Ihmisten rinnakkaiselo ympäristön kanssa ja maailmantalouden kestävä kehitys saavat ihmiset innokkaasti etsimään vähäpäästöistä ja resurssitehokasta kulkuvälinettä, ja sähköajoneuvojen käyttö on epäilemättä lupaava ratkaisu.
Nykyaikaiset sähköajoneuvot ovat kattavia tuotteita, jotka yhdistävät erilaisia huipputeknologioita, kuten sähkön, elektroniikan, mekaanisen ohjauksen, materiaalitieteen ja kemian tekniikan. Yleinen toimintakyky, taloudellisuus jne. riippuvat ensin akkujärjestelmästä ja moottorin ohjausjärjestelmästä. Sähköajoneuvon moottorikäyttöjärjestelmä koostuu yleensä neljästä pääosasta, nimittäin ohjaimesta. Tehonmuuntimet, moottorit ja anturit. Tällä hetkellä sähköajoneuvoissa käytettävät moottorit sisältävät yleensä tasavirtamoottorit, induktiomoottorit, kytketyt reluktanssimoottorit ja kestomagneettiset harjattomat moottorit.
1. Sähköajoneuvojen perusvaatimukset sähkömoottoreille
Toisin kuin yleiset teolliset sovellukset, sähköajoneuvojen toiminta on hyvin monimutkaista. Siksi käyttöjärjestelmän vaatimukset ovat erittäin korkeat.
1.1 Sähköajoneuvojen moottoreilla tulee olla suuri hetkellinen teho, vahva ylikuormituskyky, ylikuormituskerroin 3–4, hyvä kiihtyvyys ja pitkä käyttöikä.
1.2 Sähköajoneuvojen moottoreissa tulisi olla laaja valikoima nopeudensäätöjä, mukaan lukien vakiovääntömomenttialue ja vakiotehoalue. Vakiovääntömomenttialueella vaaditaan suurta vääntömomenttia, kun ajetaan alhaisella nopeudella käynnistyksen ja nousun vaatimusten täyttämiseksi; tasaisen tehon alueella tarvitaan suurta nopeutta, kun vaaditaan pientä vääntömomenttia nopean ajon vaatimusten täyttämiseksi tasaisilla teillä. Vaatia.
1.3 Sähköajoneuvojen sähkömoottorin tulee pystyä toteuttamaan regeneratiivinen jarrutus ajoneuvon hidastuessa, palauttamaan ja palauttamaan energiaa akkuun, jotta sähköajoneuvon energiankäyttöaste on paras, mitä polttomoottoriajoneuvolla ei voida saavuttaa .
1.4 Sähköajoneuvojen sähkömoottorin tulee olla korkea hyötysuhde koko toiminta-alueella, jotta yhden latauksen ajomatka paranee.
Lisäksi vaaditaan myös, että sähköajoneuvojen sähkömoottorilla on hyvä luotettavuus, se voi toimia pitkään ankarissa olosuhteissa, yksinkertainen rakenne ja soveltuu massatuotantoon, hiljainen käytön aikana, helppokäyttöinen ja huoltaa, ja se on halpaa.
2 Sähköajoneuvojen sähkömoottoreiden tyypit ja ohjausmenetelmät
2.1 DC
Moottorit Harjattujen tasavirtamoottoreiden tärkeimmät edut ovat yksinkertainen ohjaus ja kehittynyt tekniikka. Sillä on erinomaiset ohjausominaisuudet, joita AC-moottoreilla ei ole. Varhain kehitetyissä sähköajoneuvoissa käytetään enimmäkseen tasavirtamoottoreita, ja vielä nykyäänkin jotkut sähköajoneuvot ovat edelleen tasavirtamoottoreita. Harjojen ja mekaanisten kommutaattorien olemassaolosta johtuen se ei kuitenkaan rajoita vain moottorin ylikuormituskapasiteetin ja nopeuden parantamista, vaan vaatii myös säännöllistä huoltoa ja harjojen ja kommutaattorien vaihtoa, jos se käy pitkään. Lisäksi, koska roottorissa on häviötä, lämpöä on vaikea johtaa pois, mikä rajoittaa moottorin vääntömomentin massasuhteen edelleen parantamista. Ottaen huomioon edellä mainitut DC-moottoreiden viat, tasavirtamoottoreita ei periaatteessa käytetä uusissa sähköajoneuvoissa.
