İnsanoğlunun çevreyle bir arada yaşaması ve küresel ekonominin sürdürülebilir kalkınması, insanları düşük emisyonlu ve kaynak verimli ulaşım araçları aramaya yöneltiyor ve elektrikli araçların kullanımı şüphesiz umut verici bir çözüm.
Modern elektrikli araçlar, elektrik, elektronik, mekanik kontrol, malzeme bilimi ve kimya teknolojisi gibi çeşitli yüksek teknoloji teknolojilerini entegre eden kapsamlı ürünlerdir. Genel çalışma performansı, ekonomi vb. öncelikle akü sistemine ve motor tahrik kontrol sistemine bağlıdır. Elektrikli bir aracın motor tahrik sistemi genel olarak kontrolör olmak üzere dört ana parçadan oluşur. Güç dönüştürücüler, motorlar ve sensörler. Günümüzde elektrikli araçlarda kullanılan motorlar genel olarak DC motorları, asenkron motorları, anahtarlamalı relüktans motorları ve sabit mıknatıslı fırçasız motorları içermektedir.
1. Elektrikli motorlara yönelik elektrikli araçların temel gereksinimleri
Elektrikli araçların çalışması genel endüstriyel uygulamalardan farklı olarak oldukça karmaşıktır. Bu nedenle tahrik sistemine yönelik gereksinimler çok yüksektir.
1.1 Elektrikli araçlara yönelik motorlar, büyük anlık güç, güçlü aşırı yük kapasitesi, 3 ila 4 arası aşırı yük katsayısı, iyi hızlanma performansı ve uzun hizmet ömrü özelliklerine sahip olmalıdır.
1.2 Elektrikli araçlara yönelik motorlar, sabit tork alanı ve sabit güç alanı dahil olmak üzere geniş bir hız düzenleme aralığına sahip olmalıdır. Sabit tork alanında, kalkış ve tırmanma gereksinimlerini karşılamak için düşük hızda çalışırken yüksek tork gerekir; sabit güç alanında, düz yollarda yüksek hızlı sürüşün gereksinimlerini karşılamak için düşük tork gerektiğinde yüksek hız gerekir. Gerekmek.
1.3 Elektrikli araçlara yönelik elektrik motoru, araç yavaşladığında rejeneratif frenlemeyi gerçekleştirebilmeli, enerjiyi geri kazanabilmeli ve aküye geri besleyebilmelidir, böylece elektrikli araç, içten yanmalı motorlu araçlarda elde edilemeyen en iyi enerji kullanım oranına sahip olmalıdır. .
1.4 Elektrikli araçlara yönelik elektrik motoru, tek şarjla seyir menzilini iyileştirecek şekilde tüm çalışma aralığında yüksek verime sahip olmalıdır.
Ayrıca elektrikli araçlara yönelik elektrik motorunun güvenilirliğinin iyi olması, zorlu ortamlarda uzun süre çalışabilmesi, basit yapıya sahip olması ve seri üretime uygun olması, çalışma sırasında düşük ses çıkarması, kullanımının kolay olması da gerekiyor. ve bakımını yapar ve ucuzdur.
2 Elektrikli Araçlar İçin Elektrik Motorlarının Çeşitleri ve Kontrol Yöntemleri
2.1DC
Motorlar Fırçalı DC motorların ana avantajları basit kontrol ve gelişmiş teknolojidir. AC motorlarla karşılaştırılamayan mükemmel kontrol özelliklerine sahiptir. İlk geliştirilen elektrikli araçlarda çoğunlukla DC motorlar kullanılıyor ve günümüzde bile bazı elektrikli araçlar hala DC motorlarla çalıştırılıyor. Bununla birlikte, fırçaların ve mekanik komütatörlerin varlığı nedeniyle, bu durum yalnızca motorun aşırı yük kapasitesinin ve hızının daha da iyileştirilmesini sınırlamakla kalmaz, aynı zamanda uzun süre çalışırsa fırçaların ve komütatörlerin sık sık bakım yapılmasını ve değiştirilmesini gerektirir. Ek olarak, rotorda kayıp mevcut olduğundan ısının dağıtılması zordur, bu da motor tork-kütle oranının daha da iyileştirilmesini sınırlar. DC motorların yukarıdaki kusurları göz önüne alındığında, yeni geliştirilen elektrikli araçlarda DC motorlar temel olarak kullanılmamaktadır.
