Elektriske køretøjer består hovedsageligt af tre dele: motordrevsystem, batterisystem og køretøjskontrolsystem. Motordrivsystemet er den del, der direkte omdanner elektrisk energi til mekanisk energi, som bestemmer ydelsesindikatorerne for elektriske køretøjer. Derfor er valget af drivmotor særlig vigtigt.
I miljøet for miljøbeskyttelse er elektriske køretøjer også blevet et forskningshotspot i de senere år. Elbiler kan opnå nul eller meget lave emissioner i bytrafik og har enorme fordele inden for miljøbeskyttelse. Alle lande arbejder hårdt på at udvikle elektriske køretøjer. Elektriske køretøjer består hovedsageligt af tre dele: motordrevsystem, batterisystem og køretøjskontrolsystem. Motordrivsystemet er den del, der direkte omdanner elektrisk energi til mekanisk energi, som bestemmer ydelsesindikatorerne for elektriske køretøjer. Derfor er valget af drivmotor særlig vigtigt.
1. Krav til elektriske køretøjer til drivmotorer
På nuværende tidspunkt tager evalueringen af elektriske køretøjers ydeevne hovedsageligt følgende tre præstationsindikatorer i betragtning:
(1) Maksimal kilometertal (km): den maksimale kilometerstand for det elektriske køretøj efter at batteriet er fuldt opladet;
(2) Accelerationsevne(r): den minimale tid, der kræves for et elektrisk køretøj at accelerere fra stilstand til en bestemt hastighed;
(3) Maksimal hastighed (km/t): den maksimale hastighed, som et elektrisk køretøj kan nå.
Motorer designet til elektriske køretøjers køreegenskaber har særlige præstationskrav sammenlignet med industrimotorer:
(1) Elkøretøjets drivmotor kræver normalt høje dynamiske ydelseskrav til hyppig start/stop, acceleration/deceleration og drejningsmomentkontrol;
(2) For at reducere vægten af hele køretøjet annulleres multi-speed transmissionen normalt, hvilket kræver, at motoren kan yde et højere drejningsmoment ved lav hastighed eller ved klatring af en skråning og normalt kan modstå 4-5 gange overbelastningen;
(3) Hastighedsreguleringsområdet skal være så stort som muligt, og det er samtidig nødvendigt at opretholde en høj driftseffektivitet inden for hele hastighedsreguleringsområdet;
(4) Motoren er designet til at have en høj nominel hastighed så meget som muligt, og samtidig bruges en aluminiumslegering så meget som muligt. Højhastighedsmotoren er lille i størrelse, hvilket er befordrende for at reducere vægten af elektriske køretøjer;
(5) Elektriske køretøjer bør have optimal energiudnyttelse og have funktionen til genvinding af bremseenergi. Den energi, der genvindes ved regenerativ bremsning, bør generelt nå 10%-20% af den samlede energi;
(6) Arbejdsmiljøet for motoren, der bruges i elektriske køretøjer, er mere komplekst og barskt, hvilket kræver, at motoren har god pålidelighed og miljøtilpasningsevne, og samtidig sikrer, at omkostningerne ved motorproduktion ikke kan være for høje.
2. Flere almindeligt anvendte drivmotorer
2.1 DC motor
I den tidlige fase af udviklingen af elektriske køretøjer brugte de fleste elektriske køretøjer DC-motorer som drivmotorer. Denne type motorteknologi er relativt moden, med lette styringsmetoder og fremragende hastighedsregulering. Det plejede at være den mest udbredte inden for hastighedsreguleringsmotorer. . Men på grund af DC-motorens komplekse mekaniske struktur, såsom: børster og mekaniske kommutatorer, er dens øjeblikkelige overbelastningskapacitet og den yderligere stigning af motorhastigheden begrænset, og i tilfælde af langsigtet arbejde er den mekaniske struktur af motoren vil være. Tab genereres, og vedligeholdelsesomkostningerne øges. Derudover, når motoren kører, får gnisterne fra børsterne rotoren til at varme op, spilder energi, gør det vanskeligt at sprede varme og forårsager også højfrekvent elektromagnetisk interferens, hvilket påvirker køretøjets ydeevne. På grund af de ovennævnte mangler ved DC-motorer har nuværende elektriske køretøjer stort set elimineret DC-motorer.
2.2 AC asynkron motor
AC asynkronmotor er en type motor, der er meget udbredt i industrien. Det er kendetegnet ved, at statoren og rotoren er lamineret af siliciumstålplader. Begge ender er pakket med aluminiumsdæksler. , pålidelig og holdbar drift, nem vedligeholdelse. Sammenlignet med DC-motoren med samme effekt er AC-asynkronmotoren mere effektiv, og massen er cirka en halv lettere. Hvis styringsmetoden til vektorstyring anvendes, kan kontrollerbarheden og bredere hastighedsreguleringsområde, der kan sammenlignes med DC-motorens, opnås. På grund af fordelene ved høj effektivitet, høj specifik effekt og egnethed til højhastighedsdrift, er AC asynkronmotorer de mest udbredte motorer i højeffekt elektriske køretøjer. På nuværende tidspunkt er AC asynkronmotorer blevet produceret i stor skala, og der er forskellige typer af modne produkter at vælge imellem. Men i tilfælde af højhastighedsdrift bliver motorens rotor alvorligt opvarmet, og motoren skal afkøles under drift. Samtidig er den asynkronmotors driv- og kontrolsystem meget kompliceret, og omkostningerne ved motorkroppen er også høje. Sammenlignet med permanentmagnetmotoren og den skiftede reluktans For motorer er effektiviteten og effekttætheden af asynkronmotorer lav, hvilket ikke er befordrende for at forbedre det maksimale antal kilometer for elektriske køretøjer.
