Суіснаванне чалавека з навакольным асяроддзем і ўстойлівае развіццё глабальнай эканомікі прымушаюць людзей шукаць транспартныя сродкі з нізкім узроўнем выкідаў і эканомію рэсурсаў, і выкарыстанне электрамабіляў, несумненна, з'яўляецца перспектыўным рашэннем.
Сучасныя электрамабілі - гэта комплексныя прадукты, якія аб'ядноўваюць розныя высокатэхналагічныя тэхналогіі, такія як электрычнасць, электроніка, механічнае кіраванне, матэрыялазнаўства і хімічныя тэхналогіі. Агульная працаздольнасць, эканамічнасць і г.д. перш за ўсё залежаць ад сістэмы акумулятараў і сістэмы кіравання рухавіком. Сістэма прывада рухавіка электрамабіля звычайна складаецца з чатырох асноўных частак, а менавіта кантролера. Магутныя пераўтваральнікі, рухавікі і датчыкі. У цяперашні час рухавікі, якія выкарыстоўваюцца ў электрамабілях, звычайна ўключаюць у сябе рухавікі пастаяннага току, асінхронныя рухавікі, рэактыўныя рухавікі і бесщеточные рухавікі з пастаяннымі магнітамі.
1. Асноўныя патрабаванні электрамабіляў да электрарухавікоў
Праца электрамабіляў, у адрозненне ад агульнага прамысловага прымянення, вельмі складаная. Таму патрабаванні да сістэмы прывада вельмі высокія.
1.1 Рухавікі для электрамабіляў павінны мець характарыстыкі вялікай імгненнай магутнасці, моцнай перагрузачнай здольнасці, каэфіцыента перагрузкі ад 3 да 4), добрых характарыстык паскарэння і працяглага тэрміну службы.
1.2 Рухавікі для электрамабіляў павінны мець шырокі дыяпазон рэгулявання хуткасці, уключаючы вобласць пастаяннага крутоўнага моманту і вобласць пастаяннай магутнасці. У вобласці пастаяннага крутоўнага моманту патрабуецца высокі крутоўны момант пры працы на нізкай хуткасці, каб адпавядаць патрабаванням старту і ўздыму; у вобласці пастаяннай магутнасці патрабуецца высокая хуткасць, калі патрабуецца нізкі крутоўны момант для задавальнення патрабаванняў хуткаснай язды па роўных дарогах. Патрабаваць.
1.3 Электрарухавік для электрамабіляў павінен мець магчымасць рэалізаваць рэкуператыўнае тармажэнне, калі транспартны сродак запавольваецца, аднаўляць і вяртаць энергію ў акумулятар, каб электрамабіль меў найлепшую ступень выкарыстання энергіі, чаго нельга дасягнуць у аўтамабілі з рухавіком унутранага згарання. .
1.4 Электрарухавік для электрамабіляў павінен мець высокі ККД ва ўсім працоўным дыяпазоне, каб павялічыць запас ходу на адной зарадцы.
Акрамя таго, таксама патрабуецца, каб электрарухавік для электрамабіляў валодаў добрай надзейнасцю, мог працаваць працяглы час у цяжкіх умовах, меў простую структуру і быў прыдатны для серыйнай вытворчасці, меў нізкі ўзровень шуму пры працы, быў просты ў выкарыстанні і абслугоўваць, і танна.
2 Тыпы і метады кіравання электрарухавікамі для электрамабіляў
2.1 пастаяннага току
Рухавікі Асноўныя перавагі шчотачных рухавікоў пастаяннага току - гэта простае кіраванне і адпрацаваная тэхналогія. Ён мае выдатныя характарыстыкі кіравання, не параўнальныя з рухавікамі пераменнага току. У раней распрацаваных электрамабілях у асноўным выкарыстоўваюцца рухавікі пастаяннага току, і нават цяпер некаторыя электрамабілі па-ранейшаму прыводзяцца ў рух рухавікамі пастаяннага току. Аднак з-за наяўнасці шчотак і механічных камутатараў гэта не толькі абмяжоўвае далейшае паляпшэнне перагрузачнай здольнасці і хуткасці рухавіка, але таксама патрабуе частага абслугоўвання і замены шчотак і камутатараў, калі ён працуе працяглы час. Акрамя таго, паколькі страты існуюць на ротары, цяжка рассейваць цяпло, што абмяжоўвае далейшае паляпшэнне суадносін крутоўнага моманту і масы рухавіка. У сувязі з вышэйзгаданымі дэфектамі рухавікоў пастаяннага току, рухавікі пастаяннага току ў асноўным не выкарыстоўваюцца ў нядаўна распрацаваных электрамабілях.