2.2 AC üç fazlı asenkron motor
2.2.1 AC üç fazlı asenkron motorun temel performansı
AC üç fazlı asenkron motorlar en yaygın kullanılan motorlardır. Stator ve rotor silikon çelik levhalarla lamine edilmiştir ve statörler arasında birbiriyle temas halinde olan kayma halkaları, komütatörler ve diğer bileşenler yoktur. Basit yapı, güvenilir çalışma ve dayanıklı. AC endüksiyon motorunun güç kapsamı çok geniştir ve hız 12000 ~ 15000r/dak'ya ulaşır. Yüksek derecede soğutma özgürlüğü ile hava soğutma veya sıvı soğutma kullanılabilir. Çevreye iyi uyum sağlar ve rejeneratif geri beslemeli frenlemeyi gerçekleştirebilir. Aynı güçteki DC motorla karşılaştırıldığında verimlilik daha yüksektir, kalite yaklaşık yarı yarıya azalır, fiyatı ucuzdur ve bakımı uygundur.
2.2.2 Kontrol sistemi
AC endüksiyon motorunun AC üç fazlı asenkron motoru, batarya tarafından sağlanan DC gücünü doğrudan kullanamadığından ve AC üç fazlı asenkron motor, doğrusal olmayan çıkış özelliklerine sahip olduğundan. Bu nedenle, AC üç fazlı asenkron motor kullanan bir elektrikli araçta, AC'nin kontrolünü gerçekleştirmek için doğru akımı, frekansı ve genliği ayarlanabilen bir alternatif akıma dönüştürmek için invertördeki yarı iletken güç cihazını kullanmak gerekir. üç fazlı motor. Temel olarak v/f kontrol yöntemi ve kayma frekansı kontrol yöntemi vardır.
Vektör kontrol yöntemini kullanarak, AC üç fazlı asenkron motorun uyarma sargısının alternatif akımının frekansı ve giriş AC üç fazlı asenkron motorun terminal ayarı kontrol edilir, dönen manyetik alanın manyetik akısı ve torku kontrol edilir. AC üç fazlı asenkron motorun değişimi kontrol edilerek AC üç fazlı asenkron motorun değişimi gerçekleştirilir. Hız ve çıkış torku, yük değişim özelliklerinin gereksinimlerini karşılayabilir ve en yüksek verimliliği elde edebilir, böylece AC üç fazlı endüksiyon motoru elektrikli araçlarda yaygın olarak kullanılabilir.
2.2.3 Eksiklikler
AC üç fazlı asenkron motor AC üç fazlı asenkron motorun güç tüketimi büyüktür ve rotorun ısınması kolaydır. Yüksek hızlı çalışma sırasında AC üç fazlı asenkron motorun soğutulmasını sağlamak gerekir, aksi takdirde motor zarar görür. AC üç fazlı asenkron motorun güç faktörü düşüktür, bu nedenle frekans dönüştürme ve voltaj dönüştürme cihazının giriş güç faktörü de düşüktür, bu nedenle büyük kapasiteli bir frekans dönüştürme ve voltaj dönüştürme cihazının kullanılması gerekir. AC üç fazlı asenkron motorun kontrol sisteminin maliyeti, AC üç fazlı asenkron motorun kontrol sisteminin maliyetinden çok daha yüksektir, bu da elektrikli aracın maliyetini artırır. Ayrıca AC üç fazlı asenkron motorun hız regülasyonu da zayıftır.
