Koeksistensi manusia dengan lingkungan dan pembangunan ekonomi global yang berkelanjutan membuat masyarakat bersemangat untuk mencari alat transportasi yang rendah emisi dan hemat sumber daya, dan penggunaan kendaraan listrik tidak diragukan lagi merupakan solusi yang menjanjikan.
Kendaraan listrik modern merupakan produk komprehensif yang mengintegrasikan berbagai teknologi berteknologi tinggi seperti kelistrikan, elektronik, kendali mekanis, ilmu material, dan teknologi kimia. Kinerja pengoperasian secara keseluruhan, keekonomian, dll. Pertama-tama bergantung pada sistem baterai dan sistem kontrol penggerak motor. Sistem penggerak motor pada kendaraan listrik umumnya terdiri dari empat bagian utama yaitu pengontrol. Konverter daya, motor dan sensor. Saat ini motor yang digunakan pada kendaraan listrik umumnya antara lain motor DC, motor induksi, motor keengganan switching, dan motor brushless magnet permanen.
1. Persyaratan dasar kendaraan listrik untuk motor listrik
Pengoperasian kendaraan listrik, tidak seperti aplikasi industri pada umumnya, sangat kompleks. Oleh karena itu, persyaratan untuk sistem penggerak sangat tinggi.
1.1 Motor untuk kendaraan listrik harus memiliki karakteristik daya sesaat yang besar, kapasitas beban berlebih yang kuat, koefisien beban berlebih 3 hingga 4), kinerja akselerasi yang baik, dan masa pakai yang lama.
1.2 Motor untuk kendaraan listrik harus memiliki rentang pengaturan kecepatan yang luas, termasuk area torsi konstan dan area daya konstan. Di area torsi konstan, torsi tinggi diperlukan saat berlari dengan kecepatan rendah untuk memenuhi persyaratan start dan pendakian; di area tenaga konstan, kecepatan tinggi diperlukan ketika torsi rendah diperlukan untuk memenuhi persyaratan berkendara kecepatan tinggi di jalan datar. Memerlukan.
1.3 Motor listrik untuk kendaraan listrik harus mampu mewujudkan pengereman regeneratif ketika kendaraan melambat, memulihkan dan memberi umpan balik energi ke baterai, sehingga kendaraan listrik memiliki tingkat pemanfaatan energi terbaik, yang tidak dapat dicapai pada kendaraan bermesin pembakaran dalam. .
1.4 Motor listrik untuk kendaraan listrik harus memiliki efisiensi yang tinggi di seluruh jangkauan pengoperasian, sehingga dapat meningkatkan jangkauan jelajah dalam satu kali pengisian daya.
Selain itu, motor listrik untuk kendaraan listrik juga harus memiliki keandalan yang baik, dapat bekerja dalam waktu lama di lingkungan yang keras, memiliki struktur yang sederhana dan cocok untuk produksi massal, memiliki kebisingan yang rendah selama pengoperasian, mudah digunakan. dan dirawat, serta murah.
2 Jenis dan Cara Pengendalian Motor Listrik pada Kendaraan Listrik
2.1 DC
Motor Keuntungan utama motor DC brushed adalah pengendalian yang sederhana dan teknologi yang matang. Ia memiliki karakteristik pengendalian yang sangat baik yang tak tertandingi oleh motor AC. Pada awal dikembangkannya kendaraan listrik, sebagian besar menggunakan motor DC, bahkan hingga saat ini beberapa kendaraan listrik masih digerakkan oleh motor DC. Namun karena adanya sikat dan komutator mekanis, hal ini tidak hanya membatasi peningkatan lebih lanjut kapasitas dan kecepatan beban berlebih motor, tetapi juga memerlukan perawatan dan penggantian sikat dan komutator yang sering jika dijalankan dalam waktu lama. Selain itu, karena ada kerugian pada rotor, maka sulit untuk menghilangkan panas, yang membatasi peningkatan lebih lanjut rasio torsi-massa motor. Mengingat cacat motor DC di atas, motor DC pada dasarnya tidak digunakan pada kendaraan listrik yang baru dikembangkan.
