Inimese kooseksisteerimine keskkonnaga ja globaalse majanduse jätkusuutlik areng panevad inimesi otsima vähesaastavaid ja ressursitõhusaid liikumisvahendeid ning elektrisõidukite kasutamine on kahtlemata perspektiivikas lahendus.
Kaasaegsed elektrisõidukid on terviklikud tooted, mis integreerivad erinevaid kõrgtehnoloogilisi tehnoloogiaid, nagu elekter, elektroonika, mehaaniline juhtimine, materjaliteadus ja keemiatehnoloogia. Üldine tööjõudlus, ökonoomsus jne sõltuvad esmalt akusüsteemist ja mootori ajami juhtimissüsteemist. Elektrisõiduki mootoriajam koosneb üldiselt neljast põhiosast, nimelt kontrollerist. Toitemuundurid, mootorid ja andurid. Praegu hõlmavad elektrisõidukites kasutatavad mootorid tavaliselt alalisvoolumootoreid, asünkroonmootoreid, lülitatud reluktantsmootoreid ja püsimagnetitega harjadeta mootoreid.
1. Elektrisõidukite põhinõuded elektrimootoritele
Erinevalt üldistest tööstuslikest rakendustest on elektrisõidukite kasutamine väga keeruline. Seetõttu on ajamisüsteemile esitatavad nõuded väga kõrged.
1.1 Elektrisõidukite mootoritel peaks olema suur hetkvõimsus, tugev ülekoormusvõime, ülekoormuskoefitsient 3–4), hea kiirendusvõime ja pikk kasutusiga.
1.2 Elektrisõidukite mootoritel peaks olema lai valik kiiruse reguleerimist, sealhulgas konstantse pöördemomendi ala ja konstantse võimsusega ala. Pideva pöördemomendi piirkonnas on madalal kiirusel sõites vaja suurt pöördemomenti, et täita käivitamise ja ronimise nõudeid; konstantse võimsusega piirkonnas on vaja suurt kiirust, kui on vaja madalat pöördemomenti, et täita tasasel teel kiire sõidu nõudeid. Nõua.
1.3 Elektrisõidukite elektrimootor peaks suutma realiseerida regeneratiivpidurdust, kui sõiduk aeglustub, taastada ja energiat akule tagasi anda, et elektrisõidukil oleks parim energiakasutusmäär, mida sisepõlemismootoriga sõidukis saavutada ei saa .
1.4 Elektrisõidukite elektrimootor peaks olema kõrge efektiivsusega kogu tööpiirkonnas, et parandada ühe laadimisega sõiduulatust.
Lisaks nõutakse ka seda, et elektrisõidukite elektrimootor oleks hea töökindlusega, töötaks pikka aega karmis keskkonnas, oleks lihtsa konstruktsiooniga ja sobiks masstootmiseks, töötaks madala müratasemega, oleks hõlpsasti kasutatav. ja hooldada ning on odav.
2 Elektrisõidukite elektrimootorite tüübid ja juhtimismeetodid
2.1 DC
Mootorid Harjatud alalisvoolumootorite peamised eelised on lihtne juhtimine ja arenenud tehnoloogia. Sellel on suurepärased juhtimisomadused, mida vahelduvvoolumootoritel ei ole. Varakult välja töötatud elektrisõidukites kasutatakse enamasti alalisvoolumootoreid ja isegi praegu juhivad mõned elektrisõidukid endiselt alalisvoolumootoreid. Kuid harjade ja mehaaniliste kommutaatorite olemasolu tõttu ei piira see mitte ainult mootori ülekoormusvõime ja kiiruse edasist parandamist, vaid nõuab ka sagedast hooldust ning harjade ja kommutaatorite vahetamist, kui see töötab pikka aega. Lisaks, kuna rootoril on kadu, on raske soojust hajutada, mis piirab mootori pöördemomendi ja massi suhte edasist parandamist. Arvestades ülaltoodud alalisvoolumootorite defekte, ei kasutata äsja väljatöötatud elektrisõidukites alalisvoolumootoreid põhimõtteliselt.
