Elfordon består huvudsakligen av tre delar: motordrivsystem, batterisystem och fordonskontrollsystem. Motordrivsystemet är den del som direkt omvandlar elektrisk energi till mekanisk energi, vilket bestämmer prestandaindikatorerna för elfordon. Därför är valet av drivmotor särskilt viktigt.
I miljöskyddsmiljön har elfordon också blivit en forskningshotspot de senaste åren. Elfordon kan uppnå noll eller mycket låga utsläpp i stadstrafik och har enorma fördelar inom miljöskyddsområdet. Alla länder arbetar hårt för att utveckla elfordon. Elfordon består huvudsakligen av tre delar: motordrivsystem, batterisystem och fordonskontrollsystem. Motordrivsystemet är den del som direkt omvandlar elektrisk energi till mekanisk energi, vilket bestämmer prestandaindikatorerna för elfordon. Därför är valet av drivmotor särskilt viktigt.
1. Krav på elfordon för drivmotorer
För närvarande beaktar utvärderingen av elfordons prestanda huvudsakligen följande tre prestandaindikatorer:
(1) Maximal körsträcka (km): den maximala körsträckan för elfordonet efter att batteriet är fulladdat;
(2) Accelerationsförmåga: den minsta tid som krävs för att ett elfordon ska accelerera från stillastående till en viss hastighet.
(3) Maxhastighet (km/h): den maximala hastighet som ett elfordon kan nå.
Motorer konstruerade för elfordons köregenskaper har speciella prestandakrav jämfört med industrimotorer:
(1) Elfordonsdrivmotorn kräver vanligtvis höga dynamiska prestandakrav för frekvent start/stopp, acceleration/retardation och vridmomentkontroll;
(2) För att minska vikten på hela fordonet avbryts vanligen flerväxlad växellåda, vilket kräver att motorn kan ge ett högre vridmoment vid låg hastighet eller när man klättrar i en sluttning, och vanligtvis tål 4-5 gånger överbelastningen;
(3) Hastighetsregleringsområdet måste vara så stort som möjligt, och samtidigt är det nödvändigt att upprätthålla en hög driftseffektivitet inom hela hastighetsregleringsområdet;
(4) Motorn är konstruerad för att ha en hög nominell hastighet så mycket som möjligt, och samtidigt används ett hölje av aluminiumlegering så mycket som möjligt. Höghastighetsmotorn är liten i storlek, vilket bidrar till att minska vikten på elfordon;
(5) Elfordon bör ha optimalt energiutnyttjande och ha funktionen att återvinna bromsenergi. Energin som återvinns genom regenerativ bromsning bör i allmänhet nå 10%-20% av den totala energin;
(6) Arbetsmiljön för motorn som används i elfordon är mer komplex och hård, vilket kräver att motorn har god tillförlitlighet och miljöanpassningsförmåga, och samtidigt säkerställa att kostnaden för motorproduktion inte kan vara för hög.
2. Flera vanliga drivmotorer
2.1 DC-motor
I det tidiga skedet av utvecklingen av elfordon använde de flesta elfordon likströmsmotorer som drivmotorer. Denna typ av motorteknik är relativt mogen, med enkla regleringsmetoder och utmärkt hastighetsreglering. Det brukade vara det mest använda inom området för hastighetsregleringsmotorer. . Men på grund av DC-motorns komplexa mekaniska struktur, såsom: borstar och mekaniska kommutatorer, är dess momentana överbelastningskapacitet och den ytterligare ökningen av motorhastigheten begränsad, och vid långvarigt arbete är den mekaniska strukturen av motorn kommer att förlust genereras och underhållskostnaderna ökar. Dessutom, när motorn är igång, gör gnistor från borstarna att rotorn värms upp, slösar energi, gör det svårt att avleda värme och orsakar också högfrekvent elektromagnetisk störning, vilket påverkar fordonets prestanda. På grund av ovanstående brister hos DC-motorer har nuvarande elfordon i princip eliminerat DC-motorer.
2.2 AC asynkronmotor
AC asynkronmotor är en typ av motor som används ofta i branschen. Det kännetecknas av att statorn och rotorn är laminerade av silikonstålplåtar. Båda ändarna är förpackade med aluminiumöverdrag. , pålitlig och hållbar drift, enkelt underhåll. Jämfört med DC-motorn med samma effekt är AC-asynkronmotorn mer effektiv och massan är ungefär hälften lättare. Om styrmetoden för vektorstyrning används, kan styrbarheten och ett bredare varvtalsregleringsområde erhållas jämförbart med DC-motorns. På grund av fördelarna med hög effektivitet, hög specifik effekt och lämplighet för höghastighetsdrift, är AC-asynkronmotorer de mest använda motorerna i elfordon med hög effekt. För närvarande har AC-asynkronmotorer tillverkats i stor skala och det finns olika typer av mogna produkter att välja mellan. Men vid höghastighetsdrift är motorns rotor kraftigt uppvärmd och motorn måste kylas under drift. Samtidigt är driv- och styrsystemet för asynkronmotorn mycket komplicerat, och kostnaden för motorkroppen är också hög. Jämfört med permanentmagnetmotorn och den omkopplade reluktansen För motorer är effektiviteten och effekttätheten för asynkronmotorer låg, vilket inte bidrar till att förbättra den maximala körsträckan för elfordon.