2.3 Kalıcı mıknatıslı fırçasız DC motor
2.3.1 Sabit mıknatıslı fırçasız DC motorun temel performansı
Kalıcı mıknatıslı fırçasız DC motor, yüksek performanslı bir motordur. En büyük özelliği fırçalardan oluşan mekanik kontak yapısı olmayan bir DC motorun dış özelliklerine sahip olmasıdır. Ek olarak, sabit mıknatıslı rotoru kullanır ve uyarma kaybı yoktur: Isıyı dağıtması kolay olan ısıtmalı armatür sargısı dış statora monte edilmiştir. Bu nedenle, kalıcı mıknatıslı fırçasız DC motorda komütasyon kıvılcımları, radyo parazitleri yoktur, uzun ömürlüdür ve güvenilir çalışma sağlar. , kolay bakım. Ayrıca hızı mekanik komütasyonla sınırlı değildir ve hava yatakları veya manyetik süspansiyon yatakları kullanılırsa dakikada birkaç yüz bin devire kadar çalışabilir. Sabit mıknatıslı fırçasız DC motor sistemiyle karşılaştırıldığında, daha yüksek enerji yoğunluğuna ve daha yüksek verime sahiptir ve elektrikli araçlarda iyi bir uygulama potansiyeline sahiptir.
2.3.2 Sabit mıknatıslı fırçasız DC motorun kontrol sistemi
Tipik sabit mıknatıslı fırçasız DC motor, yarı-ayırıcı bir vektör kontrol sistemidir. Kalıcı mıknatıs yalnızca sabit genlikli bir manyetik alan oluşturabildiğinden, kalıcı mıknatıslı fırçasız DC motor sistemi çok önemlidir. Tamamlamak için genellikle akım histerezis kontrolü veya akım geri besleme tipi SPWM yöntemini kullanarak sabit tork bölgesinde çalışmaya uygundur. Hızı daha da artırmak için, sabit mıknatıslı fırçasız DC motor, alan zayıflatma kontrolünü de kullanabilir. Alan zayıflatma kontrolünün özü, stator sargısındaki akı bağlantısını zayıflatmak için doğrudan eksenli bir demanyetizasyon potansiyeli sağlamak üzere faz akımının faz açısını ilerletmektir.
2.3.3 Yetersizliği
Sabit Mıknatıslı Fırçasız DC Motor Sabit mıknatıslı fırçasız DC motor, kalıcı mıknatıslı fırçasız DC motorun güç aralığını küçük kılan ve maksimum gücü yalnızca onlarca kilovat olan kalıcı mıknatıslı malzeme işleminden etkilenir ve kısıtlanır. Kalıcı mıknatıs malzemesi titreşime, yüksek sıcaklığa ve aşırı akıma maruz kaldığında, manyetik geçirgenliği azalabilir veya manyetikliği kaybolabilir, bu da kalıcı mıknatıslı motorun performansını düşürecek ve hatta ciddi durumlarda motora zarar verecektir. Aşırı yükleme meydana gelmez. Sabit güç modunda, sabit mıknatıslı fırçasız DC motorun çalıştırılması karmaşıktır ve karmaşık bir kontrol sistemi gerektirir, bu da kalıcı mıknatıslı fırçasız DC motorun tahrik sistemini çok pahalı hale getirir.
2.4 Anahtarlamalı Relüktans Motoru
2.4.1 Anahtarlamalı Relüktans Motorunun Temel Performansı
Anahtarlamalı relüktans motoru yeni bir motor türüdür. Sistemin birçok belirgin özelliği vardır: Yapısı diğer motorlardan daha basittir ve motorun rotorunda kayma halkası, sargı ve kalıcı mıknatıs yoktur, yalnızca statorda bulunur. Basit konsantre sarımı vardır, sarım uçları kısadır ve bakımı ve onarımı kolay olan fazlar arası jumper yoktur. Bu nedenle güvenilirlik iyidir ve hız 15000 dev/dak'ya ulaşabilir. Verimlilik, AC endüksiyon motorlarından daha yüksek olan %85 ila %93'e ulaşabilir. Kayıp esas olarak statordadır ve motorun soğutulması kolaydır; Rotor, geniş bir hız düzenleme aralığına ve esnek kontrole sahip, tork-hız özelliklerinin çeşitli özel gereksinimlerini karşılaması kolay olan ve geniş bir aralıkta yüksek verimliliği koruyan kalıcı bir mıknatıstır. Elektrikli araçların güç performansı gereksinimlerine daha uygundur.
2.4.2 Anahtarlamalı relüktans motor kontrol sistemi
Anahtarlamalı relüktans motor yüksek derecede doğrusal olmayan özelliklere sahiptir, bu nedenle tahrik sistemi daha karmaşıktır. Kontrol sistemi bir güç dönüştürücü içerir.
