Kendaraan listrik terutama terdiri dari tiga bagian: sistem penggerak motor, sistem baterai dan sistem kendali kendaraan. Sistem penggerak motor merupakan bagian yang secara langsung mengubah energi listrik menjadi energi mekanik yang menentukan indikator kinerja kendaraan listrik. Oleh karena itu, pemilihan motor penggerak sangatlah penting.
Dalam konteks perlindungan lingkungan, kendaraan listrik juga menjadi pusat penelitian dalam beberapa tahun terakhir. Kendaraan listrik dapat menghasilkan emisi nol atau sangat rendah dalam lalu lintas perkotaan, dan memiliki keuntungan besar dalam bidang perlindungan lingkungan. Semua negara bekerja keras untuk mengembangkan kendaraan listrik. Kendaraan listrik terutama terdiri dari tiga bagian: sistem penggerak motor, sistem baterai dan sistem kendali kendaraan. Sistem penggerak motor merupakan bagian yang secara langsung mengubah energi listrik menjadi energi mekanik yang menentukan indikator kinerja kendaraan listrik. Oleh karena itu, pemilihan motor penggerak sangatlah penting.
1. Persyaratan kendaraan listrik untuk motor penggerak
Saat ini, evaluasi kinerja kendaraan listrik terutama mempertimbangkan tiga indikator kinerja berikut:
(1) Jarak tempuh maksimum (km): jarak tempuh maksimum kendaraan listrik setelah baterai terisi penuh;
(2) Kemampuan akselerasi: waktu minimum yang diperlukan kendaraan listrik untuk berakselerasi dari posisi diam hingga kecepatan tertentu;
(3) Kecepatan maksimum (km/jam): kecepatan maksimum yang dapat dicapai kendaraan listrik.
Motor yang dirancang untuk karakteristik penggerak kendaraan listrik memiliki persyaratan kinerja khusus dibandingkan dengan motor industri:
(1) Motor penggerak kendaraan listrik biasanya memerlukan persyaratan kinerja dinamis yang tinggi untuk seringnya start/stop, akselerasi/deselerasi, dan kontrol torsi;
(2) Untuk mengurangi bobot seluruh kendaraan, transmisi multi kecepatan biasanya dibatalkan, yang mengharuskan motor dapat memberikan torsi yang lebih tinggi pada kecepatan rendah atau saat menanjak, dan biasanya dapat bertahan 4-5 kali. kelebihan beban;
(3) Rentang pengaturan kecepatan harus dibuat sebesar mungkin, dan pada saat yang sama, efisiensi pengoperasian yang tinggi perlu dipertahankan dalam seluruh rentang pengaturan kecepatan;
(4) Motor dirancang untuk memiliki kecepatan pengenal tinggi sebanyak mungkin, dan pada saat yang sama, casing paduan aluminium digunakan sebanyak mungkin. Motor berkecepatan tinggi berukuran kecil, sehingga kondusif untuk mengurangi bobot kendaraan listrik;
(5) Kendaraan listrik harus mempunyai pemanfaatan energi yang optimal dan mempunyai fungsi pemulihan energi pengereman. Energi yang dipulihkan melalui pengereman regeneratif umumnya mencapai 10% -20% dari total energi;
(6) Lingkungan kerja motor yang digunakan pada kendaraan listrik lebih kompleks dan keras, sehingga motor harus memiliki keandalan dan kemampuan adaptasi lingkungan yang baik, sekaligus memastikan bahwa biaya produksi motor tidak boleh terlalu tinggi.
2. Beberapa motor penggerak yang umum digunakan
2.1 motor DC
Pada tahap awal perkembangan kendaraan listrik, sebagian besar kendaraan listrik menggunakan motor DC sebagai motor penggeraknya. Teknologi motor jenis ini relatif matang, dengan metode pengendalian yang mudah dan pengaturan kecepatan yang sangat baik. Dulunya paling banyak digunakan di bidang pengaturan kecepatan motor. . Namun, karena struktur mekanis motor DC yang kompleks, seperti: sikat dan komutator mekanis, kapasitas beban berlebih sesaat dan peningkatan kecepatan motor lebih lanjut menjadi terbatas, dan dalam kasus pekerjaan jangka panjang, struktur mekanis motor DC motor akan Kerugian yang dihasilkan dan biaya perawatan meningkat. Selain itu, saat motor berjalan, percikan api dari sikat membuat rotor menjadi panas, membuang energi, menyulitkan pembuangan panas, dan juga menimbulkan interferensi elektromagnetik frekuensi tinggi yang mempengaruhi kinerja kendaraan. Karena kekurangan motor DC di atas, kendaraan listrik saat ini pada dasarnya telah menghilangkan motor DC.