2.2 трохфазны асінхронны рухавік пераменнага току
2.2.1 Асноўныя характарыстыкі трохфазнага асінхроннага рухавіка пераменнага току
Трохфазныя асінхронныя рухавікі пераменнага току з'яўляюцца найбольш шырока выкарыстоўваюцца рухавікамі. Статар і ротар ламінаваныя лістамі крамянёвай сталі, і паміж статарамі няма кантактных кольцаў, камутатараў і іншых кампанентаў, якія кантактуюць адзін з адным. Простая структура, надзейная праца і даўгавечны. Ахоп магутнасці асінхроннага рухавіка пераменнага току вельмі шырокі, а хуткасць дасягае 12000 ~ 15000 аб/мін. Можна выкарыстоўваць паветранае або вадкаснае астуджэнне з высокай ступенню свабоды астуджэння. Ён мае добрую адаптыўнасць да навакольнага асяроддзя і можа рэалізаваць тармажэнне з рэгенератыўнай зваротнай сувяззю. У параўнанні з рухавіком пастаяннага току той жа магутнасці, эфектыўнасць вышэй, якасць зніжана прыкладна ўдвая, цана нізкая, а абслугоўванне зручнае.
2.2.2 Сістэма кіравання
асінхроннага рухавіка пераменнага току Паколькі трохфазны асінхронны рухавік пераменнага току не можа напрамую выкарыстоўваць энергію пастаяннага току, якая падаецца ад батарэі, а трохфазны асінхронны рухавік пераменнага току мае нелінейныя выхадныя характарыстыкі. Такім чынам, у электрычным транспартным сродку, які выкарыстоўвае трохфазны асінхронны рухавік пераменнага току, неабходна выкарыстоўваць сілавы паўправадніковы прыбор у інвертары для пераўтварэння пастаяннага току ў пераменны, частату і амплітуду якога можна рэгуляваць, каб рэалізаваць кантроль пераменнага току. трохфазны рухавік. У асноўным існуюць метад кіравання v/f і метад кантролю частоты слізгацення.
З дапамогай вектарнага метаду кіравання кантралюецца частата пераменнага току абмоткі ўзбуджэння трохфазнага асінхроннага рухавіка пераменнага току і рэгуляванне клемы ўваходнага трохфазнага асінхроннага рухавіка пераменнага току, магнітны паток і крутоўны момант верцільнага магнітнага поля трохфазнага асінхроннага рухавіка пераменнага току кантралююцца, і рэалізуецца змена трохфазнага асінхроннага рухавіка пераменнага току. Хуткасць і выхадны крутоўны момант могуць адпавядаць патрабаванням характарыстык змены нагрузкі і могуць атрымаць найвышэйшую эфектыўнасць, так што трохфазны асінхронны рухавік пераменнага току можна шырока выкарыстоўваць у электрамабілях.
2.2.3 Недахопы ст
Трохфазны асінхронны рухавік пераменнага току Спажываная магутнасць трохфазнага асінхроннага рухавіка пераменнага току вялікая, а ротар лёгка нагрэць. Неабходна забяспечыць астуджэнне трохфазнага асінхроннага рухавіка пераменнага току падчас працы на высокай хуткасці, інакш рухавік будзе пашкоджаны. Каэфіцыент магутнасці трохфазнага асінхроннага рухавіка пераменнага току нізкі, так што ўваходны каэфіцыент магутнасці прылады пераўтварэння частоты і напружання таксама нізкі, таму неабходна выкарыстоўваць прыладу пераўтварэння частоты і напружання вялікай ёмістасці. Кошт сістэмы кіравання трохфазнага асінхроннага рухавіка пераменнага току значна вышэй, чым самога трохфазнага асінхроннага рухавіка пераменнага току, што павялічвае кошт электрамабіля. Акрамя таго, рэгуляванне хуткасці трохфазнага асінхроннага рухавіка пераменнага току таксама дрэннае.
