Električna vozila se uglavnom sastoje od tri dijela: motornog pogonskog sustava, baterijskog sustava i upravljačkog sustava vozila. Motorni pogonski sustav je dio koji izravno pretvara električnu energiju u mehaničku, što određuje pokazatelje performansi električnih vozila. Stoga je izbor pogonskog motora posebno važan.
U okruženju zaštite okoliša, električna vozila su posljednjih godina također postala žarište istraživanja. Električna vozila mogu postići nultu ili vrlo nisku emisiju u gradskom prometu, a imaju velike prednosti u području zaštite okoliša. Sve zemlje naporno rade na razvoju električnih vozila. Električna vozila se uglavnom sastoje od tri dijela: motornog pogonskog sustava, baterijskog sustava i upravljačkog sustava vozila. Motorni pogonski sustav je dio koji izravno pretvara električnu energiju u mehaničku, što određuje pokazatelje performansi električnih vozila. Stoga je izbor pogonskog motora posebno važan.
1. Zahtjevi za električna vozila za pogonske motore
Trenutno, procjena performansi električnih vozila uglavnom razmatra sljedeća tri pokazatelja performansi:
(1) Najveća kilometraža (km): najveća kilometraža električnog vozila nakon što je baterija potpuno napunjena;
(2) Sposobnost (s) ubrzanja: minimalno vrijeme potrebno da električno vozilo ubrza iz mirovanja do određene brzine;
(3) Najveća brzina (km/h): najveća brzina koju električno vozilo može postići.
Motori dizajnirani za vozne karakteristike električnih vozila imaju posebne zahtjeve u odnosu na industrijske motore:
(1) Pogonski motor električnog vozila obično zahtijeva visoke zahtjeve dinamičke izvedbe za često pokretanje/zaustavljanje, ubrzanje/usporavanje i kontrolu momenta;
(2) Kako bi se smanjila težina cijelog vozila, višebrzinski mjenjač se obično ukida, što zahtijeva da motor može pružiti veći okretni moment pri maloj brzini ili kada se penje uz padinu, a obično može izdržati 4-5 puta preopterećenje;
(3) Područje regulacije brzine vrtnje mora biti što veće, a pritom je potrebno održavati visoku učinkovitost rada u cijelom području regulacije brzine vrtnje;
(4) Motor je dizajniran da ima što je moguće veću nazivnu brzinu, au isto vrijeme, što je više moguće koristi se kućište od aluminijske legure. Motor velike brzine je male veličine, što je pogodno za smanjenje težine električnih vozila;
(5) Električna vozila trebaju imati optimalno iskorištenje energije i imati funkciju povrata energije kočenja. Energija dobivena regenerativnim kočenjem općenito bi trebala doseći 10%-20% ukupne energije;
(6) Radno okruženje motora koji se koristi u električnim vozilima je složenije i oštrije, zahtijevajući da motor ima dobru pouzdanost i prilagodljivost okolišu, a u isto vrijeme kako bi se osiguralo da troškovi proizvodnje motora ne mogu biti previsoki.
2. Nekoliko često korištenih pogonskih motora
2.1 DC motor
U ranoj fazi razvoja električnih vozila većina električnih vozila koristila je istosmjerne motore kao pogonske motore. Ova vrsta motorne tehnologije je relativno zrela, s jednostavnim metodama upravljanja i izvrsnom regulacijom brzine. Nekad se najviše koristio u području motora za regulaciju brzine. . Međutim, zbog složene mehaničke strukture istosmjernog motora, kao što su: četke i mehanički komutatori, njegova trenutna sposobnost preopterećenja i daljnje povećanje brzine motora su ograničeni, au slučaju dugotrajnog rada, mehanička struktura motora motor će biti Generiran je gubitak i troškovi održavanja su povećani. Osim toga, dok motor radi, iskre iz četkica zagrijavaju rotor, troše energiju, otežavaju odvođenje topline, a također uzrokuju visokofrekventne elektromagnetske smetnje, što utječe na performanse vozila. Zbog gore navedenih nedostataka istosmjernih motora, trenutna električna vozila u osnovi su eliminirala istosmjerne motore.
2.2 AC asinkroni motor
AC asinkroni motor je vrsta motora koji se široko koristi u industriji. Karakterizira ga to što su stator i rotor laminirani limovima od silikonskog čelika. Oba kraja su pakirana s aluminijskim poklopcima. , pouzdan i izdržljiv rad, jednostavno održavanje. U usporedbi s istosmjernim motorom iste snage, izmjenični asinkroni motor je učinkovitiji, a masa mu je otprilike upola manja. Ako se usvoji metoda upravljanja vektorskim upravljanjem, može se postići upravljivost i širi raspon regulacije brzine koji se može usporediti s onim kod istosmjernog motora. Zbog prednosti visoke učinkovitosti, visoke specifične snage i prikladnosti za rad pri velikim brzinama, AC asinkroni motori su najčešće korišteni motori u električnim vozilima velike snage. Trenutačno se asinkroni motori izmjenične struje proizvode u velikoj mjeri i postoje različite vrste zrelih proizvoda koje možete izabrati. Međutim, u slučaju rada pri velikim brzinama, rotor motora se ozbiljno zagrijava, a motor se mora hladiti tijekom rada. U isto vrijeme, pogonski i upravljački sustav asinkronog motora vrlo je kompliciran, a cijena tijela motora je također visoka. U usporedbi s motorom s trajnim magnetom i sklopljenom otpornošću Za motore, učinkovitost i gustoća snage asinkronih motora su niske, što ne doprinosi poboljšanju najveće kilometraže električnih vozila.
