøer enn asynkrone maskiner.
2.4.3 Ytelsesaspekter ved motorsystem
Svitsjede reluktansmotorer har mange kontrollparametere, og det er lett å oppfylle kravene til fire-kvadrantdrift av elektriske kjøretøy gjennom passende kontrollstrategier og systemdesign, og kan opprettholde utmerket bremseevne i områder med høy hastighet.Svitsjede reluktansmotorer har ikke bare høy effektivitet, men opprettholder også høy effektivitet over et bredt spekter av hastighetsregulering, noe som ikke kan matches av andre typer motordrivsystemer.Denne ytelsen er svært egnet for drift av elektriske kjøretøyer, og er svært fordelaktig for å forbedre rekkevidden til elektriske kjøretøyer.
3. Konklusjon
Fokuset i denne artikkelen er å fremheve fordelene med svitsjet reluktansmotor som en drivmotor for elektriske kjøretøy ved å sammenligne forskjellige ofte brukte hastighetskontrollsystemer for drivmotorer, som er et forskningshotspot i utviklingen av elektriske kjøretøy.For denne typen spesialmotorer er det fortsatt mye rom for utvikling i praktiske applikasjoner.Forskere må gjøre mer innsats for å gjennomføre teoretisk forskning, og samtidig er det nødvendig å kombinere markedets behov for å fremme anvendelsen av denne typen motorer i praksis.
Innleggstid: 24. mars 2022