Конструкция и конструкция чистого электромобиля отличаются от конструкции традиционного автомобиля с двигателем внутреннего сгорания. Это также сложная системная инженерия. Для достижения оптимального процесса управления необходимо интегрировать технологию аккумуляторных батарей, технологию привода двигателя, автомобильную технологию и современную теорию управления. В плане развития науки и техники электромобилей страна продолжает придерживаться схемы НИОКР «три вертикали и три горизонтали», а также уделяет особое внимание исследованиям общих ключевых технологий «трех горизонталей» в соответствии со стратегией технологической трансформации «чистый электрический привод», то есть исследование приводного двигателя и системы его управления, аккумуляторной батареи и системы ее управления, а также системы управления трансмиссией. Каждый крупный производитель формулирует собственную стратегию развития бизнеса в соответствии с национальной стратегией развития.
Автор выделяет ключевые технологии в процессе разработки нового энергетического силового агрегата, предоставляя теоретическую основу и рекомендации для проектирования, испытаний и производства силового агрегата. План разделен на три главы для анализа ключевых технологий электропривода в трансмиссии чисто электрических транспортных средств. Сегодня мы впервые познакомим вас с принципом и классификацией технологий электропривода.
Рис. 1. Ключевые звенья в разработке силовых агрегатов
В настоящее время основные ключевые технологии силовых агрегатов электромобилей включают следующие четыре категории:
Рисунок 2. Основные ключевые технологии силовых агрегатов.
Определение системы приводного двигателя
В зависимости от состояния аккумуляторной батареи транспортного средства и требований к мощности транспортного средства он преобразует электрическую энергию, выдаваемую бортовым устройством накопления энергии, в механическую энергию, и энергия передается на ведущие колеса через передающее устройство и детали. Механическая энергия автомобиля преобразуется в электрическую энергию и возвращается в устройство накопления энергии при торможении автомобиля. Система электропривода включает двигатель, механизм передачи, контроллер двигателя и другие компоненты. Проектирование технических параметров системы электропривода в основном включает в себя мощность, крутящий момент, скорость, напряжение, передаточное число, емкость источника питания, выходную мощность, напряжение, ток и т. д.
1) Контроллер двигателя
Также называемый инвертором, он преобразует постоянный ток, поступающий от аккумуляторной батареи, в переменный ток. Основные компоненты:
◎ IGBT: силовой электронный переключатель, принцип: через контроллер управляйте плечом моста IGBT для замыкания определенной частоты и переключателем последовательности для генерации трехфазного переменного тока. Управляя замыканием силового электронного переключателя, можно преобразовать переменное напряжение. Затем напряжение переменного тока генерируется путем управления рабочим циклом.
◎ Емкость пленки: функция фильтрации; Датчик тока: определение тока трехфазной обмотки.
2) Схема управления и управления: плата управления компьютером, управление IGBT.
Роль контроллера двигателя заключается в преобразовании постоянного тока в переменный, получении каждого сигнала и выдаче соответствующей мощности и крутящего момента. Основные компоненты: силовой электронный переключатель, пленочный конденсатор, датчик тока, схема управления для открытия различных переключателей, формирования токов в разных направлениях и генерации переменного напряжения. Следовательно, мы можем разделить синусоидальный переменный ток на прямоугольники. Площадь прямоугольников преобразуется в напряжение той же высоты. Ось X реализует управление длиной путем управления рабочим циклом и, наконец, реализует эквивалентное преобразование площади. Таким образом, можно контролировать мощность постоянного тока для замыкания плеча моста IGBT на определенной частоте и переключения последовательности через контроллер для генерации трехфазной мощности переменного тока.
В настоящее время ключевые компоненты схемы управления импортируются: конденсаторы, переключающие трубки IGBT/MOSFET, DSP, электронные микросхемы и интегральные схемы, которые можно производить самостоятельно, но имеют слабую мощность: специальные схемы, датчики, разъемы, которые можно самостоятельного изготовления: блоки питания, диоды, дроссели, многослойные платы, изолированные провода, радиаторы.
3) Двигатель: преобразует трехфазный переменный ток в оборудование.
◎ Конструкция: передняя и задняя торцевые крышки, обечайки, валы и подшипники.
◎ Магнитная цепь: сердечник статора, сердечник ротора.
◎ Цепь: обмотка статора, проводник ротора.