2.2 Motor induksi tiga fasa AC
2.2.1 Kinerja dasar motor induksi tiga fasa AC
Motor induksi tiga fasa AC merupakan motor yang paling banyak digunakan. Stator dan rotor dilaminasi dengan lembaran baja silikon, dan tidak ada slip ring, komutator, dan komponen lain yang saling bersentuhan antar stator. Struktur sederhana, pengoperasian yang andal, dan tahan lama. Cakupan daya motor induksi AC sangat luas, dan kecepatannya mencapai 12000 ~ 15000r/menit. Pendinginan udara atau pendingin cair dapat digunakan, dengan tingkat kebebasan pendinginan yang tinggi. Ia memiliki kemampuan beradaptasi yang baik terhadap lingkungan dan dapat mewujudkan pengereman umpan balik regeneratif. Dibandingkan dengan motor DC berdaya sama, efisiensinya lebih tinggi, kualitasnya berkurang sekitar setengahnya, harganya murah, dan perawatannya mudah.
2.2.2 Sistem kendali
dari motor induksi AC Karena motor induksi tiga fasa AC tidak dapat langsung menggunakan daya DC yang disuplai oleh baterai, dan motor induksi tiga fasa AC mempunyai karakteristik keluaran nonlinier. Oleh karena itu, pada kendaraan listrik yang menggunakan motor induksi tiga fasa AC, perlu digunakan perangkat semikonduktor daya pada inverter untuk mengubah arus searah menjadi arus bolak-balik yang frekuensi dan amplitudonya dapat diatur untuk mewujudkan pengendalian AC. motor tiga fasa. Terutama ada metode kontrol v/f dan metode kontrol frekuensi slip.
Dengan menggunakan metode kontrol vektor, frekuensi arus bolak-balik belitan eksitasi motor induksi tiga fasa AC dan penyesuaian terminal masukan motor induksi tiga fasa AC dikontrol, fluks magnet dan torsi medan magnet berputar motor induksi tiga fasa AC dikendalikan, dan perubahan motor induksi tiga fasa AC terwujud. Kecepatan dan torsi keluaran dapat memenuhi persyaratan karakteristik perubahan beban, dan dapat memperoleh efisiensi tertinggi, sehingga motor induksi tiga fasa AC dapat digunakan secara luas pada kendaraan listrik.
2.2.3 Kekurangan
Motor induksi tiga fasa AC Konsumsi daya motor induksi tiga fasa AC besar, dan rotor mudah memanas. Penting untuk memastikan pendinginan motor induksi tiga fase AC selama operasi kecepatan tinggi, jika tidak motor akan rusak. Faktor daya motor induksi tiga fasa AC rendah, sehingga faktor daya masukan alat konversi frekuensi dan konversi tegangan juga rendah, sehingga perlu digunakan alat konversi frekuensi dan tegangan berkapasitas besar. Biaya sistem kendali motor induksi tiga fasa AC jauh lebih tinggi dibandingkan dengan motor induksi tiga fasa AC itu sendiri, sehingga meningkatkan biaya kendaraan listrik. Selain itu, pengaturan kecepatan motor induksi tiga fasa AC juga buruk.