A. Güç dönüştürücünün anahtarlamalı relüktans motorunun uyarma sargısıİleri akım veya ters akım ne olursa olsun tork yönü değişmeden kalır ve periyot değiştirilir. Her faz yalnızca daha küçük kapasiteli bir güç anahtarı tüpüne ihtiyaç duyar ve güç dönüştürücü devresi nispeten basittir, doğrudan arıza olmaz, iyi güvenilirlik, uygulanması kolay yumuşak başlatma ve sistemin dört bölgeli çalışması ve güçlü rejeneratif frenleme kapasitesi . Maliyeti, AC üç fazlı asenkron motorun invertör kontrol sistemine göre daha düşüktür.
B. Denetleyici
Kontrolör mikroişlemciler, dijital mantık devreleri ve diğer bileşenlerden oluşur. Sürücünün komut girişine göre mikroişlemci, konum dedektörü ve akım dedektörü tarafından aynı anda geri beslenen motorun rotor konumunu analiz edip işler ve anında karar verir ve bir dizi yürütme komutu yayınlar. Anahtarlamalı relüktans motorunu kontrol edin. Elektrikli araçların farklı koşullar altında çalışmasına uyum sağlayın. Kontrolörün performansı ve ayarlama esnekliği, mikroişlemcinin yazılımı ve donanımı arasındaki performans işbirliğine bağlıdır.
C. Pozisyon dedektörü
Anahtarlamalı isteksizlik motorları, kontrol sistemine motor rotorunun konumu, hızı ve akımındaki değişiklik sinyallerini sağlamak için yüksek hassasiyetli konum dedektörlerine ihtiyaç duyar ve anahtarlamalı isteksizlik motorunun gürültüsünü azaltmak için daha yüksek bir anahtarlama frekansı gerektirir.
2.4.3 Anahtarlamalı Relüktans Motorların Eksiklikleri
Anahtarlamalı relüktans motorun kontrol sistemi diğer motorların kontrol sistemlerine göre biraz daha karmaşıktır. Konum detektörü, anahtarlamalı relüktans motorunun temel bileşenidir ve performansı, anahtarlamalı isteksizlik motorunun kontrol çalışması üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Anahtarlamalı relüktans motoru iki kat çıkıntılı bir yapı olduğundan tork dalgalanması kaçınılmazdır ve anahtarlamalı relüktans motorunun ana dezavantajı gürültüdür. Ancak son yıllarda yapılan araştırmalar, anahtarlamalı relüktans motorunun gürültüsünün, makul tasarım, üretim ve kontrol teknolojisinin benimsenmesiyle tamamen bastırılabileceğini göstermiştir.
Ek olarak, anahtarlamalı relüktans motorunun çıkış torkundaki büyük dalgalanma ve güç dönüştürücünün DC akımındaki büyük dalgalanma nedeniyle, DC barasına büyük bir filtre kapasitörünün takılması gerekir.Otomobiller, farklı tarihsel dönemlerde, en iyi kontrol performansına ve daha düşük maliyete sahip DC motoru kullanan farklı elektrik motorlarını benimsemiştir. Motor teknolojisinin, makine imalat teknolojisinin, güç elektroniği teknolojisinin ve otomatik kontrol teknolojisinin sürekli gelişmesiyle birlikte AC motorlar. Kalıcı mıknatıslı fırçasız DC motorlar ve anahtarlamalı relüktans motorlar, DC motorlara göre üstün performans göstermekte ve bu motorlar, elektrikli araçlarda giderek DC motorların yerini almaktadır. Tablo 1, modern elektrikli araçlarda kullanılan çeşitli elektrik motorlarının temel performansını karşılaştırmaktadır. Günümüzde alternatif akım motorlarının, sabit mıknatıslı motorların, anahtarlamalı relüktans motorların ve bunların kontrol cihazlarının maliyeti halen nispeten yüksektir. Seri üretimden sonra bu motorların ve ünite kontrol cihazlarının fiyatları hızla düşecek, bu da ekonomik fayda ihtiyacını karşılayacak ve elektrikli araçların fiyatının düşmesine neden olacaktır.
Gönderim zamanı: Mar-24-2022