Az ember együttélése a környezettel és a világgazdaság fenntartható fejlődése készteti az embereket arra, hogy alacsony károsanyag-kibocsátású és erőforrás-hatékony közlekedési eszközöket keressenek, az elektromos járművek használata pedig kétségtelenül ígéretes megoldás.
A modern elektromos járművek olyan átfogó termékek, amelyek különféle csúcstechnológiás technológiákat integrálnak, mint például az elektromosság, az elektronika, a mechanikai vezérlés, az anyagtudomány és a vegyi technológia.Az általános működési teljesítmény, gazdaságosság stb. először az akkumulátorrendszertől és a motorhajtás vezérlőrendszerétől függ.Az elektromos járművek motoros hajtásrendszere általában négy fő részből áll, nevezetesen a vezérlőből.Teljesítményátalakítók, motorok és érzékelők.Jelenleg az elektromos járművekben használt motorok általában egyenáramú motorokat, indukciós motorokat, kapcsolt reluktanciamotorokat és állandó mágneses kefe nélküli motorokat tartalmaznak.
1. Elektromos járművek elektromos motorokkal szemben támasztott alapvető követelményei
Az elektromos járművek működése az általános ipari alkalmazásoktól eltérően nagyon összetett.Ezért a hajtásrendszerrel szemben támasztott követelmények nagyon magasak.
1.1 Az elektromos járművek motorjainak nagy pillanatnyi teljesítményű, erős túlterhelési kapacitással, 3–4-es túlterhelési együtthatóval, jó gyorsulási teljesítménnyel és hosszú élettartammal kell rendelkezniük.
1.2 Az elektromos járművek motorjainak széles körű sebességszabályozással kell rendelkezniük, beleértve az állandó nyomatékterületet és az állandó teljesítménytartományt.Az állandó nyomatékú területen alacsony fordulatszámon történő futáskor nagy nyomatékra van szükség ahhoz, hogy megfeleljen az indulás és a mászás követelményeinek;az állandó teljesítményű területen nagy sebességre van szükség, ha alacsony nyomatékra van szükség ahhoz, hogy megfeleljen a nagy sebességű vezetés követelményeinek sík utakon.Kötelező.
1.3 Az elektromos járművek elektromos motorjának képesnek kell lennie regeneratív fékezés megvalósítására, amikor a jármű lassul, visszanyerni és energiát visszavezetni az akkumulátorhoz, hogy az elektromos jármű a legjobb energiafelhasználási arányt érje el, ami a belső égésű motoros járműben nem érhető el .
1.4 Az elektromos járművek elektromos motorjának nagy hatásfokúnak kell lennie a teljes működési tartományban, hogy egy feltöltéssel javítsa az utazótávolságot.
Ezen túlmenően az is szükséges, hogy az elektromos járművek elektromos motorja jó megbízhatósággal rendelkezzen, hosszú ideig működjön zord környezetben, egyszerű szerkezetű és tömeggyártásra alkalmas, működés közben alacsony zajszintű legyen, könnyen használható legyen. és karbantartani, és olcsó.
2 Elektromos járművek elektromos motorjainak típusai és vezérlési módszerei
2.1 DC
Motorok A kefés egyenáramú motorok fő előnyei az egyszerű vezérlés és a kiforrott technológia.Kiváló szabályozási tulajdonságokkal rendelkezik, amelyekhez a váltakozó áramú motorokhoz nincs párja.A korai fejlesztésű elektromos járművekben többnyire egyenáramú motorokat használnak, és néhány elektromos járművet még ma is egyenáramú motor hajt.A kefék és a mechanikus kommutátorok megléte miatt azonban nem csak a motor túlterhelhetőségének és fordulatszámának további javítását korlátozza, hanem a kefék és kommutátorok gyakori karbantartását, cseréjét is igényli, ha hosszabb ideig működik.Ezenkívül, mivel a veszteség a forgórészen van, nehéz a hő elvezetése, ami korlátozza a motor nyomaték-tömeg arányának további javítását.Az egyenáramú motorok fenti hibáira tekintettel az egyenáramú motorokat alapvetően nem alkalmazzák az új fejlesztésű elektromos járművekben.
