Struktura in zasnova popolnoma električnega vozila se razlikujeta od tradicionalnega vozila z motorjem z notranjim zgorevanjem. Gre tudi za kompleksen sistemski inženiring. Za doseganje optimalnega procesa krmiljenja mora vključiti tehnologijo baterij, tehnologijo motornega pogona, avtomobilsko tehnologijo in sodobno teorijo krmiljenja. V načrtu razvoja znanosti in tehnologije električnih vozil se država še naprej drži zasnove raziskav in razvoja "tri vertikalne in tri horizontalne" ter dodatno poudarja raziskave skupnih ključnih tehnologij "treh horizontalnih" v skladu s strategijo tehnološke preobrazbe "čisto električnega pogona", torej raziskave pogonskega motorja in njegovega krmilnega sistema, baterije in njenega krmilnega sistema ter krmilnega sistema pogonskega sklopa. Vsak večji proizvajalec oblikuje svojo strategijo razvoja poslovanja v skladu z nacionalno razvojno strategijo.
Avtor obravnava ključne tehnologije v procesu razvoja novega pogonskega sklopa in zagotavlja teoretično osnovo ter referenco za načrtovanje, testiranje in proizvodnjo pogonskega sklopa. Načrt je razdeljen na tri poglavja, ki analizirajo ključne tehnologije električnega pogona v pogonskem sklopu izključno električnih vozil. Danes bomo najprej predstavili načelo in klasifikacijo tehnologij električnega pogona.
Slika 1 Ključne povezave pri razvoju pogonskega sklopa
Trenutno ključne tehnologije pogonskih sklopov za izključno električna vozila vključujejo naslednje štiri kategorije:
Slika 2 Ključne tehnologije pogonskega sklopa
Definicija pogonskega motornega sistema
Glede na stanje akumulatorja vozila in zahteve glede moči vozila se električna energija, ki jo oddaja vgrajena naprava za shranjevanje energije, pretvori v mehansko energijo, ki se prek oddajne naprave prenese na pogonska kolesa, deli mehanske energije vozila pa se pretvorijo v električno energijo in se pri zaviranju vozila vrnejo v napravo za shranjevanje energije. Električni pogonski sistem vključuje motor, menjalnik, krmilnik motorja in druge komponente. Zasnova tehničnih parametrov električnega pogonskega sistema vključuje predvsem moč, navor, hitrost, napetost, prestavno razmerje redukcije, kapacitivnost napajalnika, izhodno moč, napetost, tok itd.
1) Krmilnik motorja
Imenuje se tudi inverter, ki pretvarja enosmerni tok, ki ga dovaja baterija, v izmenični tok. Glavne komponente:
◎ IGBT: elektronsko stikalo za napajanje, načelo: krmilnik krmili roko mostu IGBT, da se zapre določena frekvenca in zaporedje stikala za ustvarjanje trifaznega izmeničnega toka. Z krmiljenjem elektronskega stikala za napajanje, da se zapre, se lahko pretvori izmenična napetost. Nato se z krmiljenjem delovnega cikla ustvari izmenična napetost.
◎ Kapaciteta filma: funkcija filtriranja; senzor toka: zaznavanje toka trifaznega navitja.
2) Krmilno in pogonsko vezje: računalniška krmilna plošča, pogonski IGBT
Vloga krmilnika motorja je pretvorba enosmernega toka v izmenični tok, sprejem vsakega signala in oddajanje ustrezne moči in navora. Glavne komponente: elektronsko stikalo za napajanje, filmski kondenzator, tokovni senzor, krmilno vezje za odpiranje različnih stikal, oblikovanje tokov v različnih smereh in generiranje izmenične napetosti. Zato lahko sinusni izmenični tok razdelimo na pravokotnike. Površina pravokotnikov se pretvori v napetost z enako višino. Os x izvaja nadzor dolžine z nadzorom delovnega cikla in končno izvaja ekvivalentno pretvorbo površine. Na ta način je mogoče nadzorovati enosmerni tok, da se most IGBT zapre pri določeni frekvenci in zaporedju prek krmilnika ustvari trifazni izmenični tok.
Trenutno so ključne komponente pogonskega vezja uvožene: kondenzatorji, stikalne cevi IGBT/MOSFET, DSP, elektronski čipi in integrirana vezja, ki jih je mogoče neodvisno proizvajati, vendar imajo šibko zmogljivost; posebna vezja, senzorji, konektorji, ki jih je mogoče neodvisno proizvajati: napajalniki, diode, induktorji, večplastna vezja, izolirane žice, radiatorji.
3) Motor: pretvorite trifazni izmenični tok v stroj
◎ Struktura: sprednji in zadnji pokrovi, lupine, gredi in ležaji
◎ Magnetno vezje: jedro statorja, jedro rotorja
◎ Vezje: navitje statorja, vodnik rotorja
4) Oddajna naprava
Menjalnik ali reduktor pretvori navor, ki ga oddaja motor, v hitrost in navor, ki ju zahteva celotno vozilo.