2.3 Motor DC tanpa sikat magnet permanen
2.3.1 Kinerja dasar motor DC brushless magnet permanen
Motor DC brushless magnet permanen adalah motor berperforma tinggi. Fitur terbesarnya adalah ia memiliki karakteristik eksternal motor DC tanpa struktur kontak mekanis yang terdiri dari sikat. Selain itu, ia mengadopsi rotor magnet permanen, dan tidak ada kehilangan eksitasi: belitan jangkar yang dipanaskan dipasang pada stator luar, yang mudah menghilangkan panas. Oleh karena itu, motor DC tanpa sikat magnet permanen tidak memiliki percikan pergantian, tidak ada gangguan radio, umur panjang dan pengoperasian yang andal. , perawatan mudah. Selain itu, kecepatannya tidak dibatasi oleh pergantian mekanis, dan jika digunakan bantalan udara atau bantalan suspensi magnetik, ia dapat bekerja hingga beberapa ratus ribu putaran per menit. Dibandingkan dengan sistem motor DC brushless magnet permanen, sistem ini memiliki kepadatan energi yang lebih tinggi dan efisiensi yang lebih tinggi, serta memiliki prospek penerapan yang baik pada kendaraan listrik.
2.3.2 Sistem kendali motor DC brushless magnet permanen The
motor DC brushless magnet permanen yang khas adalah sistem kontrol vektor kuasi-decoupling. Karena magnet permanen hanya dapat menghasilkan medan magnet dengan amplitudo tetap, sistem motor DC brushless magnet permanen sangat penting. Sangat cocok untuk berjalan di wilayah torsi konstan, umumnya menggunakan kontrol histeresis arus atau metode SPWM tipe umpan balik arus untuk menyelesaikannya. Untuk lebih meningkatkan kecepatan, motor DC brushless magnet permanen juga dapat menggunakan kontrol pelemahan medan. Inti dari pengendalian pelemahan medan adalah memajukan sudut fasa arus fasa untuk memberikan potensi demagnetisasi sumbu langsung untuk melemahkan hubungan fluks pada belitan stator.
2.3.3 Ketidakcukupan
Motor DC Brushless Magnet Permanen Motor DC brushless magnet permanen dipengaruhi dan dibatasi oleh proses material magnet permanen, yang membuat rentang daya motor DC brushless magnet permanen kecil, dan daya maksimum hanya puluhan kilowatt. Ketika bahan magnet permanen terkena getaran, suhu tinggi, dan arus beban berlebih, permeabilitas magnetnya dapat menurun atau mengalami kerusakan magnet, yang akan menurunkan kinerja motor magnet permanen, dan bahkan merusak motor dalam kasus yang parah. Kelebihan beban tidak terjadi. Dalam mode daya konstan, motor DC brushless magnet permanen rumit untuk dioperasikan dan memerlukan sistem kontrol yang rumit, yang membuat sistem penggerak motor DC brushless magnet permanen sangat mahal.
2.4 Motor Keengganan Beralih
2.4.1 Kinerja Dasar Motor Keengganan Saklar
Motor keengganan yang diaktifkan adalah jenis motor baru. Sistem ini memiliki banyak fitur yang jelas: strukturnya lebih sederhana daripada motor lainnya, dan tidak ada cincin selip, belitan, dan magnet permanen pada rotor motor, tetapi hanya pada stator. Terdapat belitan terkonsentrasi sederhana, ujung belitan pendek, dan tidak terdapat jumper interfase, sehingga mudah dirawat dan diperbaiki. Oleh karena itu, keandalannya bagus, dan kecepatannya bisa mencapai 15000 putaran/menit. Efisiensinya bisa mencapai 85% hingga 93%, lebih tinggi dibandingkan motor induksi AC. Kerugiannya terutama di stator, dan motor mudah didinginkan; rotor adalah magnet permanen, yang memiliki rentang pengaturan kecepatan yang luas dan kontrol yang fleksibel, yang mudah untuk mencapai berbagai persyaratan khusus karakteristik kecepatan torsi, dan mempertahankan efisiensi tinggi dalam rentang yang luas. Ini lebih cocok untuk kebutuhan kinerja daya kendaraan listrik.
2.4.2 Sistem kendali motor keengganan yang dialihkan
Motor keengganan saklar memiliki karakteristik nonlinier tingkat tinggi, oleh karena itu, sistem penggeraknya lebih kompleks. Sistem kontrolnya mencakup konverter daya.
