Структура та конструкція чисто електричного транспортного засобу відрізняється від традиційного транспортного засобу з двигуном внутрішнього згоряння. Це також складна системна інженерія. Для досягнення оптимального процесу керування він потребує інтеграції технології силових батарей, технології моторного приводу, автомобільної технології та сучасної теорії керування. У плані розвитку науки та технологій електромобілів країна продовжує дотримуватися плану досліджень і розробок «три вертикальні та три горизонтальні», а також висвітлює дослідження загальних ключових технологій «трьох горизонтальних» відповідно до стратегії трансформації технологій «чистий електричний привід», тобто дослідження приводного двигуна та його системи керування, силової батареї та її системи керування, а також системи керування трансмісією. Кожен великий виробник формує власну стратегію розвитку бізнесу відповідно до національної стратегії розвитку.
Автор виділяє ключові технології в процесі розробки нового енергетичного силового агрегату, надаючи теоретичну основу та довідкові матеріали для проектування, випробувань і виробництва силового агрегату. План поділено на три розділи для аналізу ключових технологій електроприводу в трансмісії чисто електричних транспортних засобів. Сьогодні ми спочатку ознайомимося з принципом і класифікацією технологій електроприводів.
Рисунок 1 Ключові ланки в розробці трансмісії
На даний момент основні ключові технології трансмісії чисто електричних транспортних засобів включають наступні чотири категорії:
Малюнок 2 Основні ключові технології трансмісії
Визначення рушійної системи
Відповідно до стану акумуляторної батареї транспортного засобу та вимог до потужності транспортного засобу, він перетворює електричну енергію, вироблену бортовим пристроєм для накопичення енергії, у механічну енергію, і енергія передається на ведучі колеса через передавальний пристрій та частини механічна енергія транспортного засобу перетворюється на електричну енергію та повертається назад у накопичувач енергії під час гальмування автомобіля. Система електричного приводу включає двигун, механізм трансмісії, контролер двигуна та інші компоненти. Конструкція технічних параметрів системи приводу електроенергії в основному включає потужність, крутний момент, швидкість, напругу, коефіцієнт передачі, ємність джерела живлення, вихідну потужність, напругу, струм тощо.
1) Контролер двигуна
Він також називається інвертором, він перетворює постійний струм, що споживається акумуляторною батареєю, на змінний. Основні компоненти:
◎ IGBT: силовий електронний перемикач, принцип: через контролер керуйте мостом IGBT, щоб замкнути певну частоту та перемикач послідовності для генерації трифазного змінного струму. Управляючи замиканням силового електронного вимикача, можна перетворити змінну напругу. Потім напруга змінного струму генерується шляхом контролю робочого циклу.
◎ Ємність плівки: функція фільтрації; датчик струму: визначення струму трифазної обмотки.
2) Схема керування та керування: плата керування комп’ютером, керуючий IGBT
Роль контролера двигуна полягає в тому, щоб перетворювати постійний струм в змінний, отримувати кожен сигнал і видавати відповідну потужність і крутний момент. Основні компоненти: силовий електронний перемикач, плівковий конденсатор, датчик струму, схема керування приводом для розмикання різних перемикачів, формування струмів у різних напрямках та генерування змінної напруги. Тому ми можемо розбити синусоїдальний змінний струм на прямокутники. Площа прямокутників перетворюється в напругу однакової висоти. Вісь x реалізує керування довжиною шляхом контролю робочого циклу та, нарешті, реалізує еквівалентне перетворення площі. Таким чином можна керувати живленням постійного струму, щоб закрити плече моста IGBT на певній частоті та перемикати послідовність через контролер для генерування трифазного живлення змінного струму.
Наразі ключові компоненти схеми приводу покладаються на імпорт: конденсатори, комутаційні трубки IGBT/MOSFET, DSP, електронні мікросхеми та інтегральні схеми, які можна виробляти самостійно, але мають низьку потужність: спеціальні схеми, датчики, з’єднувачі, які можуть бути власного виробництва: блоки живлення, діоди, індуктори, багатошарові плати, ізольовані проводи, радіатори.
3) Двигун: перетворює трифазний змінний струм у механізми
◎ Конструкція: передня та задня кришки, корпуси, вали та підшипники
◎ Магнітне коло: сердечник статора, сердечник ротора
◎ Схема: обмотка статора, провідник ротора
4) Передавальний пристрій
Коробка передач або редуктор перетворює крутний момент швидкості двигуна в швидкість і крутний момент, необхідні всьому транспортному засобу.