2.3 Бесщеточный рухавік пастаяннага току з пастаянным магнітам
2.3.1 Асноўныя характарыстыкі бесщеточного рухавіка пастаяннага току з пастаяннымі магнітамі
Бесщеточный рухавік пастаяннага току з пастаянным магнітам - гэта высокапрадукцыйны рухавік. Яго галоўная асаблівасць у тым, што ён мае знешнія характарыстыкі рухавіка пастаяннага току без механічнай кантактнай структуры, якая складаецца з шчотак. Акрамя таго, у ім выкарыстоўваецца ротар з пастаяннымі магнітамі, і страты ўзбуджэння адсутнічаюць: абмотка якара з падагрэвам усталявана на вонкавым статары, які лёгка рассейвае цяпло. Такім чынам, бесщеточный рухавік пастаяннага току з пастаянным магнітам не мае камутацыйных іскраў, радыёперашкод, мае працяглы тэрмін службы і надзейную працу. , прастата абслугоўвання. Акрамя таго, яго хуткасць не абмяжоўваецца механічнай камутацыяй, і калі выкарыстоўваюцца пнеўматычныя або магнітныя падшыпнікі, ён можа працаваць з хуткасцю да некалькіх сотняў тысяч абаротаў у хвіліну. У параўнанні з сістэмай бесшчотачнага рухавіка пастаяннага току з пастаянным магнітам, ён мае больш высокую шчыльнасць энергіі і больш высокую эфектыўнасць, і мае добрую перспектыву прымянення ў электрамабілях.
2.3.2 Сістэма кіравання бесщеточным рухавіком пастаяннага току з пастаяннымі магнітамі
тыповы бесщеточный рухавік пастаяннага току з пастаянным магнітам - гэта сістэма вектарнага кіравання квазіразвязкай. Паколькі пастаянны магніт можа генераваць толькі магнітнае поле з фіксаванай амплітудай, бесщеточный рухавік пастаяннага току з пастаянным магнітам вельмі важны. Ён падыходзіць для працы ў вобласці пастаяннага крутоўнага моманту, звычайна з выкарыстаннем кантролю гістарэзісу току або метаду зваротнай сувязі па току SPWM. Для далейшага павелічэння хуткасці бесщеточный рухавік пастаяннага току з пастаяннымі магнітамі таксама можа выкарыстоўваць кантроль аслаблення поля. Сутнасць кіравання паслабленнем поля заключаецца ў павелічэнні фазавага вугла фазнага току для забеспячэння патэнцыялу размагнічвання па прамой восі, які аслабляе паток сувязі ў абмотцы статара.
2.3.3 Недастатковасць
Бесщеточный рухавік пастаяннага току з пастаяннымі магнітамі Бесщеточный рухавік пастаяннага току з пастаяннымі магнітамі падвяргаецца ўплыву і абмяжоўваецца працэсам вытворчасці матэрыялу пастаяннага магніта, што робіць дыяпазон магутнасці бесщеточного рухавіка пастаяннага току з пастаяннымі магнітамі невялікім, а максімальная магутнасць складае ўсяго дзесяткі кілават. Калі матэрыял пастаяннага магніта падвяргаецца вібрацыі, высокай тэмпературы і току перагрузкі, яго магнітная пранікальнасць можа паменшыцца або размагніціцца, што прывядзе да зніжэння прадукцыйнасці рухавіка з пастаянным магнітам і нават да пашкоджання рухавіка ў цяжкіх выпадках. Перагрузкі не адбываецца. У рэжыме пастаяннай магутнасці бесщеточный рухавік пастаяннага току з пастаяннымі магнітамі складаны ў эксплуатацыі і патрабуе складанай сістэмы кіравання, што робіць сістэму прывада бесщеточного рухавіка пастаяннага току з пастаяннымі магнітамі вельмі дарагім.
2.4 Рэактыўны рухавік
2.4.1 Асноўныя характарыстыкі рэактыўнага рухавіка
Імпульсна-рэактыўны рухавік - гэта новы тып рухавіка. Сістэма мае шмат відавочных асаблівасцяў: яе структура прасцейшая, чым у любога іншага рухавіка, і няма кантактных кольцаў, абмотак і пастаянных магнітаў на ротары рухавіка, а толькі на статары. Існуе простая канцэнтраваная абмотка, канцы абмоткі кароткія, і няма межфазной перамычкі, што лёгка абслугоўваць і рамантаваць. Такім чынам, надзейнасць добрая, а хуткасць можа дасягаць 15000 аб / мін. ККД можа дасягаць ад 85% да 93%, што вышэй, чым у асінхронных рухавікоў пераменнага току. Страты ў асноўным у статары, і рухавік лёгка астудзіць; ротар з'яўляецца пастаянным магнітам, які мае шырокі дыяпазон рэгулявання хуткасці і гнуткае кіраванне, якое лёгка дасягнуць розных спецыяльных патрабаванняў характарыстык крутоўнага моманту і хуткасці, і падтрымлівае высокую эфектыўнасць у шырокім дыяпазоне. Ён больш падыходзіць для патрабаванняў да магутнасці электрамабіляў.