2.3 Permanentmagnetmotor
Permanentmagnetmotorer kan delas in i två typer enligt statorlindningarnas olika strömvågformer, den ena är en borstlös likströmsmotor, som har en rektangulär pulsvågsström; den andra är en permanentmagnet synkronmotor, som har en sinusvågsström. De två typerna av motorer är i grunden desamma i struktur och funktionsprincip. Rotorerna är permanentmagneter, vilket minskar förlusten orsakad av excitation. Statorn är installerad med lindningar för att generera vridmoment genom växelström, så kylningen är relativt enkel. Eftersom denna typ av motor inte behöver installera borstar och mekanisk kommuteringsstruktur, kommer inga kommuteringsgnistor att genereras under drift, driften är säker och pålitlig, underhållet är bekvämt och energiutnyttjandet är högt.
Styrsystemet för permanentmagnetmotorn är enklare än styrsystemet för AC-asynkronmotorn. Men på grund av begränsningen av permanentmagnetmaterialprocessen är permanentmagnetmotorns effektområde litet, och den maximala effekten är i allmänhet bara tiotals miljoner, vilket är den största nackdelen med permanentmagnetmotorn. Samtidigt kommer det permanentmagnetiska materialet på rotorn att ha ett fenomen av magnetiskt förfall under förhållanden med hög temperatur, vibration och överström, så under relativt komplexa arbetsförhållanden är permanentmagnetmotorn benägen att skadas. Dessutom är priset på permanentmagnetmaterial högt, så kostnaden för hela motorn och dess styrsystem är hög.
2.4 Switchad reluktansmotor
Som en ny typ av motor har den switchade reluktansmotorn den enklaste strukturen jämfört med andra typer av drivmotorer. Statorn och rotorn är båda dubbla framträdande strukturer gjorda av vanliga silikonstålplåtar. Det finns ingen struktur på rotorn. Statorn är utrustad med en enkel koncentrerad lindning, som har många fördelar som enkel och solid struktur, hög tillförlitlighet, låg vikt, låg kostnad, hög effektivitet, låg temperaturökning och enkelt underhåll. Dessutom har den de utmärkta egenskaperna för god styrbarhet av DC-hastighetskontrollsystemet, och är lämplig för tuffa miljöer och är mycket lämplig för användning som drivmotor för elfordon.
Med tanke på att som drivmotorer för elfordon, likströmsmotorer och permanentmagnetmotorer har dålig anpassningsförmåga i struktur och komplex arbetsmiljö, och är benägna för mekaniska och avmagnetiseringsfel, fokuserar detta dokument på introduktionen av switchade reluktansmotorer och asynkrona växelströmsmotorer. Jämfört med maskinen har den uppenbara fördelar i följande aspekter.
2.4.1 Motorkroppens struktur
Strukturen hos den omkopplade reluktansmotorn är enklare än den för induktionsmotorn med ekorrbur. Dess enastående fördel är att det inte finns någon lindning på rotorn, och den är endast gjord av vanliga silikonstålplåtar. Det mesta av förlusten av hela motorn är koncentrerad till statorlindningen, vilket gör motorn enkel att tillverka, har bra isolering, är lätt att kyla och har utmärkta värmeavledningsegenskaper. Denna motorstruktur kan minska motorns storlek och vikt och kan erhållas med en liten volym. större uteffekt. På grund av den goda mekaniska elasticiteten hos motorrotorn kan växlade reluktansmotorer användas för drift med ultrahög hastighet.
2.4.2 Motordrivkrets
Fasströmmen för drivsystemet med omkopplad reluktansmotor är enkelriktad och har ingenting att göra med vridmomentriktningen, och endast en huvudomkopplingsanordning kan användas för att uppfylla motorns fyrkvadrantdriftstillstånd. Effektomvandlarkretsen är direkt ansluten i serie med motorns magnetiseringslindning, och varje faskrets levererar ström oberoende. Även om en viss faslindning eller motorns styrenhet misslyckas, behöver den bara stoppa driften av fasen utan att orsaka en större påverkan. Därför är både motorkroppen och kraftomvandlaren mycket säkra och pålitliga, så de är mer lämpade för användning i tuffa miljöer än asynkrona maskiner.
2.4.3 Motorsystems prestandaaspekter
Switchade reluktansmotorer har många kontrollparametrar, och det är lätt att uppfylla kraven för fyrkvadrantdrift av elfordon genom lämpliga styrstrategier och systemdesign, och kan upprätthålla utmärkt bromsförmåga i höghastighetsdriftområden. Switchade reluktansmotorer har inte bara hög verkningsgrad, utan bibehåller också hög verkningsgrad över ett brett område av hastighetsreglering, vilket är oöverträffat av andra typer av motordrivsystem. Denna prestanda är mycket lämplig för driften av elfordon och är mycket fördelaktig för att förbättra räckvidden för elfordon.
3. Slutsats
Fokus för detta dokument är att presentera fördelarna med en omkopplad reluktansmotor som drivmotor för elfordon genom att jämföra olika vanliga system för hastighetskontroll för drivmotorer, som är en forskningshotspot inom utvecklingen av elfordon. För denna typ av specialmotor finns det fortfarande mycket utrymme för utveckling i praktiska tillämpningar. Forskare måste anstränga sig mer för att genomföra teoretisk forskning, och samtidigt är det nödvändigt att kombinera marknadens behov för att främja tillämpningen av denna typ av motor i praktiken.
Posttid: 2022-mars