Elektrikli araçlar temel olarak üç bölümden oluşur: motor tahrik sistemi, akü sistemi ve araç kontrol sistemi. Motor tahrik sistemi, elektrikli araçların performans göstergelerini belirleyen, elektrik enerjisini doğrudan mekanik enerjiye dönüştüren kısımdır. Bu nedenle tahrik motorunun seçimi özellikle önemlidir.
Çevre koruma alanında elektrikli araçlar da son yıllarda araştırmaların odak noktası haline geldi. Elektrikli araçlar şehir içi trafikte sıfır veya çok düşük emisyon değerlerine ulaşabiliyor ve çevre koruma alanında büyük avantajlara sahip. Tüm ülkeler elektrikli araç geliştirmek için yoğun bir şekilde çalışıyor. Elektrikli araçlar temel olarak üç bölümden oluşur: motor tahrik sistemi, akü sistemi ve araç kontrol sistemi. Motor tahrik sistemi, elektrikli araçların performans göstergelerini belirleyen, elektrik enerjisini doğrudan mekanik enerjiye dönüştüren kısımdır. Bu nedenle tahrik motorunun seçimi özellikle önemlidir.
1. Tahrik motorlarına yönelik elektrikli araçlara ilişkin gereklilikler
Şu anda, elektrikli araç performansının değerlendirilmesi temel olarak aşağıdaki üç performans göstergesini dikkate almaktadır:
(1) Maksimum kilometre (km): akü tamamen şarj edildikten sonra elektrikli aracın maksimum kilometresi;
(2) Hızlanma kapasitesi/yetenekleri: bir elektrikli aracın durma noktasından belirli bir hıza çıkması için gereken minimum süre;
(3) Maksimum hız (km/saat): Elektrikli bir aracın ulaşabileceği maksimum hızdır.
Elektrikli araçların sürüş özelliklerine göre tasarlanan motorlar, endüstriyel motorlara kıyasla özel performans gereksinimlerine sahiptir:
(1) Elektrikli araç tahrik motoru genellikle sık başlatma/durdurma, hızlanma/yavaşlama ve tork kontrolü için yüksek dinamik performans gereksinimleri gerektirir;
(2) Tüm aracın ağırlığını azaltmak için, çok vitesli şanzıman genellikle iptal edilir; bu, motorun düşük hızda veya yokuş tırmanırken daha yüksek bir tork sağlayabilmesini ve genellikle 4-5 kata kadar dayanabilmesini gerektirir. aşırı yük;
(3) Hız düzenleme aralığının mümkün olduğu kadar geniş olması gerekir ve aynı zamanda tüm hız düzenleme aralığı içinde yüksek çalışma verimliliğinin sürdürülmesi gerekir;
(4) Motor mümkün olduğu kadar yüksek anma hızına sahip olacak şekilde tasarlanmıştır ve aynı zamanda mümkün olduğu kadar alüminyum alaşımlı kasa kullanılır. Yüksek hızlı motorun boyutu küçüktür, bu da elektrikli araçların ağırlığını azaltmaya yardımcı olur;
(5) Elektrikli araçlar optimum enerji kullanımına sahip olmalı ve frenleme enerjisini geri kazanma işlevine sahip olmalıdır. Rejeneratif frenlemeyle geri kazanılan enerji genellikle toplam enerjinin %10-20'sine ulaşmalıdır;
(6) Elektrikli araçlarda kullanılan motorun çalışma ortamı daha karmaşık ve sert olup, motorun iyi bir güvenilirliğe ve çevreye uyum sağlama yeteneğine sahip olmasını ve aynı zamanda motor üretim maliyetinin çok yüksek olmamasını gerektirir.
2. Yaygın olarak kullanılan çeşitli tahrik motorları
2.1 DC motor
Elektrikli araçların geliştirilmesinin ilk aşamalarında çoğu elektrikli araç, tahrik motoru olarak DC motorları kullanıyordu. Bu tür motor teknolojisi, kolay kontrol yöntemleri ve mükemmel hız düzenlemesi ile nispeten olgunlaşmıştır. Hız regülasyon motorları alanında en yaygın kullanılanıydı. . Bununla birlikte, DC motorun fırçalar ve mekanik komütatörler gibi karmaşık mekanik yapısından dolayı, anlık aşırı yük kapasitesi ve motor hızının daha da artması sınırlıdır ve uzun süreli çalışma durumunda, DC motorun mekanik yapısı motor hasara uğrar ve bakım maliyetleri artar. Ayrıca motor çalışırken fırçalardan çıkan kıvılcımlar rotorun ısınmasına, enerji israfına, ısının dağılmasını zorlaştırmasına ve ayrıca yüksek frekanslı elektromanyetik girişime neden olarak aracın performansını etkilemesine neden olur. DC motorların yukarıda belirtilen eksiklikleri nedeniyle, mevcut elektrikli araçlar temel olarak DC motorları ortadan kaldırmıştır.