2.2 AC kolmefaasiline asünkroonmootor
2.2.1 Vahelduvvoolu kolmefaasilise asünkroonmootori põhiomadused
Vahelduvvoolu kolmefaasilised asünkroonmootorid on kõige laialdasemalt kasutatavad mootorid. Staator ja rootor on lamineeritud räniteraslehtedega ning staatorite vahel puuduvad libisemisrõngad, kommutaatorid ja muud omavahel kokku puutuvad komponendid. Lihtne struktuur, töökindel ja vastupidav. Vahelduvvoolu asünkroonmootori võimsus on väga lai ja kiirus ulatub 12000 ~ 15000r/min. Kasutada võib õhk- või vedelikjahutust suure jahutusvabadusega. Sellel on hea keskkonnaga kohanemisvõime ja see võib realiseerida regeneratiivse tagasisidega pidurdamise. Võrreldes sama võimsusega alalisvoolumootoriga on efektiivsus suurem, kvaliteet väheneb umbes poole võrra, hind on odav ja hooldus on mugav.
2.2.2 Juhtimissüsteem
vahelduvvoolu asünkroonmootori jaoks, kuna vahelduvvoolu kolmefaasiline asünkroonmootor ei saa otseselt kasutada aku toidet alalisvoolu ja vahelduvvoolu kolmefaasilisel asünkroonmootoril on mittelineaarsed väljundomadused. Seetõttu on vahelduvvoolu kolmefaasilist asünkroonmootorit kasutavas elektrisõidukis vaja kasutada inverteris asuvat jõupooljuhtseadet, et muuta alalisvool vahelduvvooluks, mille sagedust ja amplituudi saab reguleerida vahelduvvoolu juhtimiseks. kolmefaasiline mootor. Peamiselt on olemas v/f-juhtimismeetod ja libisemissageduse juhtimismeetod.
Vektorjuhtimismeetodi abil juhitakse vahelduvvoolu kolmefaasilise asünkroonmootori ergutusmähise vahelduvvoolu sagedust ja sisendi vahelduvvoolu kolmefaasilise asünkroonmootori klemmide reguleerimist, pöörleva magnetvälja magnetvoogu ja pöördemomenti. vahelduvvoolu kolmefaasilist asünkroonmootorit juhitakse ja vahelduvvoolu kolmefaasilise asünkroonmootori vahetus realiseerub. Kiirus ja väljundmoment vastavad koormuse muutuste omaduste nõuetele ja võivad saavutada kõrgeima efektiivsuse, nii et vahelduvvoolu kolmefaasilist asünkroonmootorit saab laialdaselt kasutada elektrisõidukites.
2.2.3 Puudused
Vahelduvvoolu kolmefaasiline asünkroonmootor Vahelduvvoolu kolmefaasilise asünkroonmootori energiatarve on suur ja rootorit on lihtne soojendada. Vahelduvvoolu kolmefaasilise asünkroonmootori jahutamine on vajalik kiire töötamise ajal, vastasel juhul saab mootor kahjustada. Vahelduvvoolu kolmefaasilise asünkroonmootori võimsustegur on madal, nii et sagedusmuunduri ja pingemuunduri sisendvõimsustegur on samuti madal, mistõttu on vaja kasutada suure võimsusega sagedus- ja pingemuundurit. Vahelduvvoolu kolmefaasilise asünkroonmootori juhtimissüsteemi maksumus on palju suurem kui vahelduvvoolu kolmefaasilise asünkroonmootori enda oma, mis suurendab elektrisõiduki maksumust. Lisaks on ka vahelduvvoolu kolmefaasilise asünkroonmootori kiiruse reguleerimine kehv.