2.2 AC háromfázisú indukciós motor
2.2.1 Az AC háromfázisú indukciós motor alapvető teljesítménye
Az AC háromfázisú indukciós motorok a legszélesebb körben használt motorok.Az állórész és a forgórész szilikon acéllemezekkel van laminálva, az állórészek között nincsenek csúszógyűrűk, kommutátorok és egyéb egymással érintkező alkatrészek.Egyszerű szerkezet, megbízható működés és tartós.Az AC indukciós motor teljesítménylefedettsége nagyon széles, és a fordulatszám eléri az 12000 ~ 15000r/perc sebességet.Léghűtés vagy folyadékhűtés használható, nagy fokú hűtési szabadsággal.Jól alkalmazkodik a környezethez, és képes regeneratív visszacsatolású fékezést megvalósítani.Az azonos teljesítményű egyenáramú motorhoz képest a hatékonyság magasabb, a minőség körülbelül felére csökken, az ár olcsó és a karbantartás kényelmes.
2.2.2 A vezérlőrendszer
Mivel az AC háromfázisú aszinkronmotor nem tudja közvetlenül használni az akkumulátor által szolgáltatott egyenáramot, és az AC háromfázisú indukciós motor nemlineáris kimeneti jellemzőkkel rendelkezik.Ezért egy váltakozó áramú háromfázisú indukciós motort használó elektromos járműben az inverterben lévő teljesítmény-félvezető eszközt kell használni, hogy az egyenáramot váltóárammá alakítsa, amelynek frekvenciája és amplitúdója beállítható az AC vezérléséhez. háromfázisú motor.Főleg a v/f szabályozási módszer és a csúszási frekvencia szabályozási módszer létezik.
A vektorvezérlési módszerrel a váltakozó áramú háromfázisú indukciós motor gerjesztő tekercsének váltakozó áramának frekvenciáját és a bemeneti váltakozóáramú háromfázisú indukciós motor terminálbeállítását szabályozzák, a forgó mágneses tér mágneses fluxusát és nyomatékát. Az AC háromfázisú indukciós motor vezérlése történik, és az AC háromfázisú indukciós motor cseréje megvalósul.A fordulatszám és a kimeneti nyomaték megfelel a terhelésváltozási jellemzők követelményeinek, és a legmagasabb hatásfokot érheti el, így az AC háromfázisú indukciós motor széles körben használható elektromos járművekben.
2.2.3 Hiányosságok a
AC háromfázisú indukciós motor Az AC háromfázisú indukciós motor energiafogyasztása nagy, és a rotor könnyen felmelegíthető.Gondoskodni kell a váltakozó áramú háromfázisú aszinkronmotor hűtéséről nagy sebességű üzem közben, különben a motor megsérül.Az AC háromfázisú indukciós motor teljesítménytényezője alacsony, így a frekvenciaváltó és feszültségátalakító készülék bemeneti teljesítménytényezője is alacsony, ezért nagy kapacitású frekvenciaváltó és feszültségátalakító berendezés alkalmazása szükséges.Az AC háromfázisú indukciós motor vezérlőrendszerének költsége jóval magasabb, mint magának az AC háromfázisú indukciós motornak, ami növeli az elektromos jármű költségét.Emellett az AC háromfázisú indukciós motor sebességszabályozása is gyenge.
2.3 Állandó mágneses kefe nélküli egyenáramú motor
2.3.1 Az állandó mágneses kefe nélküli egyenáramú motor alapvető teljesítménye
Az állandó mágneses kefe nélküli egyenáramú motor nagy teljesítményű motor.Legnagyobb tulajdonsága, hogy egyenáramú motor külső jellemzőivel rendelkezik, kefékből álló mechanikus érintkezőszerkezet nélkül.Ezenkívül állandó mágneses rotorral rendelkezik, és nincs gerjesztési veszteség: a fűtött armatúra tekercs a külső állórészre van felszerelve, amely könnyen elvezeti a hőt.Ezért az állandó mágneses kefe nélküli egyenáramú motornak nincs kommutációs szikrája, nincs rádióinterferenciája, hosszú élettartama és megbízható működése., könnyű karbantartás.A sebességét ráadásul a mechanikus kommutáció sem korlátozza, légcsapágyak vagy mágneses felfüggesztésű csapágyak alkalmazása esetén akár több százezer fordulat/perc fordulatszámra is képes.Az állandó mágneses kefe nélküli egyenáramú motorrendszerhez képest nagyobb energiasűrűséggel és nagyobb hatásfokkal rendelkezik, és jó alkalmazási lehetőségei vannak az elektromos járművekben.