A. Belitan eksitasi dari motor keengganan yang diaktifkan dari konverter daya, tidak peduli arus maju atau arus balik, arah torsi tetap tidak berubah, dan periodenya diubah. Setiap fasa hanya memerlukan tabung saklar daya dengan kapasitas lebih kecil, dan rangkaian konverter daya relatif Sederhana, tidak ada kegagalan langsung, keandalan yang baik, mudah diimplementasikan soft start dan pengoperasian sistem empat kuadran, serta kemampuan pengereman regeneratif yang kuat . Biayanya lebih rendah dibandingkan sistem kendali inverter motor induksi tiga fasa AC.
B. Pengendali
Pengontrol terdiri dari mikroprosesor, rangkaian logika digital dan komponen lainnya. Berdasarkan perintah yang dimasukkan oleh pengemudi, mikroprosesor menganalisis dan memproses posisi rotor motor yang diumpankan kembali oleh detektor posisi dan detektor arus pada saat yang sama, dan membuat keputusan dalam sekejap, dan mengeluarkan serangkaian perintah eksekusi ke mengontrol motor keengganan yang diaktifkan. Beradaptasi dengan pengoperasian kendaraan listrik dalam kondisi yang berbeda. Kinerja pengontrol dan fleksibilitas penyesuaian bergantung pada kerja sama kinerja antara perangkat lunak dan perangkat keras mikroprosesor.
C. Detektor posisi
Motor keengganan yang dialihkan memerlukan detektor posisi presisi tinggi untuk memberikan sinyal perubahan posisi, kecepatan, dan arus rotor motor kepada sistem kontrol, dan memerlukan frekuensi peralihan yang lebih tinggi untuk mengurangi kebisingan motor keengganan yang dialihkan.
2.4.3 Kekurangan Motor Keengganan Switched
Sistem kendali motor keengganan switching sedikit lebih rumit dibandingkan sistem kendali motor lainnya. Detektor posisi adalah komponen kunci dari motor keengganan yang diaktifkan, dan kinerjanya mempunyai pengaruh penting pada pengoperasian kontrol motor keengganan yang diaktifkan. Karena motor keengganan yang diaktifkan adalah struktur yang sangat menonjol, maka fluktuasi torsi pasti terjadi, dan kebisingan adalah kelemahan utama dari motor keengganan yang diaktifkan. Namun, penelitian dalam beberapa tahun terakhir menunjukkan bahwa kebisingan motor keengganan yang diaktifkan dapat sepenuhnya ditekan dengan mengadopsi teknologi desain, manufaktur, dan kontrol yang masuk akal.
Selain itu, karena fluktuasi besar torsi keluaran motor keengganan yang diaktifkan dan fluktuasi besar arus DC konverter daya, kapasitor filter besar perlu dipasang pada bus DC.Mobil telah mengadopsi motor listrik yang berbeda dalam periode sejarah yang berbeda, menggunakan motor DC dengan performa kontrol terbaik dan biaya lebih rendah. Dengan terus berkembangnya teknologi motor, teknologi manufaktur mesin, teknologi elektronika daya dan teknologi kontrol otomatis, motor AC. Motor DC tanpa sikat magnet permanen dan motor keengganan yang diaktifkan menunjukkan kinerja yang unggul dibandingkan motor DC, dan motor ini secara bertahap menggantikan motor DC pada kendaraan listrik. Tabel 1 membandingkan kinerja dasar berbagai motor listrik yang digunakan pada kendaraan listrik modern. Saat ini, biaya motor arus bolak-balik, motor magnet permanen, motor keengganan switching dan perangkat kendalinya masih relatif tinggi. Setelah produksi massal, harga motor dan perangkat kendali unit ini akan turun dengan cepat, yang akan memenuhi persyaratan manfaat ekonomi dan membuat harga kendaraan listrik diturunkan.
Waktu posting: 24 Maret 2022