Тип приводного двигуна
Привідні двигуни поділяються на наступні чотири категорії. В даний час асинхронні двигуни змінного струму та синхронні двигуни з постійними магнітами є найпоширенішими типами електромобілів нової енергії. Тому ми зосереджуємось на технології асинхронного двигуна змінного струму та синхронного двигуна з постійними магнітами.
| Двигун постійного струму | Асинхронний двигун змінного струму | Синхронний двигун з постійними магнітами | Реактивний двигун | |
| Перевага | Низька вартість, низькі вимоги до системи керування | Низька вартість, широке покриття потужності, розвинена технологія управління, висока надійність | Висока щільність потужності, висока ефективність, малий розмір | Проста структура, низькі вимоги до системи керування |
| Недолік | Високі вимоги до обслуговування, низька швидкість, низький крутний момент, короткий термін служби | Мала ефективна площа Низька щільність потужності | Висока вартість. Погана адаптивність до навколишнього середовища | Великі коливання крутного моменту Високий робочий шум |
| застосування | Маленький або міні низькошвидкісний електромобіль | Електричний бізнес-транспортний засіб і легкові автомобілі | Електричний бізнес-транспортний засіб і легкові автомобілі | Комбінований автомобіль |
1) Асинхронний двигун змінного струму
Принцип роботи індуктивного асинхронного двигуна змінного струму полягає в тому, що обмотка проходитиме через паз статора та ротор: вона складена тонкими сталевими листами з високою магнітною провідністю. По обмотці буде проходити трифазна електроенергія. Відповідно до закону електромагнітної індукції Фарадея буде створено обертове магнітне поле, яке є причиною обертання ротора. Три котушки статора з'єднані з інтервалом 120 градусів, і провідник зі струмом створює навколо них магнітні поля. Коли до цього спеціального пристрою подається трифазне джерело живлення, магнітні поля змінюватимуться в різних напрямках зі зміною змінного струму в певний час, створюючи магнітне поле з рівномірною обертовою інтенсивністю. Швидкість обертання магнітного поля називається синхронною швидкістю. Припустімо, що всередину поміщено замкнутий провідник відповідно до закону Фарадея, оскільки магнітне поле є змінним. Петля відчує електрорушійну силу, яка створюватиме струм у петлі. Ця ситуація схожа на петлю зі струмом у магнітному полі, яка створює електромагнітну силу на петлі, і Хуань Цзян починає обертатися. Використовуючи щось подібне до білячої клітки, трифазний змінний струм створюватиме обертове магнітне поле через статор, і струм індукуватиметься в біличій клітці, замкнутій кінцевим кільцем, тому ротор починає обертатися, що є чому двигун називають асинхронним. За допомогою електромагнітної індукції, а не безпосередньо підключеного до ротора для індукування електрики, ізоляційні лусочки залізного сердечника заповнюються в роторі, так що невеликий розмір заліза забезпечує мінімальні втрати на вихрові струми.
2) Синхронний двигун змінного струму
Ротор синхронного двигуна відрізняється від ротора асинхронного двигуна. Постійний магніт встановлений на роторі, який можна розділити на тип поверхневого монтажу та вбудований тип. Ротор виготовлено з листової кремнієвої сталі та вбудований постійний магніт. Статор також підключений до змінного струму з різницею фаз 120, який контролює розмір і фазу синусоїдального змінного струму, так що магнітне поле, створюване статором, є протилежним тому, яке створюється ротором, а магнітне поле поле обертається. Таким чином, статор притягується магнітом і обертається разом з ротором. Цикл за циклом генерується поглинанням статора та ротора.
Висновок: моторний привід для електромобілів в основному став мейнстрімом, але він не єдиний, а різноманітний. Кожна система моторного приводу має власний повний індекс. Кожна система застосована в існуючому електроприводі. Більшість із них є асинхронними двигунами та синхронними двигунами з постійними магнітами, а деякі намагаються використовувати реактивні двигуни. Варто зазначити, що моторний привід об’єднує технологію силової електроніки, технологію мікроелектроніки, цифрову технологію, технологію автоматичного керування, матеріалознавство та інші дисципліни, щоб відобразити комплексне застосування та перспективи розвитку багатьох дисциплін. Це сильний конкурент у двигунах електромобілів. Щоб зайняти своє місце в електромобілях майбутнього, усі види двигунів потребують не лише оптимізації конструкції двигуна, але й постійного вивчення інтелектуальних і цифрових аспектів системи керування.
Час публікації: 30 січня 2023 р