2.3.2 Az állandó mágneses kefe nélküli egyenáramú motor vezérlőrendszere A
A tipikus állandó mágneses kefe nélküli egyenáramú motor egy kvázi szétkapcsoló vektorvezérlő rendszer.Mivel az állandó mágnes csak fix amplitúdójú mágneses teret tud generálni, az állandó mágneses kefe nélküli egyenáramú motorrendszer nagyon fontos.Alkalmas az állandó nyomatéktartományban való működésre, általában áramhiszterézis vezérléssel vagy áram-visszacsatolás típusú SPWM módszerrel.A fordulatszám további növelése érdekében az állandó mágneses kefe nélküli egyenáramú motor térgyengítő szabályozást is alkalmazhat.A térgyengítés szabályozásának lényege, hogy a fázisáram fázisszögét előre kell vinni, hogy közvetlen tengelyű lemágnesezési potenciált biztosítson az állórész tekercsében lévő fluxuskapcsolat gyengítésére.
2.3.3 Elégtelensége
Permanens mágneses kefe nélküli egyenáramú motor Az állandó mágneses kefe nélküli egyenáramú motort befolyásolja és korlátozza az állandó mágneses anyagfolyamat, ami miatt az állandó mágneses kefe nélküli egyenáramú motor teljesítménytartománya kicsi, a maximális teljesítmény pedig csak több tíz kilowatt.Ha az állandó mágnes anyagát vibrációnak, magas hőmérsékletnek és túlterhelési áramnak teszik ki, a mágneses permeabilitása csökkenhet vagy lemágnesezhet, ami csökkenti az állandó mágneses motor teljesítményét, sőt súlyos esetekben károsítja a motort.Túlterhelés nem fordul elő.Állandó teljesítményű üzemmódban az állandó mágneses kefe nélküli egyenáramú motor működése bonyolult és bonyolult vezérlőrendszert igényel, ami nagyon megdrágítja az állandó mágneses kefe nélküli egyenáramú motor hajtásrendszerét.
2.4 Kapcsolt reluktancia motor
2.4.1 A kapcsolt reluktancia motor alapvető teljesítménye
A kapcsolt reluktancia motor egy új típusú motor.A rendszernek számos nyilvánvaló tulajdonsága van: felépítése egyszerűbb, mint bármely más motoré, és a motor forgórészén nincsenek csúszógyűrűk, tekercsek és állandó mágnesek, csak az állórészen.Egyszerű koncentrált tekercs van, a tekercs végei rövidek, nincs interfázis jumper, ami könnyen karbantartható és javítható.Ezért a megbízhatóság jó, és a fordulatszám elérheti az 15000 fordulat / percet.A hatásfok elérheti a 85-93%-ot, ami magasabb, mint az AC indukciós motoroké.A veszteség elsősorban az állórészben van, és a motor könnyen hűthető;a forgórész egy állandó mágnes, amely széles fordulatszám-szabályozási tartományban és rugalmas vezérléssel rendelkezik, amellyel könnyen teljesíthető a nyomaték-fordulatszám karakterisztikák különféle speciális követelményei, és széles tartományban tart fenn magas hatásfokot.Jobban megfelel az elektromos járművek teljesítménykövetelményeinek.
