モーター制御方式を最適化し、48V 電気駆動システムに新たな命を吹き込む

電気自動車の電気制御の要はモーター制御です。この論文では、業界で一般的に使用されているスターデルタ始動の原理を使用して電気自動車制御を最適化し、48V電気駆動システムが10〜72KWモーター駆動電力の主要な形式になることができます。車両全体の性能を確保しつつ、小型車・軽自動車の電気駆動コストを大幅に削減し、

最近の研究で、電気自動車の制御は実はモーターの制御であることが分かりました。この記事に含まれる知識は非常に広範囲かつ詳細であるため、モータ制御スキームの最適化の原理とプロセスが詳細に完全に記述されている場合、著者が現在読んでいる教科書によれば、その知識ポイントはモノグラフを作成するのに十分です。 100 ページ以上、100,000 ワード以上あります。セルフメディアの読者がこのような最適化手法を数千語の範囲で理解して習得できるようにするため。この記事では、具体的な例を使用して、電気自動車のモーター方式を最適化するプロセスについて説明します。

ここで説明する例は、Baojun E100、BAIC EC3、および BYD E2 に基づいています。2 つのモデルの次のパラメータのみを関連付ける必要があり、モーター制御のみが最適化されて、48V/144V DC デュアル電圧バッテリー システム、AC 33V/99V デュアル電圧モーター、および一連のモーター ドライバーに最適化されます。 。中でもモータードライバーのパワーエレクトロニクスシステムは全体の最適化スキームの鍵を握るものであり、著者は注意深く深く研究しています。

言い換えれば、Baojun E100、BAIC EC3、BYD E2 のモーターは、29 ～ 70KW のモーター制御システムに最適化するだけで済みます。これらは、A00ミニカー、A0スモールカー、およびAコンパクト純粋電気自動車の代表です。この記事では、産業用三相非同期モータ制御手法を使用して、スターデルタ、V/F+DTC 三相非同期誘導モータ制御を通じて電気自動車モータの制御に適用します。

紙面の都合上、この記事では星の三角形の原理などについては説明しません。産業用モーター制御における一般的なモーター電力から始めましょう。一般的に使用される 380V 三相非同期モーターは 0.18 ～ 315KW、小出力は Y 接続、中出力は△接続、高出力は 380/660V モーターです。一般に、300KW を超えるメイン モーターは 660V モーターです。 300KWを超えるモーターが380Vを使用できないのではなく、経済性が良くないのです。モーターと制御回路の経済性を制限するのは電流です。通常1平方ミリメートルで6Aの電流を流すことができます。三相非同期誘導電動機が設計されると、その電動機巻線ケーブルが決まります。つまり、流れる電流が決まる。産業用モーターの観点から見ると、500A は経済性の最大値です。

電気自動車のモーターに戻ると、48V バッテリー システムの PWM 三相電圧は 33V です。産業用モーターの経済電流が 500A の場合、48V 電気自動車の最大経済価値は、三相誘導モーターで約 27KW です。同時に、車両の動的特性を考慮すると、最大電流に達する時間は非常に短く、通常は数分以内です。つまり、27KW が過負荷状態になる可能性があります。通常、過負荷状態は通常状態の 2 ～ 3 倍になります。つまり、通常の動作条件は9〜13.5KWです。

電圧レベルと電流容量のマッチングだけを見れば。48V システムは、駆動効率が最良の動作条件であるため、30KW 以内のみとなります。

ただし、三相非同期モーターの制御方法は多数あります。電気自動車は、幅広い速度調整範囲 (ほぼ 0 ～ 100%) とトルク制御範囲 (ほぼ 0 ～ 100%) を備えています。過酷な動作条件下では、電気自動車は現在主に VF または DTC 制御を使用しています。スターデルタ制御を導入すると、思わぬ影響が出る可能性があります。

産業用制御では、スターデルタ制御電圧は 1.732 倍ですが、これは原理ではなく偶然です。48V システムは、AC 33V を作るために PWM 周波数変調を強化することはなく、産業用モーターの電圧レベルに従って設計されたモーターは 57V です。ただし、スターデルタ制御電圧レベルを 9 の平方根である 3 倍に調整します。そうすると99Vになります。

つまり、モータがデルタ結線と 33V Y 結線を備えた 99V AC 三相非同期モータとして設計されている場合、経済的な条件で 20 ～ 72KW の電力範囲内でモータ速度を 0 ～ 100% に調整できます。条件。通常、モーターの最大速度は 12000RPM)、トルク調整は 0 ～ 100%、周波数変調は 0 ～ 400Hz です。

このような最適化スキームが実現できれば、A級車やミニカーは1つのモーターで優れた性能を得ることができます。48V モーター システム (ピーク値 30KW 以内) のコストは約 5,000 元であることがわかっています。この論文の最適化スキームのコストは不明ですが、材料は追加されず、制御方法が変更され、デュアル電圧レベルが導入されるだけです。コストの増加も抑制可能です。

もちろん、そのような制御スキームには多くの新たな問題が生じるでしょう。最大の問題は、モーターの設計、ドライバーの設計、および高電圧バッテリー パックの充放電特性に対する非常に高い要件です。これらの問題は制御可能であり、既存の解決策があります。たとえば、モーターの設計は、高電圧と低電圧の電圧レベルの比率を調整することで解決できます。次の記事で一緒に説明します。