Struktura in zasnova povsem električnega vozila se razlikujeta od tradicionalnega vozila z motorjem z notranjim zgorevanjem. Gre tudi za kompleksen sistemski inženiring. Vključiti mora tehnologijo napajalnih baterij, tehnologijo motornih pogonov, avtomobilsko tehnologijo in sodobno teorijo krmiljenja, da doseže optimalen proces krmiljenja. V razvojnem načrtu znanosti in tehnologije električnih vozil se država še naprej drži načrta raziskav in razvoja "tri navpične in tri vodoravne" in nadalje poudarja raziskave o skupnih ključnih tehnologijah "treh vodoravnih" v skladu s strategijo tehnološke preobrazbe »čistega električnega pogona«, torej raziskave pogonskega motorja in njegovega krmilnega sistema, napajalne baterije in njenega upravljalnega sistema ter krmilnega sistema pogonskega sklopa. Vsak večji proizvajalec oblikuje lastno strategijo razvoja poslovanja v skladu z nacionalno strategijo razvoja.
Avtor razvrsti ključne tehnologije v procesu razvoja novega energetskega pogonskega sklopa, poda teoretično osnovo in referenco za načrtovanje, testiranje in proizvodnjo pogonskega sklopa. Načrt je razdeljen na tri poglavja za analizo ključnih tehnologij električnega pogona v pogonskem sklopu čisto električnih vozil. Danes bomo najprej predstavili princip in razvrstitev tehnologij električnih pogonov.
Slika 1 Ključne povezave v razvoju pogonskega sklopa
Trenutno ključne ključne tehnologije pogonskega sklopa za čisto električna vozila vključujejo naslednje štiri kategorije:
Slika 2 Ključne ključne tehnologije pogonskega sklopa
Opredelitev pogonskega motornega sistema
V skladu s stanjem napajalne baterije vozila in zahtevami moči vozila pretvori električno energijo, ki jo proizvede vgrajena naprava za shranjevanje energije, v mehansko energijo, energija pa se prenaša na pogonska kolesa prek oddajne naprave in delov mehanske energije vozila se pretvori v električno energijo in vrne nazaj v napravo za shranjevanje energije, ko vozilo zavira. Električni pogonski sistem vključuje motor, prenosni mehanizem, krmilnik motorja in druge komponente. Zasnova tehničnih parametrov pogonskega sistema električne energije vključuje predvsem moč, navor, hitrost, napetost, redukcijsko razmerje prenosa, kapacitivnost napajanja, izhodno moč, napetost, tok itd.
1) Krmilnik motorja
Imenuje se tudi pretvornik in spremeni enosmerni tok, ki ga dovaja baterija, v izmenični tok. Osnovne komponente:
◎ IGBT: napajalno elektronsko stikalo, načelo: prek krmilnika krmilite roko mostu IGBT, da zaprete določeno frekvenco in zaporedno stikalo za ustvarjanje trifaznega izmeničnega toka. S krmiljenjem močnostnega elektronskega stikala, da se zapre, je mogoče pretvoriti izmenično napetost. Nato se izmenična napetost ustvari s krmiljenjem delovnega cikla.
◎ Kapacitivnost 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, sprejem vsakega signala in oddajanje ustrezne moči in navora. Glavne komponente: napajalno elektronsko stikalo, filmski kondenzator, tokovni senzor, krmilno pogonsko vezje za odpiranje različnih stikal, oblikovanje tokov v različnih smereh in ustvarjanje izmenične napetosti. Zato lahko sinusni izmenični tok razdelimo na pravokotnike. Površina pravokotnikov se pretvori v napetost z enako višino. Os x realizira nadzor dolžine s krmiljenjem delovnega cikla in končno realizira ekvivalentno pretvorbo območja. Na ta način je mogoče krmiliti enosmerno napajanje, da se zapre IGBT mostna roka pri določeni frekvenci in prek krmilnika preklopi zaporedje, da se ustvari trifazno izmenično napajanje.
Trenutno so ključne komponente pogonskega vezja odvisne od uvoza: kondenzatorji, stikalne cevi IGBT/MOSFET, DSP, elektronski čipi in integrirana vezja, ki jih je mogoče proizvesti neodvisno, vendar imajo šibko zmogljivost: posebna vezja, senzorji, konektorji, ki jih je mogoče neodvisno izdelani: napajalniki, diode, induktorji, večplastna vezja, izolirane žice, radiatorji.
3) Motor: pretvori trifazni izmenični tok v stroje
◎ Struktura: sprednji in zadnji končni pokrovi, lupine, gredi in ležaji
◎ Magnetno vezje: jedro statorja, jedro rotorja
◎ Vezje: navitje statorja, vodnik rotorja
4) Oddajna naprava
Menjalnik ali reduktor pretvori izhodno hitrost navora motorja v hitrost in navor, ki ju zahteva celotno vozilo.