2.3 Motor s permanentnim magnetom
Motori s permanentnim magnetima mogu se podijeliti u dvije vrste prema različitim strujnim valnim oblicima statorskih namota, jedan je istosmjerni motor bez četkica, koji ima struju pravokutnog pulsnog vala; drugi je sinkroni motor s trajnim magnetom, koji ima sinusnu struju. Dvije vrste motora u osnovi su iste po strukturi i principu rada. Rotori su trajni magneti, što smanjuje gubitke uzrokovane pobudom. Stator je instaliran s namotima za stvaranje momenta kroz izmjeničnu struju, tako da je hlađenje relativno jednostavno. Budući da ovaj tip motora ne treba instalirati četke i mehaničku komutacijsku strukturu, tijekom rada se neće stvarati komutacijske iskre, rad je siguran i pouzdan, održavanje je prikladno, a stopa iskorištenja energije je visoka.
Sustav upravljanja motora s permanentnim magnetima je jednostavniji od sustava upravljanja AC asinkronog motora. Međutim, zbog ograničenja procesa materijala s trajnim magnetom, raspon snage motora s trajnim magnetom je mali, a maksimalna snaga je općenito samo deseci milijuna, što je najveći nedostatak motora s trajnim magnetom. U isto vrijeme, materijal trajnog magneta na rotoru imat će fenomen magnetskog raspadanja pod uvjetima visoke temperature, vibracija i prekomjerne struje, tako da je pod relativno složenim radnim uvjetima motor s permanentnim magnetom sklon oštećenju. Štoviše, cijena materijala s permanentnim magnetima je visoka, pa je cijena cijelog motora i njegovog sustava upravljanja visoka.
2.4 Preklopni reluktantni motor
Kao nova vrsta motora, reluktantni motor ima najjednostavniju strukturu u usporedbi s drugim vrstama pogonskih motora. I stator i rotor su dvostruke istaknute strukture izrađene od običnih silikonskih čeličnih limova. Na rotoru nema strukture. Stator je opremljen jednostavnim koncentriranim namotom koji ima mnoge prednosti kao što su jednostavna i čvrsta struktura, visoka pouzdanost, mala težina, niska cijena, visoka učinkovitost, nizak porast temperature i jednostavno održavanje. Štoviše, ima izvrsne karakteristike dobre upravljivosti istosmjernog sustava za kontrolu brzine, te je prikladan za teške uvjete i vrlo je prikladan za upotrebu kao pogonski motor za električna vozila.
S obzirom da kao pogonski motori električnih vozila, istosmjerni motori i motori s trajnim magnetima imaju slabu prilagodljivost u strukturi i složenom radnom okruženju, te su skloni mehaničkim kvarovima i kvarovima zbog demagnetizacije, ovaj se rad fokusira na uvođenje reluktantnih motora i asinkronih motora izmjenične struje. U usporedbi sa strojem, ima očite prednosti u sljedećim aspektima.
2.4.1 Građa tijela motora
Struktura reluktantnog motora s prekidačem jednostavnija je od strukture asinkronog motora s kaveznim kavezom. Njegova izuzetna prednost je što nema namotaja na rotoru, a izrađen je samo od običnog silikonskog čeličnog lima. Većina gubitaka cijelog motora koncentrirana je na namot statora, što motor čini jednostavnim za proizvodnju, ima dobru izolaciju, lako se hladi i ima izvrsne karakteristike odvođenja topline. Ova struktura motora može smanjiti veličinu i težinu motora, a može se dobiti s malim volumenom. veću izlaznu snagu. Zbog dobre mehaničke elastičnosti rotora motora, reluktantski motori se mogu koristiti za ultrabrzi rad.
2.4.2 Strujni krug motora
Fazna struja pogonskog sustava reluktantnog motora je jednosmjerna i nema nikakve veze sa smjerom momenta, a samo jedan glavni sklopni uređaj može se koristiti za zadovoljavanje stanja rada motora u četiri kvadranta. Krug pretvarača snage izravno je serijski povezan s pobudnim namotom motora, a svaki fazni krug neovisno napaja struju. Čak i ako određeni fazni namot ili regulator motora zakaže, on samo treba zaustaviti rad faze bez izazivanja većeg udara. Stoga su i tijelo motora i pretvarač snage vrlo sigurni i pouzdani, pa su prikladniji za upotrebu u teškim uvjetima nego asinkroni strojevi.
2.4.3 Aspekti performansi motoričkog sustava
Preklopni reluktantni motori imaju mnogo upravljačkih parametara i lako je ispuniti zahtjeve četiri kvadranta rada električnih vozila putem odgovarajućih strategija upravljanja i dizajna sustava, te mogu održavati izvrsnu sposobnost kočenja u područjima rada pri velikim brzinama. Preklopni reluktantski motori ne samo da imaju visoku učinkovitost, već također održavaju visoku učinkovitost u širokom rasponu regulacije brzine, što je neusporedivo s drugim vrstama motornih pogonskih sustava. Ova izvedba je vrlo prikladna za rad električnih vozila i vrlo je korisna za poboljšanje dometa krstarenja električnih vozila.
3. Zaključak
Fokus ovog rada je iznijeti prednosti reluktantnog motora kao pogonskog motora za električna vozila usporedbom različitih često korištenih sustava upravljanja brzinom vrtnje pogonskih motora, što je žarište istraživanja u razvoju električnih vozila. Za ovu vrstu specijalnog motora još uvijek ima puno prostora za razvoj u praktičnim primjenama. Istraživači trebaju uložiti više napora u provođenje teorijskih istraživanja, au isto vrijeme potrebno je kombinirati potrebe tržišta za promicanjem primjene ove vrste motora u praksi.
Vrijeme objave: 24. ožujka 2022