Bashkëekzistenca e qenieve njerëzore me mjedisin dhe zhvillimi i qëndrueshëm i ekonomisë globale i bëjnë njerëzit të etur për të kërkuar një mjet transporti me emetim të ulët dhe efikas të burimeve, dhe përdorimi i automjeteve elektrike është padyshim një zgjidhje premtuese.
Automjetet moderne elektrike janë produkte gjithëpërfshirëse që integrojnë teknologji të ndryshme të teknologjisë së lartë si energjia elektrike, elektronika, kontrolli mekanik, shkenca materiale dhe teknologjia kimike. Performanca e përgjithshme e funksionimit, ekonomia, etj. së pari varen nga sistemi i baterisë dhe sistemi i kontrollit të lëvizjes së motorit. Sistemi i lëvizjes së motorit të një automjeti elektrik në përgjithësi përbëhet nga katër pjesë kryesore, përkatësisht kontrolluesi. Konvertuesit e fuqisë, motorët dhe sensorët. Aktualisht, motorët e përdorur në automjetet elektrike përfshijnë motorët DC, motorët me induksion, motorët me ngurrim të ndërprerë dhe motorët me magnet të përhershëm pa furça.
1. Kërkesat bazë të automjeteve elektrike për motorët elektrikë
Funksionimi i automjeteve elektrike, ndryshe nga aplikimet e përgjithshme industriale, është shumë kompleks. Prandaj, kërkesat për sistemin e drejtimit janë shumë të larta.
1.1 Motorët për automjetet elektrike duhet të kenë karakteristikat e fuqisë së madhe të menjëhershme, kapacitetit të fortë të mbingarkesës, koeficientit të mbingarkesës prej 3 deri në 4), performancës së mirë të përshpejtimit dhe jetëgjatësisë së shërbimit.
1.2 Motorët për automjetet elektrike duhet të kenë një gamë të gjerë rregullimi të shpejtësisë, duke përfshirë zonën e çift rrotullimit konstant dhe zonën e fuqisë konstante. Në zonën e çift rrotullimit konstant, kërkohet çift rrotullues i lartë kur funksionon me shpejtësi të ulët për të përmbushur kërkesat e nisjes dhe ngjitjes; në zonën e fuqisë konstante, kërkohet shpejtësi e lartë kur kërkohet çift rrotullues i ulët për të përmbushur kërkesat e drejtimit me shpejtësi të lartë në rrugë të sheshta. Kërkojnë.
1.3 Motori elektrik për automjetet elektrike duhet të jetë në gjendje të realizojë frenim rigjenerues kur automjeti ngadalëson, të rikuperojë dhe të kthejë energji në bateri, në mënyrë që automjeti elektrik të ketë shkallën më të mirë të përdorimit të energjisë, gjë që nuk mund të arrihet në automjetin me motor me djegie të brendshme. .
1.4 Motori elektrik për automjetet elektrike duhet të ketë efikasitet të lartë në të gjithë gamën e funksionimit, në mënyrë që të përmirësojë diapazonin e lundrimit me një ngarkesë.
Përveç kësaj, kërkohet gjithashtu që motori elektrik për automjetet elektrike të ketë besueshmëri të mirë, të mund të punojë për një kohë të gjatë në një mjedis të ashpër, të ketë një strukturë të thjeshtë dhe të jetë i përshtatshëm për prodhim masiv, të ketë zhurmë të ulët gjatë funksionimit, të jetë i lehtë për t'u përdorur. dhe mirëmbahet, dhe është i lirë.
2 Llojet dhe metodat e kontrollit të motorëve elektrikë për automjetet elektrike
2.1 DC
Motorët Përparësitë kryesore të motorëve DC me furçë janë kontrolli i thjeshtë dhe teknologjia e pjekur. Ka karakteristika të shkëlqyera kontrolli të pakrahasueshme me motorët AC. Në automjetet elektrike të zhvilluara herët, motorët DC përdoren kryesisht, dhe madje edhe tani, disa automjete elektrike ende drejtohen nga motorë DC. Megjithatë, për shkak të ekzistencës së furçave dhe komutatorëve mekanikë, jo vetëm që kufizon përmirësimin e mëtejshëm të kapacitetit dhe shpejtësisë së mbingarkesës së motorit, por gjithashtu kërkon mirëmbajtje të shpeshtë dhe zëvendësim të furçave dhe komutatorëve nëse funksionon për një kohë të gjatë. Përveç kësaj, meqenëse humbja ekziston në rotor, është e vështirë të shpërndahet nxehtësia, gjë që kufizon përmirësimin e mëtejshëm të raportit çift rrotullues motorik ndaj masës. Duke pasur parasysh defektet e mësipërme të motorëve DC, motorët DC në thelb nuk përdoren në automjetet elektrike të zhvilluara rishtazi.