2.2 AC kolmivaiheinen oikosulkumoottori
2.2.1 AC kolmivaiheisen oikosulkumoottorin perussuorituskyky
AC-kolmivaiheiset oikosulkumoottorit ovat yleisimmin käytettyjä moottoreita. Staattori ja roottori on laminoitu piiteräslevyillä, eikä staattorien välissä ole liukurenkaita, kommutaattoreita tai muita keskenään koskettavia komponentteja. Yksinkertainen rakenne, luotettava toiminta ja kestävä. AC-oikosulkumoottorin tehokattavuus on erittäin laaja ja nopeus saavuttaa 12000 ~ 15000r/min. Voidaan käyttää ilmajäähdytystä tai nestejäähdytystä suurella jäähdytysvapausasteella. Sillä on hyvä sopeutumiskyky ympäristöön ja se voi toteuttaa regeneratiivisen palautejarrutuksen. Verrattuna samaan tehoon tasavirtamoottoriin, hyötysuhde on korkeampi, laatu laskee noin puoleen, hinta on halpa ja huolto on kätevää.
2.2.2 Ohjausjärjestelmä
AC-oikosulkumoottorista Koska AC-kolmivaiheinen oikosulkumoottori ei voi käyttää suoraan akun syöttämää tasavirtaa, ja AC-kolmivaiheisen induktiomoottorin lähtöominaisuudet ovat epälineaariset. Siksi sähköajoneuvossa, jossa käytetään kolmivaiheista oikosulkumoottoria, on käytettävä invertterin tehopuolijohdelaitetta tasavirran muuntamiseksi vaihtovirraksi, jonka taajuutta ja amplitudia voidaan säätää AC-ohjauksen toteuttamiseksi. kolmivaiheinen moottori. Pääasiassa on v/f-ohjausmenetelmä ja liukutaajuuden ohjausmenetelmä.
Vektoriohjausmenetelmällä ohjataan AC-kolmivaiheisen oikosulkumoottorin virityskäämin vaihtovirran taajuutta ja AC-tulon kolmivaiheisen oikosulkumoottorin napojen säätöä, pyörivän magneettikentän magneettivuoa ja vääntömomenttia. AC-kolmivaiheisen oikosulkumoottorin vaihtovirtaa ohjataan ja AC-kolmivaiheisen oikosulkumoottorin muutos toteutuu. Nopeus ja vääntömomentti voivat täyttää kuorman muutosominaisuuksien vaatimukset ja saavuttaa korkeimman hyötysuhteen, jotta AC-kolmivaiheista oikosulkumoottoria voidaan käyttää laajasti sähköajoneuvoissa.
2.2.3 Puutteet
AC kolmivaiheinen oikosulkumoottori AC kolmivaiheisen oikosulkumoottorin virrankulutus on suuri ja roottori on helppo lämmittää. AC-kolmivaiheisen oikosulkumoottorin jäähdytys on varmistettava korkean nopeuden käytön aikana, muuten moottori vaurioituu. AC-kolmivaiheisen oikosulkumoottorin tehokerroin on alhainen, joten myös taajuusmuuttajan ja jännitteenmuuntolaitteen syöttötehokerroin on alhainen, joten on tarpeen käyttää suurikapasiteettista taajuusmuutos- ja jännitteenmuunnoslaitetta. AC-kolmivaiheisen oikosulkumoottorin ohjausjärjestelmän hinta on paljon korkeampi kuin itse AC-kolmivaiheisen oikosulkumoottorin, mikä lisää sähköajoneuvon kustannuksia. Lisäksi AC-kolmivaiheisen induktiomoottorin nopeudensäätö on myös huono.
2.3 Kestomagneettiharjaton tasavirtamoottori
2.3.1 Kestomagneettiharjattoman tasavirtamoottorin perussuorituskyky
Kestomagneettiharjaton tasavirtamoottori on korkean suorituskyvyn moottori. Sen suurin ominaisuus on, että sillä on DC-moottorin ulkoiset ominaisuudet ilman harjoista koostuvaa mekaanista kontaktirakennetta. Lisäksi siinä on kestomagneettiroottori, eikä virityshäviötä ole: lämmitetty ankkurikäämitys on asennettu ulompaan staattoriin, joka on helppo haihduttaa lämpöä. Siksi kestomagneettiharjattomassa tasavirtamoottorissa ei ole kommutointikipinöitä, ei radiohäiriöitä, pitkä käyttöikä ja luotettava toiminta. , helppo huoltaa. Lisäksi sen nopeutta ei rajoita mekaaninen kommutointi, ja jos käytetään ilmalaakereita tai magneettijousituslaakereita, se voi pyöriä jopa useita satojatuhansia kierroksia minuutissa. Verrattuna kestomagneettiharjattomaan tasavirtamoottorijärjestelmään, sillä on suurempi energiatiheys ja suurempi hyötysuhde, ja sillä on hyvät käyttömahdollisuudet sähköajoneuvoissa.