2.2 AC asenkron motor
AC asenkron motor endüstride yaygın olarak kullanılan bir motor türüdür. Stator ve rotorun silikon çelik levhalarla lamine edilmesiyle karakterize edilir. Her iki ucu da alüminyum kapaklarla paketlenmiştir. , güvenilir ve dayanıklı çalışma, kolay bakım. Aynı güçteki DC motorla karşılaştırıldığında AC asenkron motor daha verimlidir ve kütlesi yaklaşık yarı yarıya daha hafiftir. Vektör kontrolünün kontrol yöntemi benimsenirse, DC motorla karşılaştırılabilecek kontrol edilebilirlik ve daha geniş hız düzenleme aralığı elde edilebilir. Yüksek verimlilik, yüksek özgül güç ve yüksek hızda çalışmaya uygunluk gibi avantajları nedeniyle AC asenkron motorlar, yüksek güçlü elektrikli araçlarda en yaygın kullanılan motorlardır. Şu anda, AC asenkron motorlar büyük ölçekte üretilmektedir ve aralarından seçim yapılabilecek çeşitli tipte olgun ürünler bulunmaktadır. Ancak yüksek hızda çalışma durumunda motorun rotoru ciddi şekilde ısınır ve çalışma sırasında motorun soğutulması gerekir. Aynı zamanda asenkron motorun tahrik ve kontrol sistemi oldukça karmaşıktır ve motor gövdesinin maliyeti de yüksektir. Sabit mıknatıslı motor ve motorlar için anahtarlamalı isteksizlik ile karşılaştırıldığında, asenkron motorların verimliliği ve güç yoğunluğu düşüktür, bu da elektrikli araçların maksimum kilometre performansını arttırmaya elverişli değildir.
2.3 Kalıcı mıknatıslı motor
Sabit mıknatıslı motorlar, stator sargılarının farklı akım dalga biçimlerine göre iki türe ayrılabilir; bunlardan biri, dikdörtgen darbe dalga akımına sahip fırçasız DC motordur; diğeri sinüs dalgası akımına sahip sabit mıknatıslı senkron motordur. İki tip motor temel olarak yapı ve çalışma prensibi bakımından aynıdır. Rotorlar, uyarımdan kaynaklanan kayıpları azaltan kalıcı mıknatıslardır. Stator, alternatif akım aracılığıyla tork üretecek sargılarla donatılmıştır, dolayısıyla soğutma nispeten kolaydır. Bu tip motorlarda fırça ve mekanik komütasyon yapısının kurulması gerekmediğinden, çalışma sırasında komütasyon kıvılcımları oluşmaz, çalışma güvenli ve güvenilirdir, bakım uygundur ve enerji kullanım oranı yüksektir.
Sabit mıknatıslı motorun kontrol sistemi, AC asenkron motorun kontrol sistemine göre daha basittir. Bununla birlikte, kalıcı mıknatıslı malzeme işleminin sınırlaması nedeniyle, kalıcı mıknatıslı motorun güç aralığı küçüktür ve maksimum güç genellikle yalnızca on milyonlarcadır, bu da kalıcı mıknatıslı motorun en büyük dezavantajıdır. Aynı zamanda, rotor üzerindeki kalıcı mıknatıs malzemesi, yüksek sıcaklık, titreşim ve aşırı akım koşulları altında manyetik bozulma olgusuna sahip olacaktır; bu nedenle, nispeten karmaşık çalışma koşulları altında, kalıcı mıknatıslı motor hasar görmeye eğilimlidir. Üstelik kalıcı mıknatıslı malzemelerin fiyatı yüksek olduğundan motorun tamamının ve kontrol sisteminin maliyeti de yüksektir.
