Os vehículos eléctricos están compostos principalmente por tres partes: sistema de accionamento do motor, sistema de batería e sistema de control do vehículo. O sistema de accionamento do motor é a parte que converte directamente a enerxía eléctrica en enerxía mecánica, que determina os indicadores de rendemento dos vehículos eléctricos. Polo tanto, a selección do motor de accionamento é especialmente importante.
No ámbito da protección ambiental, os vehículos eléctricos tamén se converteron nos últimos anos nun foco de investigación. Os vehículos eléctricos poden acadar emisións nulas ou moi baixas no tráfico urbano, e teñen enormes vantaxes no ámbito da protección ambiental. Todos os países están a traballar duro para desenvolver vehículos eléctricos. Os vehículos eléctricos están compostos principalmente por tres partes: sistema de accionamento do motor, sistema de batería e sistema de control do vehículo. O sistema de accionamento do motor é a parte que converte directamente a enerxía eléctrica en enerxía mecánica, que determina os indicadores de rendemento dos vehículos eléctricos. Polo tanto, a selección do motor de accionamento é especialmente importante.
1. Requisitos dos vehículos eléctricos para motores de tracción
Na actualidade, a avaliación do rendemento dos vehículos eléctricos considera principalmente os seguintes tres indicadores de rendemento:
(1) Quilometraxe máxima (km): a quilometraxe máxima do vehículo eléctrico despois de que a batería estea completamente cargada;
(2) Capacidade(s) de aceleración: o tempo mínimo necesario para que un vehículo eléctrico acelere desde un punto parado ata unha determinada velocidade;
(3) Velocidade máxima (km/h): a velocidade máxima que pode alcanzar un vehículo eléctrico.
Os motores deseñados para as características de condución dos vehículos eléctricos teñen requisitos especiais de rendemento en comparación cos motores industriais:
(1) O motor de accionamento do vehículo eléctrico adoita requirir un alto rendemento dinámico para o arranque/parada frecuente, a aceleración/desaceleración e o control do par;
(2) Para reducir o peso de todo o vehículo, a transmisión de varias velocidades adoita cancelarse, o que require que o motor poida proporcionar un par maior a baixa velocidade ou ao subir unha pendente, e normalmente pode soportar 4-5 veces. a sobrecarga;
(3) O rango de regulación de velocidade debe ser o máis grande posible e, ao mesmo tempo, é necesario manter unha alta eficiencia operativa dentro de todo o rango de regulación de velocidade;
(4) O motor está deseñado para ter unha velocidade nominal elevada o máximo posible e, ao mesmo tempo, úsase o máximo posible unha carcasa de aliaxe de aluminio. O motor de alta velocidade é de pequeno tamaño, o que favorece a redución do peso dos vehículos eléctricos;
(5) Os vehículos eléctricos deberían ter unha utilización óptima da enerxía e ter a función de recuperar a enerxía de freada. A enerxía recuperada pola freada rexenerativa debería alcanzar polo xeral o 10%-20% da enerxía total;
(6) O ambiente de traballo do motor utilizado nos vehículos eléctricos é máis complexo e duro, polo que esixe que o motor teña unha boa fiabilidade e adaptabilidade ambiental e, ao mesmo tempo, garantice que o custo da produción do motor non sexa demasiado elevado.
2. Varios motores de accionamento de uso común
2.1 Motor DC
Na fase inicial do desenvolvemento dos vehículos eléctricos, a maioría dos vehículos eléctricos utilizaban motores de corrente continua como motores de tracción. Este tipo de tecnoloxía de motor é relativamente madura, con métodos de control sinxelos e unha excelente regulación da velocidade. Antes era o máis utilizado no campo dos motores de regulación de velocidade. . Non obstante, debido á complexa estrutura mecánica do motor de corrente continua, como: escobillas e conmutadores mecánicos, a súa capacidade de sobrecarga instantánea e o aumento da velocidade do motor son limitados, e no caso de traballo a longo prazo, a estrutura mecánica de o motor será Perda xérase e os custos de mantemento increméntanse. Ademais, cando o motor está a funcionar, as faíscas dos cepillos fan que o rotor se quente, desperdicie enerxía, dificulta a disipación da calor e tamén provoca interferencias electromagnéticas de alta frecuencia, que afectan o rendemento do vehículo. Debido ás anteriores deficiencias dos motores de corrente continua, os vehículos eléctricos actuais eliminaron basicamente os motores de corrente continua.