Vrsta pogonskega motorja
Pogonski motorji so razdeljeni v naslednje štiri kategorije. Trenutno so najpogostejši tipi električnih vozil z novo energijo izmenični indukcijski motorji in sinhroni motorji s trajnimi magneti. Zato se osredotočamo na tehnologijo izmeničnih indukcijskih motorjev in sinhronskih motorjev s trajnimi magneti.
| Enosmerni motor | AC indukcijski motor | Sinhronski motor s trajnim magnetom | Preklopni reluktančni motor | |
| Prednost | Nižji stroški, nizke zahteve krmilnega sistema | Nizki stroški, široka pokritost moči, razvita tehnologija krmiljenja, visoka zanesljivost | Visoka gostota moči, visoka učinkovitost, majhna velikost | Preprosta struktura, nizke zahteve krmilnega sistema |
| Slabost | Visoke zahteve glede vzdrževanja, nizka hitrost, nizek navor, kratka življenjska doba | Majhna učinkovita površina Nizka gostota moči | Visoki stroški Slaba prilagodljivost okolju | Veliko nihanje navoraVisok delovni hrup |
| Uporaba | Majhno ali mini električno vozilo z nizko hitrostjo | Električna poslovna vozila in osebni avtomobili | Električna poslovna vozila in osebni avtomobili | Vozilo z mešanim pogonom |
1) Asinhronski motor z izmeničnim tokom
Načelo delovanja asinhronskega indukcijskega izmeničnega motorja je, da navitje poteka skozi režo statorja in rotorja: zloženo je s tankimi jeklenimi ploščami z visoko magnetno prevodnostjo. Trifazni tok poteka skozi navitje. V skladu s Faradayevim zakonom o elektromagnetni indukciji se ustvari vrteče se magnetno polje, ki povzroča vrtenje rotorja. Tri tuljave statorja so povezane v razmiku 120 stopinj, prevodnik, po katerem teče tok, pa ustvarja magnetna polja okoli sebe. Ko se trifazno napajanje priključi na to posebno razporeditev, se magnetna polja spreminjajo v različne smeri s spremembo izmeničnega toka v določenem času, kar ustvarja magnetno polje z enakomerno vrtečo se intenzivnostjo. Hitrost vrtenja magnetnega polja se imenuje sinhrona hitrost. Predpostavimo, da je v notranjosti zaprt prevodnik. V skladu s Faradayevim zakonom bo zanka zaznala elektromotorno silo, ki bo ustvarila tok v zanki. Ta situacija je podobna zanki, po kateri teče tok, ki v magnetnem polju ustvarja elektromagnetno silo na zanki, in Huan Jiang se začne vrteti. Z uporabo nečesa podobnega kot v kletki veveric bo trifazni izmenični tok ustvaril vrteče se magnetno polje skozi stator, tok pa se bo induciral v palici kletke veveric, ki jo skrajša končni obroč, tako da se rotor začne vrteti, zato se motor imenuje indukcijski motor. S pomočjo elektromagnetne indukcije se namesto neposredne povezave z rotorjem za indukcijo elektrike v rotorju napolnijo izolacijski železni kosmiči, tako da majhna velikost železa zagotavlja minimalne izgube zaradi vrtinčnih tokov.
2) Sinhronski motor na izmenični tok
Rotor sinhronskega motorja se razlikuje od rotorja asinhronskega motorja. Na rotorju je nameščen permanentni magnet, ki ga lahko razdelimo na površinsko nameščene in vgrajene. Rotor je izdelan iz silicijeve jeklene pločevine, permanentni magnet pa je vgrajen. Stator je prav tako povezan z izmeničnim tokom s fazno razliko 120, ki nadzoruje velikost in fazo sinusnega izmeničnega toka, tako da je magnetno polje, ki ga ustvarja stator, nasprotno magnetnemu polju, ki ga ustvarja rotor, in magnetno polje se vrti. Na ta način stator privlači magnet in se vrti skupaj z rotorjem. Absorpcija statorja in rotorja ustvarja cikel za ciklom.
Zaključek: Pogonski motorji za električna vozila so v osnovi postali glavni trend, vendar niso enotni, temveč raznoliki. Vsak sistem pogonskega motorja ima svoj celovit indeks. Vsak sistem se uporablja v obstoječih pogonskih sistemih električnih vozil. Večina jih je asinhronskih motorjev in sinhronskih motorjev s trajnimi magneti, medtem ko nekateri poskušajo uporabljati reluktančne motorje s preklopom. Poudariti je treba, da pogonski motorji združujejo tehnologijo močnostne elektronike, mikroelektronike, digitalne tehnologije, tehnologije avtomatskega krmiljenja, znanost o materialih in druge discipline, da bi odražali celovite možnosti uporabe in razvoja več disciplin. Je močan konkurent na področju motorjev električnih vozil. Da bi zasedli mesto v prihodnjih električnih vozilih, morajo vse vrste motorjev ne le optimizirati strukturo motorja, temveč tudi nenehno raziskovati inteligentne in digitalne vidike krmilnega sistema.
Čas objave: 30. januar 2023