2.3.2 Kestomagneettiharjattoman tasavirtamoottorin ohjausjärjestelmä
tyypillinen kestomagneettiharjaton tasavirtamoottori on näennäisesti irrotettava vektoriohjausjärjestelmä. Koska kestomagneetti voi tuottaa vain kiinteän amplitudin magneettikentän, kestomagneettiharjaton tasavirtamoottorijärjestelmä on erittäin tärkeä. Se soveltuu käytettäväksi vakiovääntömomenttialueella, yleensä käyttämällä virran hystereesiohjausta tai virran takaisinkytkentätyyppistä SPWM-menetelmää. Nopeuden lisäämiseksi kestomagneettiharjaton tasavirtamoottori voi myös käyttää kentänheikennyssäätöä. Kentänheikennyksen ohjauksen olemus on siirtää vaihevirran vaihekulmaa suoran akselin demagnetointipotentiaalin aikaansaamiseksi staattorikäämin vuolinkin heikentämiseksi.
2.3.3 Riittämättömyys
Kestomagneettiharjaton tasavirtamoottori Kestomagneettiharjattomaan tasavirtamoottoriin vaikuttaa ja rajoittaa kestomagneettimateriaaliprosessi, mikä tekee kestomagneettiharjattoman tasavirtamoottorin tehoalueen pienen ja maksimiteho on vain kymmeniä kilowatteja. Kun kestomagneettimateriaali altistuu tärinälle, korkealle lämpötilalle ja ylikuormitusvirralle, sen magneettinen läpäisevyys voi heikentyä tai demagnetoitua, mikä heikentää kestomagneettimoottorin suorituskykyä ja jopa vahingoittaa moottoria vaikeissa tapauksissa. Ylikuormitusta ei tapahdu. Vakiotehotilassa kestomagneettiharjattoman tasavirtamoottorin käyttö on monimutkaista ja vaatii monimutkaisen ohjausjärjestelmän, mikä tekee kestomagneettiharjattoman tasavirtamoottorin käyttöjärjestelmästä erittäin kalliin.
2.4 Kytketty reluktanssimoottori
2.4.1 Kytketyn reluktanssimoottorin perussuorituskyky
Kytketty reluktanssimoottori on uudenlainen moottori. Järjestelmässä on monia ilmeisiä ominaisuuksia: sen rakenne on yksinkertaisempi kuin mikään muu moottori, eikä moottorin roottorissa ole liukurenkaita, käämiä ja kestomagneetteja, vaan vain staattorissa. Siinä on yksinkertainen keskitetty käämi, käämin päät ovat lyhyitä, eikä siinä ole välivaiheen jumpperia, joka on helppo huoltaa ja korjata. Siksi luotettavuus on hyvä ja nopeus voi olla 15 000 r/min. Hyötysuhde voi olla 85-93%, mikä on korkeampi kuin AC-oikosulkumoottoreilla. Häviö on pääasiassa staattorissa, ja moottori on helppo jäähdyttää; roottori on kestomagneetti, jolla on laaja nopeuden säätöalue ja joustava ohjaus, jolla on helppo saavuttaa erilaisia vääntömomenttinopeusominaisuuksien erityisvaatimuksia ja joka säilyttää korkean hyötysuhteen laajalla alueella. Se sopii paremmin sähköajoneuvojen tehovaatimuksiin.