Vrsta pogonskega motorja
Pogonski motorji so razdeljeni v naslednje štiri kategorije. Trenutno so indukcijski motorji na izmenični tok in sinhronski motorji s trajnimi magneti najpogostejši tipi električnih vozil na novo energijo. Zato se osredotočamo na tehnologijo AC indukcijskih motorjev in sinhronskih motorjev s trajnimi magneti.
| DC motor | AC indukcijski motor | Sinhroni motor s trajnim magnetom | Preklopni uporni motor | |
| Prednost | Nižji stroški, nizke zahteve za nadzorni sistem | Nizki stroški, Široka pokritost moči, Razvita tehnologija krmiljenja, Visoka zanesljivost | Visoka gostota moči, visoka učinkovitost, majhna velikost | Enostavna struktura, nizke zahteve nadzornega sistema |
| Slabost | Visoke zahteve glede vzdrževanja, nizka hitrost, nizek navor, kratka življenjska doba | Majhno učinkovito območje Nizka gostota moči | Visoki stroški Slaba okoljska prilagodljivost | Velika nihanja navora Visok delovni hrup |
| Aplikacija | Majhno ali mini nizkohitrostno električno vozilo | Električna poslovna vozila in osebni avtomobili | Električna poslovna vozila in osebni avtomobili | Vozilo z mešanico moči |
1) AC indukcijski asinhroni motor
Načelo delovanja AC induktivnega asinhronskega motorja je, da bo navitje potekalo skozi statorsko režo in rotor: zloženo je iz tankih jeklenih plošč z visoko magnetno prevodnostjo. Trifazna električna energija bo potekala skozi navitje. Po Faradayevem zakonu elektromagnetne indukcije bo nastalo vrtljivo magnetno polje, ki je razlog za vrtenje rotorja. Tri tuljave statorja so povezane v razmaku 120 stopinj, vodnik, po katerem teče tok, pa okoli njih ustvarja magnetna polja. Ko se za to posebno ureditev uporabi trifazno napajanje, se bodo magnetna polja spremenila v različnih smereh s spremembo izmeničnega toka ob določenem času, kar bo ustvarilo magnetno polje z enakomerno vrtečo se intenzivnostjo. Hitrost vrtenja magnetnega polja se imenuje sinhrona hitrost. Recimo, da je notri nameščen zaprt prevodnik, v skladu s Faradayevim zakonom, ker je magnetno polje spremenljivo, bo zanka zaznala elektromotorno silo, ki bo ustvarila tok v zanki. Ta situacija je podobna zanki s tokom v magnetnem polju, ki ustvarja elektromagnetno silo na zanki in Huan Jiang se začne vrteti. Z uporabo nečesa podobnega veveričji kletki bo trifazni izmenični tok ustvaril vrteče se magnetno polje skozi stator, tok pa bo induciran v veveričji kletki, ki je kratko povezana s končnim obročem, tako da se rotor začne vrteti, kar je zakaj se motor imenuje indukcijski motor. S pomočjo elektromagnetne indukcije namesto neposredne povezave z rotorjem za induciranje električne energije so izolacijski kosmiči železnega jedra napolnjeni v rotorju, tako da majhno železo zagotavlja minimalno izgubo zaradi vrtinčnih tokov.
2) AC sinhroni motor
Rotor sinhronega motorja se razlikuje od rotorja asinhronega motorja. Trajni magnet je nameščen na rotorju, ki ga lahko razdelimo na površinsko nameščen in vgrajen tip. Rotor je izdelan iz silikonske jeklene pločevine, vgrajen pa je trajni magnet. Stator je povezan tudi 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 tistemu, ki ga ustvarja rotor, in magnetno polje, ki ga ustvarja stator, polje se vrti. Na ta način stator privlači magnet in se vrti z rotorjem. Cikel za ciklom se ustvarja z absorpcijo statorja in rotorja.
Zaključek: Motorni pogon za električna vozila je v bistvu postal mainstream, vendar ni enoten, temveč raznolik. Vsak motorni pogonski sistem ima svoj celovit indeks. Vsak sistem je uporabljen v obstoječem pogonu električnega vozila. Večinoma gre za asinhrone motorje in sinhrone motorje s trajnimi magneti, nekateri pa poskušajo zamenjati reluktančne motorje. Treba je poudariti, da motorni pogon združuje tehnologijo močnostne elektronike, tehnologijo mikroelektronike, digitalno tehnologijo, tehnologijo avtomatskega krmiljenja, znanost o materialih in druge discipline, ki odražajo celovito uporabo in razvojne možnosti več disciplin. Je močan konkurent na področju motorjev za električna vozila. Da bi zasedli svoje mesto v prihodnjih električnih vozilih, morajo vse vrste motorjev ne samo optimizirati strukturo motorja, ampak tudi nenehno raziskovati inteligentne in digitalne vidike krmilnega sistema.
Čas objave: 30. januarja 2023