2.2 Motor asíncrono de CA
O motor asíncrono de CA é un tipo de motor moi utilizado na industria. Caracterízase porque o estator e o rotor están laminados por chapas de aceiro de silicio. Ambos extremos están embalados con tapas de aluminio. , funcionamento fiable e duradeiro, fácil mantemento. En comparación co motor DC da mesma potencia, o motor asíncrono AC é máis eficiente e a masa é aproximadamente a metade máis lixeira. Se se adopta o método de control de control vectorial, pódese obter a controlabilidade e un rango de regulación de velocidade máis amplo comparable ao do motor de CC. Debido ás vantaxes da alta eficiencia, a alta potencia específica e a idoneidade para o funcionamento a alta velocidade, os motores asíncronos de CA son os motores máis utilizados nos vehículos eléctricos de alta potencia. Actualmente, os motores asíncronos de CA producíronse a gran escala e hai varios tipos de produtos maduros para escoller. Non obstante, no caso de funcionar a alta velocidade, o rotor do motor quéntase seriamente e o motor debe arrefriarse durante o funcionamento. Ao mesmo tempo, o sistema de accionamento e control do motor asíncrono é moi complicado e o custo do corpo do motor tamén é alto. En comparación co motor de imán permanente e a reluctancia conmutada Para os motores, a eficiencia e a densidade de potencia dos motores asíncronos son baixas, o que non é propicio para mellorar a quilometraxe máxima dos vehículos eléctricos.
2.3 Motor de imán permanente
Os motores de imáns permanentes pódense dividir en dous tipos segundo as diferentes formas de onda de corrente dos enrolamentos do estator, un é un motor DC sen escobillas, que ten unha corrente de onda de pulso rectangular; o outro é un motor síncrono de imán permanente, que ten unha corrente de onda sinusoidal. Os dous tipos de motores son basicamente iguais en estrutura e principio de funcionamento. Os rotores son imáns permanentes, o que reduce a perda causada pola excitación. O estator está instalado con enrolamentos para xerar par mediante corrente alterna, polo que o arrefriamento é relativamente sinxelo. Debido a que este tipo de motor non precisa instalar escobillas e estrutura de conmutación mecánica, non se xerarán faíscas de conmutación durante o funcionamento, a operación é segura e fiable, o mantemento é conveniente e a taxa de utilización de enerxía é alta.
O sistema de control do motor de imán permanente é máis sinxelo que o sistema de control do motor asíncrono de CA. Non obstante, debido á limitación do proceso de material de imán permanente, o rango de potencia do motor de imán permanente é pequeno e a potencia máxima xeralmente é de só decenas de millóns, que é a maior desvantaxe do motor de imán permanente. Ao mesmo tempo, o material do imán permanente no rotor terá un fenómeno de desintegración magnética en condicións de alta temperatura, vibración e sobreintensidade, polo que en condicións de traballo relativamente complexas, o motor de imán permanente é propenso a danos. Ademais, o prezo dos materiais de imán permanente é alto, polo que o custo de todo o motor e do seu sistema de control é alto.
