Elektrické vozidlá sa skladajú hlavne z troch častí: systém pohonu motora, systém batérie a systém riadenia vozidla. Systém pohonu motora je časť, ktorá priamo premieňa elektrickú energiu na mechanickú energiu, ktorá určuje výkonové ukazovatele elektrických vozidiel. Preto je výber hnacieho motora obzvlášť dôležitý.
V prostredí ochrany životného prostredia sa elektromobily stali v posledných rokoch aj výskumným centrom. Elektrické vozidlá môžu dosahovať nulové alebo veľmi nízke emisie v mestskej premávke a majú obrovské výhody v oblasti ochrany životného prostredia. Všetky krajiny usilovne pracujú na vývoji elektrických vozidiel. Elektrické vozidlá sa skladajú hlavne z troch častí: systém pohonu motora, systém batérie a systém riadenia vozidla. Systém pohonu motora je časť, ktorá priamo premieňa elektrickú energiu na mechanickú energiu, ktorá určuje výkonové ukazovatele elektrických vozidiel. Preto je výber hnacieho motora obzvlášť dôležitý.
1. Požiadavky na elektrické vozidlá na hnacie motory
V súčasnosti sa pri hodnotení výkonu elektrických vozidiel berú do úvahy najmä tieto tri ukazovatele výkonu:
(1) Maximálny dojazd (km): maximálny dojazd elektrického vozidla po úplnom nabití batérie;
(2) Schopnosť zrýchlenia: minimálny čas potrebný na zrýchlenie elektrického vozidla z pokoja na určitú rýchlosť;
(3) Maximálna rýchlosť (km/h): maximálna rýchlosť, ktorú môže elektrické vozidlo dosiahnuť.
Motory určené pre jazdné vlastnosti elektrických vozidiel majú v porovnaní s priemyselnými motormi špeciálne požiadavky na výkon:
(1) Hnací motor elektrického vozidla zvyčajne vyžaduje vysoké požiadavky na dynamický výkon pre časté štartovanie/zastavovanie, zrýchlenie/spomalenie a riadenie krútiaceho momentu;
(2) Aby sa znížila hmotnosť celého vozidla, viacstupňová prevodovka sa zvyčajne ruší, čo vyžaduje, aby motor mohol poskytnúť vyšší krútiaci moment pri nízkej rýchlosti alebo pri stúpaní do svahu a zvyčajne vydržal 4-5 krát preťaženie;
(3) Požaduje sa, aby rozsah regulácie otáčok bol čo najväčší a zároveň je potrebné zachovať vysokú prevádzkovú účinnosť v celom rozsahu regulácie otáčok;
(4) Motor je konštruovaný tak, aby mal čo najvyššie menovité otáčky a zároveň sa v maximálnej možnej miere používal plášť z hliníkovej zliatiny. Vysokorýchlostný motor má malú veľkosť, čo prispieva k zníženiu hmotnosti elektrických vozidiel;
(5) Elektrické vozidlá by mali mať optimálne využitie energie a mali by mať funkciu rekuperácie brzdnej energie. Energia získaná rekuperačným brzdením by mala vo všeobecnosti dosahovať 10 % až 20 % celkovej energie;
(6) Pracovné prostredie motora používaného v elektrických vozidlách je zložitejšie a drsnejšie, čo si vyžaduje, aby mal motor dobrú spoľahlivosť a prispôsobivosť k životnému prostrediu a zároveň aby sa zabezpečilo, že náklady na výrobu motora nebudú príliš vysoké.
2. Niekoľko bežne používaných hnacích motorov
2.1 jednosmerný motor
V ranom štádiu vývoja elektrických vozidiel väčšina elektrických vozidiel používala ako hnacie motory jednosmerné motory. Tento typ technológie motora je pomerne vyspelý, s jednoduchými spôsobmi ovládania a vynikajúcou reguláciou otáčok. Kedysi bol najpoužívanejší v oblasti motorov s reguláciou otáčok. . Vzhľadom na zložitú mechanickú štruktúru jednosmerného motora, ako sú: kefy a mechanické komutátory, je však jeho okamžitá preťaženosť a ďalšie zvyšovanie otáčok motora obmedzené a v prípade dlhodobej práce je mechanická konštrukcia motora motor bude Vznikajú straty a zvyšujú sa náklady na údržbu. Okrem toho, keď motor beží, iskry z kief spôsobujú zahrievanie rotora, plytvanie energiou, sťažujú odvod tepla a tiež spôsobujú vysokofrekvenčné elektromagnetické rušenie, ktoré ovplyvňuje výkon vozidla. Vzhľadom na vyššie uvedené nedostatky jednosmerných motorov súčasné elektrické vozidlá v podstate vylúčili jednosmerné motory.