2.2 Motor asinkron AC
Motor asinkron AC merupakan salah satu jenis motor yang banyak digunakan dalam dunia industri. Hal ini ditandai dengan stator dan rotor yang dilaminasi oleh lembaran baja silikon. Kedua ujungnya dikemas dengan penutup aluminium. , pengoperasian yang andal dan tahan lama, perawatan mudah. Dibandingkan dengan motor DC dengan daya yang sama, motor asinkron AC lebih efisien, dan massanya sekitar setengah lebih ringan. Jika metode pengendalian pengendalian vektor diadopsi, kemampuan pengendalian dan rentang pengaturan kecepatan yang lebih luas sebanding dengan motor DC dapat diperoleh. Karena keunggulan efisiensi tinggi, daya spesifik tinggi, dan kesesuaian untuk operasi kecepatan tinggi, motor asinkron AC adalah motor yang paling banyak digunakan pada kendaraan listrik berdaya tinggi. Saat ini, motor asinkron AC telah diproduksi dalam skala besar, dan terdapat berbagai jenis produk matang yang dapat dipilih. Namun, dalam kasus pengoperasian kecepatan tinggi, rotor motor menjadi sangat panas, dan motor harus didinginkan selama pengoperasian. Pada saat yang sama, sistem penggerak dan kontrol motor asinkron sangat rumit, dan biaya bodi motor juga tinggi. Dibandingkan dengan motor magnet permanen dan keengganan sakelar Untuk motor, efisiensi dan kepadatan daya motor asinkron rendah, sehingga tidak kondusif untuk meningkatkan jarak tempuh maksimum kendaraan listrik.
2.3 Motor magnet permanen
Motor magnet permanen dapat dibagi menjadi dua jenis sesuai dengan bentuk gelombang arus yang berbeda pada belitan stator, satu adalah motor DC tanpa sikat, yang memiliki arus gelombang pulsa persegi panjang; yang lainnya adalah motor sinkron magnet permanen, yang memiliki arus gelombang sinus. Kedua jenis motor tersebut pada dasarnya sama dalam struktur dan prinsip kerja. Rotor adalah magnet permanen, yang mengurangi kerugian akibat eksitasi. Stator dipasang belitan untuk menghasilkan torsi melalui arus bolak-balik, sehingga pendinginan relatif mudah. Karena motor jenis ini tidak perlu memasang sikat dan struktur pergantian mekanis, tidak ada percikan api pergantian yang dihasilkan selama pengoperasian, pengoperasiannya aman dan andal, perawatannya mudah, dan tingkat pemanfaatan energinya tinggi.
Sistem kendali motor magnet permanen lebih sederhana dibandingkan sistem kendali motor asinkron AC. Namun karena keterbatasan proses material magnet permanen, rentang daya motor magnet permanen kecil, dan daya maksimum umumnya hanya puluhan juta, yang merupakan kelemahan terbesar motor magnet permanen. Pada saat yang sama, bahan magnet permanen pada rotor akan mengalami fenomena peluruhan magnet pada kondisi temperatur tinggi, getaran dan arus berlebih, sehingga pada kondisi kerja yang relatif kompleks, motor magnet permanen rentan mengalami kerusakan. Selain itu, harga bahan magnet permanen mahal, sehingga biaya seluruh motor dan sistem kendalinya tinggi.