2.3 Permanent magnetmotor
Permanente magnetmotorer kan opdeles i to typer i henhold til statorviklingernes forskellige strømbølgeformer, den ene er en børsteløs jævnstrømsmotor, som har en rektangulær pulsbølgestrøm; den anden er en permanent magnet synkronmotor, som har en sinusbølgestrøm. De to typer motorer er grundlæggende ens i struktur og funktionsprincip. Rotorerne er permanente magneter, hvilket reducerer tabet forårsaget af excitation. Statoren er installeret med viklinger for at generere drejningsmoment gennem vekselstrøm, så afkøling er relativt let. Fordi denne type motor ikke behøver at installere børster og mekanisk kommuteringsstruktur, vil der ikke blive genereret kommuteringsgnister under drift, driften er sikker og pålidelig, vedligeholdelsen er bekvem, og energiudnyttelsesgraden er høj.
Kontrolsystemet for permanentmagnetmotoren er enklere end styresystemet for AC asynkronmotoren. Men på grund af begrænsningen af permanentmagnetmaterialeprocessen er permanentmagnetmotorens effektområde lille, og den maksimale effekt er generelt kun titusinder af millioner, hvilket er den største ulempe ved permanentmagnetmotoren. Samtidig vil det permanente magnetmateriale på rotoren have et fænomen med magnetisk henfald under betingelser med høj temperatur, vibration og overstrøm, så under relativt komplekse arbejdsforhold er permanentmagnetmotoren tilbøjelig til at beskadige. Desuden er prisen på permanentmagnetmaterialer høj, så prisen på hele motoren og dens kontrolsystem er høj.
2.4 Switchet reluktansmotor
Som en ny type motor har den koblede reluktansmotor den enkleste struktur sammenlignet med andre typer drivmotorer. Statoren og rotoren er begge dobbelte fremtrædende strukturer lavet af almindelige siliciumstålplader. Der er ingen struktur på rotoren. Statoren er udstyret med en simpel koncentreret vikling, som har mange fordele såsom enkel og solid struktur, høj pålidelighed, lav vægt, lav pris, høj effektivitet, lav temperaturstigning og nem vedligeholdelse. Desuden har den de fremragende egenskaber med god kontrollerbarhed af DC-hastighedskontrolsystemet og er velegnet til barske miljøer og er meget velegnet til brug som drivmotor til elektriske køretøjer.
I betragtning af, at som elektriske køretøjers drivmotorer, jævnstrømsmotorer og permanentmagnetmotorer har dårlig tilpasningsevne i struktur og komplekst arbejdsmiljø og er tilbøjelige til mekaniske og afmagnetiseringsfejl, fokuserer dette papir på introduktionen af switchede reluktansmotorer og AC asynkrone motorer. Sammenlignet med maskinen har den åbenlyse fordele i de følgende aspekter.
2.4.1 Motorlegemets opbygning
Strukturen af den omkoblede reluktansmotor er enklere end egern-bur-induktionsmotoren. Dens enestående fordel er, at der ikke er nogen vikling på rotoren, og den er kun lavet af almindelige siliciumstålplader. Det meste af tabet af hele motoren er koncentreret om statorviklingen, hvilket gør motoren nem at fremstille, har god isolering, er let at afkøle og har fremragende varmeafledningsegenskaber. Denne motorstruktur kan reducere størrelsen og vægten af motoren og kan opnås med et lille volumen. større udgangseffekt. På grund af motorrotorens gode mekaniske elasticitet kan skiftede reluktansmotorer bruges til drift med ultrahøj hastighed.
2.4.2 Motordrevkredsløb
Fasestrømmen af det omkoblede reluktansmotordrivsystem er ensrettet og har intet at gøre med drejningsmomentretningen, og kun en hovedafbryderanordning kan bruges til at opfylde motorens fire-kvadrants driftstilstand. Strømomformerkredsløbet er direkte forbundet i serie med motorens excitationsvikling, og hvert fasekredsløb leverer strøm uafhængigt. Selvom en bestemt fasevikling eller motorens styreenhed svigter, behøver den kun at stoppe driften af fasen uden at forårsage en større påvirkning. Derfor er både motorhuset og strømomformeren meget sikre og pålidelige, så de er mere velegnede til brug i barske miljøer end asynkrone maskiner.
2.4.3 Ydeevneaspekter af motorsystem
Switchede reluktansmotorer har mange kontrolparametre, og det er nemt at opfylde kravene til fire-kvadrantdrift af elektriske køretøjer gennem passende kontrolstrategier og systemdesign og kan opretholde fremragende bremseevne i højhastighedsdriftsområder. Switchede reluktansmotorer har ikke kun høj effektivitet, men opretholder også høj effektivitet over en bred vifte af hastighedsreguleringer, som er uovertruffen af andre typer motordrivsystemer. Denne ydeevne er meget velegnet til drift af elektriske køretøjer og er meget gavnlig til at forbedre krydstogtrækkevidden for elektriske køretøjer.
3. Konklusion
Fokus i denne artikel er at fremsætte fordelene ved en tændt reluktansmotor som drivmotor til elektriske køretøjer ved at sammenligne forskellige almindeligt anvendte køremotorhastighedskontrolsystemer, som er et forskningshotspot i udviklingen af elektriske køretøjer. For denne type specialmotorer er der stadig meget plads til udvikling i praktiske anvendelser. Forskere skal gøre en større indsats for at udføre teoretisk forskning, og samtidig er det nødvendigt at kombinere markedets behov for at fremme anvendelsen af denne type motor i praksis.
Indlægstid: 24. marts 2022