2.4 Anahtarlamalı Relüktans Motoru
Yeni bir motor türü olan anahtarlamalı relüktans motor, diğer sürücü motor türlerine göre en basit yapıya sahiptir. Stator ve rotorun her ikisi de sıradan silikon çelik levhalardan yapılmış çift çıkıntılı yapılardır. Rotor üzerinde herhangi bir yapı yoktur. Stator, basit ve sağlam yapı, yüksek güvenilirlik, hafiflik, düşük maliyet, yüksek verimlilik, düşük sıcaklık artışı ve kolay bakım gibi birçok avantaja sahip olan basit bir konsantre sargı ile donatılmıştır. Ayrıca, DC hız kontrol sisteminin iyi kontrol edilebilmesi gibi mükemmel özelliklere sahiptir ve zorlu ortamlar için uygundur ve elektrikli araçlarda tahrik motoru olarak kullanıma çok uygundur.
Elektrikli araç tahrik motorları, DC motorlar ve sabit mıknatıslı motorların yapı ve karmaşık çalışma ortamında uyum sağlama yeteneğinin zayıf olduğu ve mekanik ve demanyetizasyon arızalarına eğilimli olduğu göz önüne alındığında, bu makale anahtarlamalı relüktans motorların ve AC asenkron motorların tanıtımına odaklanmaktadır. Makine ile karşılaştırıldığında aşağıdaki yönlerden belirgin avantajlara sahiptir.
2.4.1 Motor gövdesinin yapısı
Anahtarlamalı relüktans motorun yapısı sincap kafesli asenkron motora göre daha basittir. Üstün avantajı, rotorda sargı bulunmaması ve yalnızca sıradan silikon çelik saclardan yapılmış olmasıdır. Motorun tamamının kaybının çoğu, motorun üretimini basitleştiren, iyi yalıtıma sahip, soğutulması kolay ve mükemmel ısı dağıtma özelliklerine sahip olan stator sargısında yoğunlaşmıştır. Bu motor yapısı, motorun boyutunu ve ağırlığını azaltabildiği gibi, küçük bir hacimle de elde edilebilmektedir. daha büyük çıkış gücü. Motor rotorunun iyi mekanik esnekliği nedeniyle, anahtarlamalı relüktans motorları ultra yüksek hızlı işlemler için kullanılabilir.
2.4.2 Motor sürücü devresi
Anahtarlamalı relüktans motor tahrik sisteminin faz akımı tek yönlüdür ve tork yönü ile hiçbir ilgisi yoktur ve motorun dört bölgeli çalışma durumunu karşılamak için yalnızca bir ana anahtarlama cihazı kullanılabilir. Güç dönüştürücü devresi, motorun uyarma sargısına doğrudan seri olarak bağlanır ve her faz devresi bağımsız olarak güç sağlar. Belirli bir faz sargısı veya motorun kontrolörü arızalansa bile, daha büyük bir darbeye neden olmadan sadece fazın çalışmasını durdurması yeterlidir. Bu nedenle hem motor gövdesi hem de güç dönüştürücü oldukça emniyetli ve güvenilir olduğundan zorlu ortamlarda kullanıma asenkron makinelere göre daha uygundur.
2.4.3 Motor sisteminin performans yönleri
Anahtarlamalı relüktans motorları birçok kontrol parametresine sahiptir ve uygun kontrol stratejileri ve sistem tasarımı yoluyla elektrikli araçların dört bölgeli çalışmasının gereksinimlerini karşılamak kolaydır ve yüksek hızlı çalışma alanlarında mükemmel frenleme kabiliyetini koruyabilir. Anahtarlamalı relüktans motorlar yalnızca yüksek verimliliğe sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda diğer motor sürücü sistemleriyle karşılaştırılamayan geniş bir hız regülasyonu aralığında yüksek verimliliği de korur. Bu performans, elektrikli araçların çalışması için oldukça uygundur ve elektrikli araçların seyir menzilinin iyileştirilmesi açısından da oldukça faydalıdır.
3. Sonuç
Bu makalenin odak noktası, elektrikli araçların geliştirilmesinde bir araştırma noktası olan, yaygın olarak kullanılan çeşitli tahrik motoru hız kontrol sistemlerini karşılaştırarak, elektrikli araçlar için bir tahrik motoru olarak anahtarlamalı relüktans motorunun avantajlarını ortaya koymaktır. Bu tip özel motor için pratik uygulamalarda hâlâ geliştirilecek çok yer vardır. Araştırmacıların teorik araştırma yürütmek için daha fazla çaba sarf etmesi gerekiyor ve aynı zamanda bu tür motorların pratikte uygulanmasını teşvik etmek için pazarın ihtiyaçlarını birleştirmek gerekiyor.
Gönderim zamanı: Mar-24-2022