2.4.2 Сістэма кіравання рэактыўным рухавіком
Імпульсна-рэактыўны рухавік мае высокую ступень нелінейнасці, таму сістэма яго прывада больш складаная. Яго сістэма кіравання ўключае пераўтваральнік магутнасці.
а. Абмотка ўзбуджэння рэактыўнага рухавіка сілавога пераўтваральніка, незалежна ад прамога ці зваротнага току, кірунак крутоўнага моманту застаецца нязменным, а перыяд камутуецца. Кожная фаза мае патрэбу толькі ў трубцы выключальніка сілкавання з меншай ёмістасцю, а схема пераўтваральніка сілкавання адносна простая, без прамой адмовы, добрая надзейнасць, просты ў рэалізацыі плаўны пуск і чатырохквадрантная праца сістэмы, а таксама моцная магчымасць рэкуператыўнага тармажэння . Кошт ніжэй, чым у інвертарнай сістэмы кіравання трохфазнага асінхроннага рухавіка пераменнага току.
б. Кантралёр
Кантролер складаецца з мікрапрацэсараў, лічбавых лагічных схем і іншых кампанентаў. У адпаведнасці з камандай, уведзенай кіроўцам, мікрапрацэсар аналізуе і апрацоўвае становішча ротара рухавіка, атрыманае адначасова ад дэтэктара становішча і дэтэктара току, і імгненна прымае рашэнні і выдае шэраг каманд выканання кіраваць рэактыўным рухавіком. Адаптацыя да эксплуатацыі электрамабіляў у розных умовах. Прадукцыйнасць кантролера і гібкасць рэгулявання залежаць ад узаемадзеяння прадукцыйнасці праграмнага і апаратнага забеспячэння мікрапрацэсара.
в. Дэтэктар становішча
Імпульсна-рэактыўным рухавікам патрабуюцца высокадакладныя дэтэктары становішча, каб забяспечваць сістэму кіравання сігналамі аб зменах становішча, хуткасці і току ротара рухавіка, а таксама патрабуецца больш высокая частата пераключэння для зніжэння шуму імпульсна-рэактыўнага рухавіка.
2.4.3 Недахопы рэактыўных рухавікоў
Сістэма кіравання рэактыўным рухавіком крыху больш складаная, чым сістэмы кіравання іншымі рухавікамі. Дэтэктар становішча з'яўляецца ключавым кампанентам рэактыўнага рухавіка, і яго прадукцыйнасць мае важны ўплыў на кіраванне ім. Паколькі рэактыўны электрарухавік з'яўляецца структурай з падвойным вылучэннем, непазбежна ўзнікае ваганне крутоўнага моманту, а шум з'яўляецца галоўным недахопам рэактыўнага рухавіка. Аднак даследаванні, праведзеныя ў апошнія гады, паказалі, што шум рэактыўнага электрарухавіка можа быць цалкам здушаны шляхам прыняцця разумнай тэхналогіі праектавання, вытворчасці і кіравання.
Акрамя таго, з-за вялікіх ваганняў выхаднога моманту пераключанага рэактыўнага рухавіка і вялікіх ваганняў пастаяннага току пераўтваральніка магутнасці на шыне пастаяннага току неабходна ўсталяваць вялікі фільтруючы кандэнсатар.У розныя гістарычныя перыяды на аўтамабілях выкарыстоўваліся розныя электрарухавікі з рухавіком пастаяннага току з найлепшымі характарыстыкамі кіравання і меншым коштам. З бесперапынным развіццём тэхналогіі рухавікоў, тэхналогіі вытворчасці машын, тэхналогіі сілавы электронікі і тэхналогіі аўтаматычнага кіравання, рухавікі пераменнага току. Бесщеточные рухавікі пастаяннага току з пастаяннымі магнітамі і рэактыўныя рухавікі з пераключэннем паказваюць лепшую прадукцыйнасць у параўнанні з рухавікамі пастаяннага току, і гэтыя рухавікі паступова замяняюць рухавікі пастаяннага току ў электрамабілях. У табліцы 1 параўноўваюцца асноўныя характарыстыкі розных электрарухавікоў, якія выкарыстоўваюцца ў сучасных электрамабілях. У цяперашні час кошт рухавікоў пераменнага току, рухавікоў з пастаяннымі магнітамі, імпульсна-рэактыўных рухавікоў і іх прылад кіравання ўсё яшчэ адносна высокая. Пасля масавага вытворчасці цэны на гэтыя рухавікі і прылады кіравання блокамі будуць хутка зніжацца, што будзе адпавядаць патрабаванням эканамічнай выгады і знізіць цану на электрамабілі.
Час публікацыі: 24 сакавіка 2022 г