2.2 AC asynchrónny motor
AC asynchrónny motor je typ motora, ktorý je široko používaný v priemysle. Vyznačuje sa tým, že stator a rotor sú laminované plechmi z kremíkovej ocele. Oba konce sú balené s hliníkovými krytmi. , spoľahlivá a odolná prevádzka, jednoduchá údržba. V porovnaní s jednosmerným motorom s rovnakým výkonom je AC asynchrónny motor efektívnejší a hmotnosť je asi o polovicu ľahšia. Ak sa použije spôsob riadenia vektorového riadenia, možno dosiahnuť ovládateľnosť a širší rozsah regulácie rýchlosti porovnateľný s rozsahom jednosmerného motora. Vzhľadom na výhody vysokej účinnosti, vysokého špecifického výkonu a vhodnosti pre vysokorýchlostnú prevádzku sú AC asynchrónne motory najpoužívanejšími motormi vo vysokovýkonných elektrických vozidlách. V súčasnosti sa vo veľkom vyrábajú striedavé asynchrónne motory a na výber sú rôzne druhy vyspelých produktov. V prípade vysokorýchlostnej prevádzky sa však rotor motora vážne zahrieva a motor musí byť počas prevádzky chladený. Súčasne je pohon a riadiaci systém asynchrónneho motora veľmi komplikovaný a náklady na teleso motora sú tiež vysoké. V porovnaní s motorom s permanentným magnetom a spínanou reluktanciou V prípade motorov je účinnosť a hustota výkonu asynchrónnych motorov nízka, čo neprispieva k zlepšeniu maximálneho počtu najazdených kilometrov elektrických vozidiel.
2.3 Motor s permanentným magnetom
Motory s permanentnými magnetmi možno rozdeliť do dvoch typov podľa rôznych priebehov prúdu statorových vinutí, jeden je bezkomutátorový jednosmerný motor, ktorý má obdĺžnikový pulzný vlnový prúd; druhý je synchrónny motor s permanentným magnetom, ktorý má sínusový prúd. Tieto dva typy motorov majú v podstate rovnakú štruktúru a princíp činnosti. Rotory sú permanentné magnety, čo znižuje straty spôsobené budením. Stator je inštalovaný s vinutím na generovanie krútiaceho momentu striedavým prúdom, takže chladenie je relatívne jednoduché. Pretože tento typ motora nepotrebuje inštalovať kefy a mechanickú komutačnú štruktúru, počas prevádzky nevzniknú žiadne komutačné iskry, prevádzka je bezpečná a spoľahlivá, údržba je pohodlná a miera využitia energie je vysoká.
Riadiaci systém motora s permanentným magnetom je jednoduchší ako riadiaci systém striedavého asynchrónneho motora. Avšak kvôli obmedzeniu procesu výroby materiálu s permanentnými magnetmi je rozsah výkonu motora s permanentným magnetom malý a maximálny výkon je vo všeobecnosti len desiatky miliónov, čo je najväčšia nevýhoda motora s permanentným magnetom. Materiál s permanentným magnetom na rotore bude mať zároveň jav magnetického rozpadu v podmienkach vysokej teploty, vibrácií a nadprúdu, takže pri relatívne zložitých pracovných podmienkach je motor s permanentným magnetom náchylný na poškodenie. Navyše cena materiálov s permanentnými magnetmi je vysoká, takže náklady na celý motor a jeho riadiaci systém sú vysoké.