2.4.2 Kytketty reluktanssimoottorin ohjausjärjestelmä
Kytketyllä reluktanssimoottorilla on korkea epälineaaristen ominaisuuksien aste, joten sen käyttöjärjestelmä on monimutkaisempi. Sen ohjausjärjestelmä sisältää tehonmuuntimen.
a. Tehomuuntimen kytketyn reluktanssimoottorin virityskäämi, riippumatta eteenpäin- tai taaksepäin suunnatusta virrasta, vääntömomentin suunta pysyy muuttumattomana ja jakso kommutoidaan. Jokainen vaihe tarvitsee vain kapasiteetiltaan pienemmän tehokytkinputken, ja tehonmuuntimen piiri on suhteellisen yksinkertainen, ei suoraviivaista vikaa, hyvä luotettavuus, helppo toteuttaa pehmeä käynnistys ja järjestelmän neljän neljänneksen toiminta sekä voimakas regeneratiivinen jarrutuskyky. . Kustannukset ovat alhaisemmat kuin AC-kolmivaiheisen oikosulkumoottorin invertteriohjausjärjestelmä.
b. Ohjain
Ohjain koostuu mikroprosessoreista, digitaalisista logiikkapiireistä ja muista komponenteista. Kuljettajan antaman komennon mukaan mikroprosessori analysoi ja prosessoi moottorin roottorin asennon, jonka asentotunnistin ja virtatunnistin syöttävät takaisin samanaikaisesti, ja tekee päätökset hetkessä ja antaa sarjan suorituskomentoja ohjata kytkettyä reluktanssimoottoria. Sopeudu sähköajoneuvojen toimintaan erilaisissa olosuhteissa. Ohjaimen suorituskyky ja säädön joustavuus riippuvat mikroprosessorin ohjelmiston ja laitteiston suorituskyvystä.
c. Asennon ilmaisin
Kytketyt reluktanssimoottorit vaativat erittäin tarkkoja asentoilmaisimia, jotka antavat ohjausjärjestelmälle signaaleja moottorin roottorin asennon, nopeuden ja virran muutoksista, ja vaativat suuremman kytkentätaajuuden kytketyn reluktanssimoottorin melun vähentämiseksi.
2.4.3 Kytkettyjen reluktanssimoottorien puutteet
Kytketyn reluktanssimoottorin ohjausjärjestelmä on hieman monimutkaisempi kuin muiden moottoreiden ohjausjärjestelmät. Asennontunnistin on kytketyn reluktanssimoottorin avainkomponentti, ja sen suorituskyky vaikuttaa merkittävästi kytketyn reluktanssimoottorin ohjaustoimintaan. Koska kytketty reluktanssimoottori on kaksinkertaisesti näkyvä rakenne, vääntömomentin vaihtelua esiintyy väistämättä ja melu on kytketyn reluktanssimoottorin suurin haitta. Viime vuosien tutkimukset ovat kuitenkin osoittaneet, että kytketyn reluktanssimoottorin melu voidaan vaimentaa kokonaan ottamalla käyttöön järkevä suunnittelu-, valmistus- ja ohjaustekniikka.
Lisäksi kytketyn reluktanssimoottorin lähtömomentin suuren vaihtelun ja tehonmuuntimen tasavirran suuren vaihtelun vuoksi DC-väylään on asennettava suuri suodatinkondensaattori.Autot ovat ottaneet käyttöön erilaisia sähkömoottoreita eri historiallisina aikoina, ja niissä on käytetty tasavirtamoottoria, jolla on paras ohjausteho ja alhaisemmat kustannukset. Moottoritekniikan, koneiden valmistustekniikan, tehoelektroniikkatekniikan ja automaattisen ohjaustekniikan, vaihtovirtamoottoreiden jatkuvan kehityksen myötä. Kestomagneettiharjattomat tasavirtamoottorit ja kytketyt reluktanssimoottorit osoittavat ylivoimaista suorituskykyä tasavirtamoottoreihin verrattuna, ja nämä moottorit ovat vähitellen korvaamassa sähköajoneuvojen tasavirtamoottoreita. Taulukossa 1 verrataan nykyaikaisissa sähköajoneuvoissa käytettyjen erilaisten sähkömoottoreiden perussuorituskykyä. Tällä hetkellä vaihtovirtamoottoreiden, kestomagneettimoottorien, reluktanssimoottorien ja niiden ohjauslaitteiden kustannukset ovat edelleen suhteellisen korkeat. Massatuotannon jälkeen näiden moottoreiden ja yksikköohjauslaitteiden hinnat laskevat nopeasti, mikä täyttää taloudellisen hyödyn vaatimukset ja tekee sähköajoneuvojen hintaa alennetaan.
Postitusaika: 24.3.2022