2.4.2 Kapcsolt reluktancia motorvezérlő rendszer
A kapcsolt reluktancia motor nagyfokú nemlineáris karakterisztikával rendelkezik, ezért a hajtásrendszere összetettebb.Vezérlőrendszere teljesítmény-átalakítót tartalmaz.
a.A teljesítményátalakító kapcsolt reluktancia motorjának gerjesztő tekercselése, függetlenül az előre vagy a fordított áramtól, a nyomaték iránya változatlan marad, és a periódus kommutálódik.Minden fázishoz csak egy kisebb kapacitású tápkapcsoló csőre van szükség, és az áramátalakító áramkör viszonylag egyszerű, nincs közvetlen hiba, jó a megbízhatóság, könnyen megvalósítható lágyindítás és a rendszer négynegyedes működése, valamint erős regeneratív fékezési képesség .A költség alacsonyabb, mint az AC háromfázisú indukciós motor inverteres vezérlőrendszere.
b.Vezérlő
A vezérlő mikroprocesszorokból, digitális logikai áramkörökből és egyéb alkatrészekből áll.A mikroprocesszor a vezető által beadott parancs alapján elemzi és feldolgozza a pozícióérzékelő és az áramérzékelő által visszatáplált motor forgórészhelyzetét egyidejűleg, és egy pillanat alatt döntéseket hoz, és végrehajtási parancsokat ad ki szabályozza a kapcsolt reluktancia motort.Alkalmazkodni az elektromos járművek működéséhez különböző körülmények között.A vezérlő teljesítménye és a beállítási rugalmasság a mikroprocesszor szoftvere és hardvere közötti teljesítmény-együttműködéstől függ.
c.Pozíció érzékelő
A kapcsolt reluktancia motorok nagy pontosságú helyzetérzékelőket igényelnek, hogy a vezérlőrendszert jelzésekkel látják el a motor forgórészének helyzetében, fordulatszámában és áramerősségében, és magasabb kapcsolási frekvenciát igényelnek a kapcsolt reluktancia motor zajának csökkentése érdekében.
2.4.3 A kapcsolt reluktancia motorok hiányosságai
A kapcsolt reluktancia motor vezérlőrendszere kicsit bonyolultabb, mint más motorok vezérlőrendszere.A helyzetérzékelő a kapcsolt reluktancia motor kulcsfontosságú eleme, és teljesítménye jelentősen befolyásolja a kapcsolt reluktancia motor vezérlési működését.Mivel a kapcsolt reluktancia motor duplán szembetűnő szerkezet, elkerülhetetlen a nyomaték ingadozása, és a zaj a fő hátránya a kapcsolt reluktancia motornak.Az elmúlt évek kutatásai azonban kimutatták, hogy a kapcsolt reluktancia motor zaja teljesen elnyomható ésszerű tervezési, gyártási és szabályozási technológia alkalmazásával.
Ezenkívül a kapcsolt reluktancia motor kimeneti nyomatékának nagy ingadozása és a teljesítményátalakító egyenáramának nagy ingadozása miatt egy nagy szűrőkondenzátort kell beépíteni az egyenáramú buszra.Az autók különböző történelmi időszakokban különböző villanymotorokat alkalmaztak, a legjobb vezérlési teljesítményű és alacsonyabb költségű egyenáramú motorokat használva.A motortechnika, gépgyártástechnológia, teljesítményelektronikai technológia és automata vezérléstechnika, váltóáramú motorok folyamatos fejlesztésével.Az állandó mágneses kefe nélküli egyenáramú motorok és a kapcsolt reluktancia motorok jobb teljesítményt nyújtanak az egyenáramú motorokhoz képest, és ezek a motorok fokozatosan felváltják az egyenáramú motorokat az elektromos járművekben.Az 1. táblázat összehasonlítja a modern elektromos járművekben használt különféle elektromos motorok alapvető teljesítményét.Jelenleg még viszonylag magasak a váltakozó áramú motorok, állandó mágneses motorok, kapcsolt reluktanciamotorok és vezérlőberendezéseik költsége.A tömeggyártást követően ezeknek a motoroknak és egységvezérlő berendezéseknek az ára rohamosan csökken, ami megfelel a gazdasági előnyök követelményeinek, és az elektromos járművek ára csökken.
Feladás időpontja: 2022. március 24