2.4 Spínaný reluktančný motor
Ako nový typ motora má spínaný reluktančný motor najjednoduchšiu štruktúru v porovnaní s inými typmi hnacích motorov. Stator a rotor sú dvojité vystupujúce konštrukcie vyrobené z obyčajných plechov z kremíkovej ocele. Na rotore nie je žiadna štruktúra. Stator je vybavený jednoduchým koncentrovaným vinutím, ktoré má mnoho výhod ako jednoduchá a pevná konštrukcia, vysoká spoľahlivosť, nízka hmotnosť, nízka cena, vysoká účinnosť, nízky nárast teploty a jednoduchá údržba. Okrem toho má vynikajúce vlastnosti dobrej ovládateľnosti systému riadenia otáčok jednosmerným prúdom a je vhodný do drsného prostredia a je veľmi vhodný na použitie ako hnací motor pre elektrické vozidlá.
Vzhľadom na to, že hnacie motory elektrických vozidiel, jednosmerné motory a motory s permanentnými magnetmi majú slabú prispôsobivosť v štruktúre a komplexnom pracovnom prostredí a sú náchylné na mechanické a demagnetizačné poruchy, tento článok sa zameriava na zavedenie spínaných reluktančných motorov a striedavých asynchrónnych motorov. V porovnaní so strojom má zrejmé výhody v nasledujúcich aspektoch.
2.4.1 Konštrukcia karosérie motora
Štruktúra spínaného reluktančného motora je jednoduchšia ako štruktúra indukčného motora s klietkou nakrátko. Jeho mimoriadnou výhodou je, že na rotore nie je žiadne vinutie a je vyrobený len z obyčajných plechov z kremíkovej ocele. Väčšina strát celého motora sa sústreďuje na vinutie statora, vďaka čomu je motor jednoduchý na výrobu, má dobrú izoláciu, ľahko sa chladí a má vynikajúce charakteristiky odvodu tepla. Táto konštrukcia motora môže znížiť veľkosť a hmotnosť motora a dá sa získať s malým objemom. väčší výstupný výkon. Vďaka dobrej mechanickej elasticite rotora motora je možné použiť spínané reluktančné motory pre ultra-vysokorýchlostnú prevádzku.
2.4.2 Obvod pohonu motora
Fázový prúd systému pohonu spínaného reluktančného motora je jednosmerný a nemá nič spoločné so smerom krútiaceho momentu a na splnenie štvorkvadrantového prevádzkového stavu motora je možné použiť iba jedno hlavné spínacie zariadenie. Obvod meniča výkonu je priamo zapojený do série s budiacim vinutím motora a každý fázový obvod dodáva energiu nezávisle. Aj keď zlyhá určité fázové vinutie alebo regulátor motora, stačí zastaviť činnosť fázy bez toho, aby to spôsobilo väčší vplyv. Preto sú telo motora aj menič výkonu veľmi bezpečné a spoľahlivé, takže sú vhodnejšie na použitie v drsnom prostredí ako asynchrónne stroje.
2.4.3 Výkonnostné aspekty motorického systému
Spínané reluktančné motory majú mnoho riadiacich parametrov a je ľahké splniť požiadavky štvorkvadrantovej prevádzky elektrických vozidiel prostredníctvom vhodných riadiacich stratégií a návrhu systému a môžu si zachovať vynikajúcu brzdnú schopnosť vo vysokorýchlostných prevádzkových oblastiach. Spínané reluktančné motory majú nielen vysokú účinnosť, ale tiež si zachovávajú vysokú účinnosť v širokom rozsahu regulácie otáčok, ktorým sa iné typy systémov pohonu motorov nevyrovnajú. Tento výkon je veľmi vhodný pre prevádzku elektrických vozidiel a je veľmi prospešný na zlepšenie dojazdu elektrických vozidiel.
3. Záver
Tento článok sa zameriava na predloženie výhod spínaného reluktančného motora ako hnacieho motora pre elektrické vozidlá porovnaním rôznych bežne používaných systémov riadenia rýchlosti hnacieho motora, čo je výskumný hotspot vo vývoji elektrických vozidiel. Pre tento typ špeciálneho motora je stále veľký priestor na vývoj v praktických aplikáciách. Výskumníci musia vynaložiť viac úsilia na uskutočnenie teoretického výskumu a zároveň je potrebné spojiť potreby trhu na podporu aplikácie tohto typu motora v praxi.
Čas odoslania: 24. marca 2022