2.2 Motor me induksion trefazor AC
2.2.1 Performanca bazë e motorit me induksion trefazor AC
Motorët me induksion trefazor AC janë motorët më të përdorur. Statori dhe rotori janë të laminuara me fletë çeliku silikoni dhe nuk ka unaza rrëshqitëse, komutatorë dhe përbërës të tjerë që janë në kontakt me njëri-tjetrin midis statorëve. Strukturë e thjeshtë, funksionim i besueshëm dhe i qëndrueshëm. Mbulimi i fuqisë së motorit me induksion AC është shumë i gjerë dhe shpejtësia arrin 12000 ~ 15000 r/min. Mund të përdoret ftohja me ajër ose ftohje e lëngshme, me një shkallë të lartë lirie ftohjeje. Ka përshtatshmëri të mirë me mjedisin dhe mund të realizojë frenim me reagim rigjenerues. Krahasuar me motorin DC me të njëjtën fuqi, efikasiteti është më i lartë, cilësia zvogëlohet me rreth gjysmën, çmimi është i lirë dhe mirëmbajtja është e përshtatshme.
2.2.2 Sistemi i kontrollit
i motorit me induksion AC Për shkak se motori me induksion trefazor AC nuk mund të përdorë drejtpërdrejt energjinë DC të furnizuar nga bateria, dhe motori me induksion trefazor AC ka karakteristika dalëse jolineare. Prandaj, në një automjet elektrik që përdor një motor induksioni trefazor AC, është e nevojshme të përdoret pajisja gjysmëpërçuese e fuqisë në inverter për të kthyer rrymën direkte në një rrymë alternative, frekuenca dhe amplituda e së cilës mund të rregullohen për të realizuar kontrollin e AC. motor trefazor. Ekzistojnë kryesisht metoda e kontrollit v/f dhe metoda e kontrollit të frekuencës së rrëshqitjes.
Duke përdorur metodën e kontrollit të vektorit, kontrollohet frekuenca e rrymës alternative të mbështjelljes së ngacmimit të motorit të induksionit trefazor AC dhe rregullimi i terminalit të motorit të induksionit trefazor AC në hyrje, fluksi magnetik dhe çift rrotullimi i fushës magnetike rrotulluese të motorit induksion trefazor AC kontrollohen dhe realizohet ndryshimi i motorit induksion trefazor AC. Shpejtësia dhe çift rrotullimi i prodhimit mund të plotësojnë kërkesat e karakteristikave të ndryshimit të ngarkesës dhe mund të marrin efikasitetin më të lartë, në mënyrë që motori me induksion trefazor AC të mund të përdoret gjerësisht në automjetet elektrike.
2.2.3 Mangësitë e
Motori me induksion trefazor AC Konsumi i energjisë i motorit me induksion trefazor AC është i madh dhe rotori nxehet lehtë. Është e nevojshme të sigurohet ftohja e motorit me induksion trefazor AC gjatë funksionimit me shpejtësi të lartë, përndryshe motori do të dëmtohet. Faktori i fuqisë së motorit me induksion trefazor AC është i ulët, kështu që faktori i fuqisë hyrëse të pajisjes së konvertimit të frekuencës dhe konvertimit të tensionit është gjithashtu i ulët, kështu që është e nevojshme të përdoret një pajisje për konvertimin e frekuencës dhe konvertimin e tensionit me kapacitet të madh. Kostoja e sistemit të kontrollit të motorit me induksion trefazor AC është shumë më i lartë se ai i vetë motorit me induksion trefazor AC, gjë që rrit koston e automjetit elektrik. Për më tepër, rregullimi i shpejtësisë së motorit me induksion trefazor AC është gjithashtu i dobët.
2.3 Motor DC pa furçë me magnet të përhershëm
2.3.1 Performanca bazë e motorit DC pa furça me magnet të përhershëm
Motori DC pa furça me magnet të përhershëm është një motor me performancë të lartë. Karakteristika e tij më e madhe është se ka karakteristikat e jashtme të një motori DC pa një strukturë kontakti mekanik të përbërë nga furça. Për më tepër, ai miraton rotorin e magnetit të përhershëm dhe nuk ka humbje ngacmimi: mbështjellja e armaturës së nxehtë është instaluar në statorin e jashtëm, i cili shpërndahet lehtë nxehtësia. Prandaj, motori DC pa furça me magnet të përhershëm nuk ka shkëndija komutimi, asnjë ndërhyrje radio, jetë të gjatë dhe funksionim të besueshëm. , mirëmbajtje e lehtë. Për më tepër, shpejtësia e tij nuk kufizohet nga ndërrimi mekanik, dhe nëse përdoren kushineta ajri ose kushineta me pezullim magnetik, mund të funksionojë deri në disa qindra mijëra rrotullime në minutë. Krahasuar me sistemin motorik DC pa furça me magnet të përhershëm, ai ka densitet më të lartë energjie dhe efikasitet më të lartë dhe ka një perspektivë të mirë aplikimi në automjetet elektrike.