2.4 Motor Keengganan Beralih
Sebagai motor jenis baru, motor keengganan switching mempunyai struktur yang paling sederhana dibandingkan dengan motor penggerak jenis lainnya. Stator dan rotor keduanya merupakan struktur menonjol ganda yang terbuat dari lembaran baja silikon biasa. Tidak ada struktur pada rotor. Stator dilengkapi dengan belitan terkonsentrasi sederhana, yang memiliki banyak keunggulan seperti struktur sederhana dan kokoh, keandalan tinggi, ringan, biaya rendah, efisiensi tinggi, kenaikan suhu rendah, dan perawatan mudah. Selain itu, ia memiliki karakteristik yang sangat baik dengan kemampuan pengendalian yang baik pada sistem kontrol kecepatan DC, dan cocok untuk lingkungan yang keras, dan sangat cocok untuk digunakan sebagai motor penggerak kendaraan listrik.
Mengingat bahwa sebagai motor penggerak kendaraan listrik, motor DC dan motor magnet permanen memiliki kemampuan beradaptasi yang buruk dalam struktur dan lingkungan kerja yang kompleks, serta rentan terhadap kegagalan mekanis dan demagnetisasi, makalah ini berfokus pada pengenalan motor keengganan sakelar dan motor asinkron AC. Dibandingkan dengan mesin, ia memiliki keunggulan yang jelas dalam aspek berikut.
2.4.1 Struktur bodi motor
Struktur motor keengganan saklar lebih sederhana dibandingkan dengan motor induksi sangkar-tupai. Keunggulannya yang luar biasa adalah tidak ada belitan pada rotornya, dan hanya terbuat dari lembaran baja silikon biasa. Sebagian besar kehilangan seluruh motor terkonsentrasi pada belitan stator, yang membuat motor mudah dibuat, memiliki insulasi yang baik, mudah didinginkan, dan memiliki karakteristik pembuangan panas yang sangat baik. Struktur motor ini dapat memperkecil ukuran dan berat motor, serta dapat diperoleh dengan volume yang kecil. daya keluaran yang lebih besar. Karena elastisitas mekanis yang baik dari rotor motor, motor keengganan yang diaktifkan dapat digunakan untuk operasi kecepatan sangat tinggi.
2.4.2 Rangkaian penggerak motor
Arus fasa dari sistem penggerak motor keengganan yang diaktifkan bersifat searah dan tidak ada hubungannya dengan arah torsi, dan hanya satu perangkat sakelar utama yang dapat digunakan untuk memenuhi kondisi pengoperasian motor empat kuadran. Rangkaian konverter daya dihubungkan langsung secara seri dengan belitan eksitasi motor, dan setiap rangkaian fasa menyuplai daya secara mandiri. Sekalipun belitan fasa tertentu atau pengontrol motor mengalami kegagalan, hal tersebut hanya perlu menghentikan pengoperasian fasa tanpa menimbulkan dampak yang lebih besar. Oleh karena itu, bodi motor dan konverter daya sangat aman dan andal, sehingga lebih cocok untuk digunakan di lingkungan yang keras dibandingkan mesin asinkron.
2.4.3 Aspek kinerja sistem motorik
Motor keengganan yang dialihkan memiliki banyak parameter kontrol, dan mudah untuk memenuhi persyaratan pengoperasian kendaraan listrik empat kuadran melalui strategi kontrol dan desain sistem yang tepat, serta dapat mempertahankan kemampuan pengereman yang sangat baik di area pengoperasian kecepatan tinggi. Motor keengganan yang dialihkan tidak hanya memiliki efisiensi tinggi, tetapi juga mempertahankan efisiensi tinggi pada berbagai pengaturan kecepatan, yang tidak tertandingi oleh jenis sistem penggerak motor lainnya. Performa ini sangat cocok untuk pengoperasian kendaraan listrik, dan sangat bermanfaat untuk meningkatkan daya jelajah kendaraan listrik.
3. Kesimpulan
Fokus tulisan ini adalah mengedepankan keunggulan motor keengganan switching sebagai motor penggerak kendaraan listrik dengan membandingkan berbagai sistem pengatur kecepatan motor penggerak yang umum digunakan, yang menjadi hotspot penelitian dalam pengembangan kendaraan listrik. Untuk motor khusus jenis ini, masih banyak ruang untuk pengembangan dalam aplikasi praktisnya. Para peneliti perlu melakukan upaya lebih untuk melakukan penelitian teoritis, dan pada saat yang sama, perlu menggabungkan kebutuhan pasar untuk mendorong penerapan motor jenis ini dalam praktik.
Waktu posting: 24 Maret 2022