2.3 Harjadeta püsimagnetiga alalisvoolumootor
2.3.1 Püsimagnetiga harjadeta alalisvoolumootori põhiomadused
Püsimagnetiga harjadeta alalisvoolumootor on suure jõudlusega mootor. Selle suurim omadus on see, et sellel on alalisvoolumootori välised omadused ilma harjadest koosneva mehaanilise kontaktstruktuurita. Lisaks kasutab see püsimagnetrootorit ja ergutuskadu ei esine: soojendusega armatuurimähis on paigaldatud välisele staatorile, mida on lihtne soojust hajutada. Seetõttu pole püsimagnetiharjadeta alalisvoolumootoril kommutatsioonisädemeid, raadiohäireid, pikk kasutusiga ja töökindel. , lihtne hooldus. Lisaks ei piira selle kiirust mehaaniline kommutatsioon ja kui kasutada õhk- või magnetvedrustuslaagreid, võib see töötada kuni mitusada tuhat pööret minutis. Võrreldes püsimagnetiga harjadeta alalisvoolumootorisüsteemiga on sellel suurem energiatihedus ja suurem efektiivsus ning sellel on hea kasutusvõimalus elektrisõidukites.
2.3.2 Püsimagnetiga harjadeta alalisvoolumootori juhtimissüsteem
tüüpiline püsimagnetiga harjadeta alalisvoolumootor on kvaasilahtisidumise vektorjuhtimissüsteem. Kuna püsimagnet suudab genereerida ainult fikseeritud amplituudiga magnetvälja, on harjadeta püsimagnetitega alalisvoolumootorite süsteem väga oluline. See sobib töötamiseks konstantse pöördemomendi piirkonnas, kasutades üldiselt voolu hüstereesi juhtimist või voolu tagasiside tüüpi SPWM meetodit. Kiiruse edasiseks suurendamiseks võib püsimagnetiga harjadeta alalisvoolumootor kasutada ka välja nõrgenemise juhtimist. Välja nõrgenemise reguleerimise olemus on faasivoolu faasinurga suurendamine, et tagada otsetelje demagnetiseerimispotentsiaal, mis nõrgestab staatori mähise vooühendust.
2.3.3 Ebapiisavus
Püsimagnetiga harjadeta alalisvoolumootor Püsimagnetiga harjadeta alalisvoolumootorit mõjutab ja piirab püsimagneti materjaliprotsess, mistõttu püsimagnetiga harjadeta alalisvoolumootori võimsusvahemik on väike ja maksimaalne võimsus on vaid kümneid kilovatte. Kui püsimagnetmaterjal on allutatud vibratsioonile, kõrgele temperatuurile ja ülekoormusvoolule, võib selle magnetiline läbilaskvus väheneda või demagneteeruda, mis vähendab püsimagnetmootori jõudlust ja isegi kahjustab mootorit rasketel juhtudel. Ülekoormust ei teki. Konstantse võimsusega režiimis on püsimagnetharjadeta alalisvoolumootori kasutamine keeruline ja nõuab keerukat juhtimissüsteemi, mistõttu püsimagnetharjadeta alalisvoolumootori ajamisüsteem on väga kulukas.
2.4 Lülitatud reluktantsmootor
2.4.1 Lülitatud reluktantsmootori põhijõudlus
Lülitatud reluktantsmootor on uut tüüpi mootor. Süsteemil on palju ilmselgeid omadusi: selle struktuur on lihtsam kui ühelgi teisel mootoril ning mootori rootoril pole libisemisrõngaid, mähiseid ja püsimagneteid, vaid ainult staatoril. Seal on lihtne kontsentreeritud mähis, mähise otsad on lühikesed ja puudub faasidevaheline hüppaja, mida on lihtne hooldada ja parandada. Seetõttu on töökindlus hea ja kiirus võib ulatuda 15 000 p / min. Kasutegur võib ulatuda 85% kuni 93%, mis on kõrgem kui vahelduvvoolu asünkroonmootoritel. Kaod on peamiselt staatoris ja mootorit on lihtne jahutada; rootor on püsimagnet, millel on lai kiiruse reguleerimise vahemik ja paindlik juhtimine, millega on lihtne saavutada erinevaid pöördemomendi-kiiruse karakteristiku erinõudeid ning mis säilitab kõrge efektiivsuse laias vahemikus. See sobib paremini elektrisõidukite võimsusnõuete täitmiseks.