2.3.2 Sistemi i kontrollit të motorit DC pa furçë me magnet të përhershëm
Motori tipik DC pa furçë me magnet të përhershëm është një sistem kontrolli vektorial thuajse shkëputës. Meqenëse magneti i përhershëm mund të gjenerojë vetëm një fushë magnetike me amplitudë fikse, sistemi motorik DC pa furça me magnet të përhershëm është shumë i rëndësishëm. Është i përshtatshëm për drejtimin në rajonin e çift rrotullues konstant, duke përdorur përgjithësisht kontrollin e histerezës aktuale ose metodën e reagimit aktual SPWM për të përfunduar. Për të zgjeruar më tej shpejtësinë, motori DC pa furça me magnet të përhershëm mund të përdorë gjithashtu kontrollin e dobësimit të fushës. Thelbi i kontrollit të dobësimit të fushës është avancimi i këndit fazor të rrymës së fazës për të siguruar një potencial demagnetizimi të boshtit të drejtpërdrejtë për të dobësuar lidhjen e fluksit në mbështjelljen e statorit.
2.3.3 Pamjaftueshmëria e
Motori DC pa furçë me magnet të përhershëm Motori DC pa furçë me magnet të përhershëm ndikohet dhe kufizohet nga procesi i materialit magnetik të përhershëm, gjë që e bën të vogël gamën e fuqisë së motorit DC pa furça me magnet të përhershëm dhe fuqia maksimale është vetëm dhjetëra kilovat. Kur materiali i magnetit të përhershëm i nënshtrohet dridhjeve, temperaturës së lartë dhe rrymës së mbingarkesës, përshkueshmëria e tij magnetike mund të ulet ose demagnetizohet, gjë që do të zvogëlojë performancën e motorit të magnetit të përhershëm dhe madje do të dëmtojë motorin në raste të rënda. Mbingarkesa nuk ndodh. Në modalitetin e fuqisë konstante, motori DC pa furçë me magnet të përhershëm është i komplikuar për të funksionuar dhe kërkon një sistem kompleks kontrolli, i cili e bën shumë të shtrenjtë sistemin e drejtimit të motorit DC pa furça me magnet të përhershëm.
2.4 Motori me ngurrim me ndërprerje
2.4.1 Performanca bazë e motorit me ngurrim me ndërprerje
Motori me revoltancë me ndërprerje është një lloj i ri motori. Sistemi ka shumë karakteristika të dukshme: struktura e tij është më e thjeshtë se çdo motor tjetër, dhe nuk ka unaza rrëshqitëse, mbështjellje dhe magnet të përhershëm në rotorin e motorit, por vetëm në stator. Ekziston një dredha-dredha e thjeshtë e përqendruar, skajet e mbështjelljes janë të shkurtra dhe nuk ka kërcyes ndërfazor, i cili është i lehtë për t'u mirëmbajtur dhe riparuar. Prandaj, besueshmëria është e mirë, dhe shpejtësia mund të arrijë 15000 r/min. Efikasiteti mund të arrijë nga 85% në 93%, që është më i lartë se ai i motorëve me induksion AC. Humbja është kryesisht në stator, dhe motori është i lehtë për t'u ftohur; rotori është një magnet i përhershëm, i cili ka një gamë të gjerë rregullimi të shpejtësisë dhe kontroll fleksibël, i cili është i lehtë për të arritur kërkesa të ndryshme të veçanta të karakteristikave të shpejtësisë së çift rrotullues dhe ruan efikasitet të lartë në një gamë të gjerë. Është më i përshtatshëm për kërkesat e performancës së fuqisë së automjeteve elektrike.