2.4 Motor de reluctancia conmutada
Como novo tipo de motor, o motor de reluctancia conmutada ten a estrutura máis sinxela en comparación con outros tipos de motores de accionamento. O estator e o rotor son estruturas dobres saíntes feitas de chapas de aceiro de silicio comúns. Non hai estrutura no rotor. O estator está equipado cun enrolamento concentrado sinxelo, que ten moitas vantaxes como estrutura simple e sólida, alta fiabilidade, peso lixeiro, baixo custo, alta eficiencia, baixa temperatura e fácil mantemento. Ademais, ten as excelentes características de boa controlabilidade do sistema de control de velocidade de CC, é axeitado para ambientes duros e é moi axeitado para o seu uso como motor de tracción para vehículos eléctricos.
Tendo en conta que, como os motores de accionamento de vehículos eléctricos, os motores de corrente continua e os motores de imáns permanentes teñen unha escasa adaptabilidade na estrutura e un ambiente de traballo complexo, e son propensos a fallas mecánicas e de desmagnetización, este traballo céntrase na introdución de motores de reluctancia conmutada e motores asíncronos de CA. En comparación coa máquina, ten vantaxes obvias nos seguintes aspectos.
2.4.1 A estrutura do corpo motor
A estrutura do motor de reluctancia conmutada é máis sinxela que a do motor de indución de gaiola de esquío. A súa vantaxe destacada é que non hai enrolamentos no rotor e só está feito de chapas de aceiro de silicio comúns. A maior parte da perda de todo o motor concéntrase no enrolamento do estator, o que fai que o motor sexa sinxelo de fabricar, ten un bo illamento, é fácil de arrefriar e ten excelentes características de disipación de calor. Esta estrutura do motor pode reducir o tamaño e o peso do motor e pódese obter cun pequeno volume. maior potencia de saída. Debido á boa elasticidade mecánica do rotor do motor, pódense usar motores de reluctancia conmutada para operacións a ultra-alta velocidade.
2.4.2 Circuíto de accionamento do motor
A corrente de fase do sistema de accionamento do motor de reluctancia conmutada é unidireccional e non ten nada que ver coa dirección do par, e só se pode usar un dispositivo de conmutación principal para cumprir o estado de funcionamento de catro cuadrantes do motor. O circuíto do conversor de potencia está conectado directamente en serie co enrolamento de excitación do motor, e cada circuíto de fase proporciona enerxía de forma independente. Aínda que falle un determinado devanado de fase ou o controlador do motor, só precisa parar o funcionamento da fase sen causar un maior impacto. Polo tanto, tanto o corpo do motor como o conversor de potencia son moi seguros e fiables, polo que son máis axeitados para o seu uso en ambientes duros que as máquinas asíncronas.
2.4.3 Aspectos de rendemento do sistema motor
Os motores de reluctancia conmutados teñen moitos parámetros de control, e é fácil cumprir os requisitos do funcionamento de catro cuadrantes dos vehículos eléctricos mediante estratexias de control e deseño do sistema axeitados, podendo manter unha excelente capacidade de freada en áreas de operación de alta velocidade. Os motores de reluctancia conmutada non só teñen unha alta eficiencia, senón que tamén manteñen unha alta eficiencia nunha ampla gama de regulación de velocidade, que non ten comparación con outros tipos de sistemas de accionamento do motor. Este rendemento é moi axeitado para o funcionamento de vehículos eléctricos, e é moi beneficioso para mellorar a autonomía de cruceiro dos vehículos eléctricos.
3. Conclusión
O foco deste traballo é presentar as vantaxes do motor de reluctancia conmutada como motor de accionamento para vehículos eléctricos comparando varios sistemas de control de velocidade do motor de accionamento de uso común, que é un punto de investigación no desenvolvemento de vehículos eléctricos. Para este tipo de motor especial, aínda hai moito espazo para o desenvolvemento en aplicacións prácticas. Os investigadores teñen que facer máis esforzos para realizar investigacións teóricas e, ao mesmo tempo, é necesario conxugar as necesidades do mercado para promover a aplicación deste tipo de motores na práctica.
Hora de publicación: 24-mar-2022