2.4.2 Lülitatud reluktantsi mootori juhtimissüsteem
Lülitatud reluktantsmootoril on kõrged mittelineaarsed omadused, seetõttu on selle ajamisüsteem keerulisem. Selle juhtimissüsteem sisaldab võimsusmuundurit.
a. Toitemuunduri sisselülitatud reluktantsmootori ergutusmähis, olenemata päri- või tagasivoolust jääb pöördemomendi suund muutumatuks ja periood muudetakse. Iga faas vajab ainult väiksema võimsusega toitelüliti toru ja toitemuunduri vooluahel on suhteliselt lihtne, otsest riket ei esine, hea töökindlus, hõlpsasti rakendatav pehme käivitamine ja süsteemi neljakvadrandiline töö ning tugev regeneratiivne pidurdusvõime . Maksumus on madalam kui vahelduvvoolu kolmefaasilise asünkroonmootori inverteri juhtimissüsteem.
b. Kontroller
Kontroller koosneb mikroprotsessoritest, digitaalsetest loogikaahelatest ja muudest komponentidest. Vastavalt juhi sisestatud käsusisendile analüüsib ja töötleb mikroprotsessor samaaegselt asendidetektori ja vooluanduri poolt tagasi antud mootori rootori asendit ning teeb hetkega otsuseid ning annab rea täitmiskäske juhtida lülitatud reluktantsmootorit. Kohandage elektrisõidukite tööks erinevates tingimustes. Kontrolleri jõudlus ja reguleerimise paindlikkus sõltuvad mikroprotsessori tarkvara ja riistvara jõudluse koostööst.
c. Positsioonidetektor
Lülitatud reluktantsmootorid nõuavad suure täpsusega asendiandureid, et anda juhtimissüsteemile signaale mootori rootori asendi, kiiruse ja voolu muutustest, ning suuremat lülitussagedust, et vähendada lülitatava reluktantsmootori müra.
2.4.3 Lülitatud reluktantsmootorite puudused
Lülitatud reluktantsmootori juhtimissüsteem on veidi keerulisem kui teiste mootorite juhtimissüsteemid. Asendiandur on lülitatud reluktantsmootori põhikomponent ja selle jõudlus mõjutab oluliselt sisselülitatud reluktantsmootori juhtimist. Kuna lülitatud reluktantsmootor on kahekordselt silmapaistev struktuur, esineb paratamatult pöördemomendi kõikumisi ja müra on lülitatud reluktantsmootori peamine puudus. Viimaste aastate uuringud on aga näidanud, et ümberlülitatud reluktantsmootori müra saab täielikult maha suruda, kasutades mõistlikku disaini, tootmist ja juhtimistehnoloogiat.
Lisaks tuleb lülitatava reluktantsmootori väljundmomendi suure kõikumise ja toitemuunduri alalisvoolu suure kõikumise tõttu alalisvoolu siinile paigaldada suur filtrikondensaator.Autod on erinevatel ajaloolistel perioodidel kasutusele võtnud erinevaid elektrimootoreid, kasutades parima juhtimisvõimega ja madalamate kuludega alalisvoolumootorit. Mootoritehnoloogia, masinate tootmistehnoloogia, jõuelektroonika tehnoloogia ja automaatjuhtimistehnoloogia, vahelduvvoolumootorite pideva arenguga. Püsimagnetiga harjadeta alalisvoolumootorid ja lülitatud reluktantsmootorid näitavad paremat jõudlust kui alalisvoolumootorid ning need mootorid asendavad järk-järgult elektrisõidukite alalisvoolumootoreid. Tabelis 1 võrreldakse tänapäevastes elektrisõidukites kasutatavate erinevate elektrimootorite põhijõudlust. Praegu on vahelduvvoolumootorite, püsimagnetmootorite, lülitatud reluktantsmootorite ja nende juhtseadmete maksumus veel suhteliselt kõrge. Masstootmise järgselt langevad nende mootorite ja agregaatide juhtseadmete hinnad kiiresti, mis vastab majandusliku kasu nõuetele ja muudab elektrisõidukite hind alaneb.
Postitusaeg: 24. märts 2022