2.4.2 Sistemi i kontrollit të motorit me ngurrim me ndërprerje
Motori me ngurrim me komutim ka një shkallë të lartë të karakteristikave jolineare, prandaj, sistemi i tij i lëvizjes është më kompleks. Sistemi i tij i kontrollit përfshin një konvertues të energjisë.
a. Dredha-dredha e ngacmimit e motorit të ngurtësimit të ndërprerë të konvertuesit të fuqisë, pavarësisht nga rryma e përparme ose rryma e kundërt, drejtimi i çift rrotullues mbetet i pandryshuar dhe periudha ndërrohet. Çdo fazë ka nevojë vetëm për një tub të ndërprerësit të energjisë me një kapacitet më të vogël dhe qarku i konvertuesit të energjisë është relativisht i thjeshtë, pa dështim të drejtpërdrejtë, besueshmëri të mirë, nisje e lehtë për t'u zbatuar dhe funksionim me katër kuadrate të sistemit dhe aftësi e fortë rigjeneruese frenimi . Kostoja është më e ulët se sistemi i kontrollit të inverterit të motorit me induksion trefazor AC.
b. Kontrolluesi
Kontrolluesi përbëhet nga mikroprocesorë, qarqe logjike dixhitale dhe komponentë të tjerë. Sipas hyrjes së komandës nga drejtuesi, mikroprocesori analizon dhe përpunon pozicionin e rotorit të motorit që ushqehet nga detektori i pozicionit dhe detektori aktual në të njëjtën kohë, dhe merr vendime në një çast dhe lëshon një sërë komandash ekzekutimi për kontrolloni motorin e ngurtësimit të ndërruar. Përshtatuni me funksionimin e automjeteve elektrike në kushte të ndryshme. Performanca e kontrolluesit dhe fleksibiliteti i rregullimit varen nga bashkëpunimi i performancës ndërmjet softuerit dhe harduerit të mikroprocesorit.
c. Detektor pozicioni
Motorët me ngurrim me ndërprerje kërkojnë detektorë pozicioni me precizion të lartë për t'i dhënë sistemit të kontrollit sinjalet e ndryshimeve në pozicionin, shpejtësinë dhe rrymën e rotorit të motorit dhe kërkojnë një frekuencë më të lartë të ndërrimit për të reduktuar zhurmën e motorit të ngurtësimit të ndërprerë.
2.4.3 Mangësitë e motorëve me ngurrim me ndërprerje
Sistemi i kontrollit të motorit të ngurtësimit të ndërprerë është pak më i komplikuar se sistemet e kontrollit të motorëve të tjerë. Detektori i pozicionit është komponenti kryesor i motorit të ngurtësimit të ndërprerë dhe performanca e tij ka një ndikim të rëndësishëm në funksionimin e kontrollit të motorit të ngurtësimit të ndërprerë. Meqenëse motori i ngurtësimit të ndërprerë është një strukturë dyfish e spikatur, ka në mënyrë të pashmangshme luhatje të çift rrotullues dhe zhurma është disavantazhi kryesor i motorit të ngurtësimit të ndërruar. Megjithatë, kërkimet e viteve të fundit kanë treguar se zhurma e motorit me ngurrim të ndërruar mund të shtypet plotësisht duke adoptuar teknologji të arsyeshme të projektimit, prodhimit dhe kontrollit.
Për më tepër, për shkak të luhatjes së madhe të çift rrotullimit të daljes së motorit të ngurtësimit të ndërprerë dhe luhatjes së madhe të rrymës DC të konvertuesit të energjisë, duhet të instalohet një kondensator i madh filtri në autobusin DC.Makinat kanë adoptuar motorë të ndryshëm elektrikë në periudha të ndryshme historike, duke përdorur motorin DC me performancën më të mirë të kontrollit dhe kosto më të ulët. Me zhvillimin e vazhdueshëm të teknologjisë motorike, teknologjisë së prodhimit të makinerive, teknologjisë së elektronikës së energjisë dhe teknologjisë së kontrollit automatik, motorëve AC. Motorët DC pa furçë me magnet të përhershëm dhe motorët me ngurrim me komutim tregojnë performancë superiore mbi motorët DC, dhe këta motorë gradualisht po zëvendësojnë motorët DC në automjetet elektrike. Tabela 1 krahason performancën bazë të motorëve të ndryshëm elektrikë të përdorur në automjetet elektrike moderne. Aktualisht, kostoja e motorëve me rrymë alternative, motorëve me magnet të përhershëm, motorëve me ngurrim të ndezur dhe pajisjeve të tyre të kontrollit është ende relativisht e lartë. Pas prodhimit masiv, çmimet e këtyre motorëve dhe pajisjeve të kontrollit të njësive do të ulen me shpejtësi, gjë që do të përmbushë kërkesat e përfitimeve ekonomike dhe do të bëjë që çmimi i automjeteve elektrike të ulet.
Koha e postimit: Mar-24-2022