4) Передающее устройство
Коробка передач или редуктор преобразует выходной крутящий момент двигателя в скорость и крутящий момент, необходимые для всего автомобиля.
Тип приводного двигателя
Приводные двигатели делятся на следующие четыре категории. В настоящее время асинхронные двигатели переменного тока и синхронные двигатели с постоянными магнитами являются наиболее распространенными типами электромобилей на новой энергии. Поэтому мы фокусируемся на технологии асинхронного двигателя переменного тока и синхронного двигателя с постоянными магнитами.
| Двигатель постоянного тока | Асинхронный двигатель переменного тока | Синхронный двигатель с постоянными магнитами | Реактивный двигатель с переключателем | |
| Преимущество | Низкая стоимость, низкие требования к системе управления | Низкая стоимость, Широкий охват электропитания, Развитая технология управления, Высокая надежность | Высокая плотность мощности, высокая эффективность, небольшой размер | Простая структура, низкие требования к системе управления |
| Недостаток | Высокие требования к техническому обслуживанию, низкая скорость, низкий крутящий момент, короткий срок службы. | Небольшая эффективная площадь. Низкая плотность мощности. | Высокая стоимость. Плохая адаптация к окружающей среде. | Большие колебания крутящего момента. Высокий рабочий шум. |
| Приложение | Маленький или мини-низкоскоростной электромобиль | Электромобиль бизнес-класса и легковые автомобили | Электромобиль бизнес-класса и легковые автомобили | Смесительный автомобиль |
1)Асинхронный двигатель переменного тока
Принцип работы индуктивного асинхронного двигателя переменного тока заключается в том, что обмотка проходит через паз статора и ротор: она уложена тонкими стальными листами с высокой магнитной проводимостью. Трехфазное электричество будет проходить через обмотку. Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, будет генерироваться вращающееся магнитное поле, которое и является причиной вращения ротора. Три катушки статора соединены через интервал 120 градусов, и проводник с током создает вокруг них магнитные поля. Когда к этому специальному устройству применяется трехфазный источник питания, магнитные поля будут меняться в разных направлениях с изменением переменного тока в определенное время, создавая магнитное поле с равномерной вращающейся интенсивностью. Скорость вращения магнитного поля называется синхронной скоростью. Предположим, внутри помещен замкнутый проводник, согласно закону Фарадея, поскольку магнитное поле является переменным. Контур будет воспринимать электродвижущую силу, которая будет генерировать ток в контуре. Эта ситуация аналогична петле, несущей ток в магнитном поле, которая генерирует электромагнитную силу в петле, и Хуань Цзян начинает вращаться. Используя что-то похожее на беличью клетку, трехфазный переменный ток будет создавать вращающееся магнитное поле через статор, и ток будет индуцироваться в стержне беличьей клетки, закороченном концевым кольцом, поэтому ротор начинает вращаться, что почему двигатель называется асинхронным. С помощью электромагнитной индукции, вместо прямого подключения к ротору для индукции электричества, изолирующие чешуйки железного сердечника заполняются ротором, так что железо небольшого размера обеспечивает минимальные потери на вихревые токи.
2) Синхронный двигатель переменного тока
Ротор синхронного двигателя отличается от ротора асинхронного двигателя. Постоянный магнит установлен на роторе, который можно разделить на тип поверхностного монтажа и встроенный тип. Ротор изготовлен из листовой кремнистой стали, в него встроен постоянный магнит. Статор также подключен к переменному току с разностью фаз 120, что контролирует величину и фазу синусоидального переменного тока, так что магнитное поле, создаваемое статором, противоположно полю, создаваемому ротором, а магнитное поле поле вращается. Таким образом, статор притягивается магнитом и вращается вместе с ротором. Цикл за циклом генерируется поглощением статора и ротора.
Вывод: Моторный привод электромобилей в основном стал основным направлением, но он не единый, а разнообразный. Каждая система моторного привода имеет свой собственный комплексный индекс. Каждая система применяется в существующем приводе электромобиля. Большинство из них представляют собой асинхронные двигатели и синхронные двигатели с постоянными магнитами, а некоторые пытаются переключать реактивные двигатели. Стоит отметить, что моторный привод объединяет технологии силовой электроники, технологии микроэлектроники, цифровые технологии, технологии автоматического управления, материаловедение и другие дисциплины, что отражает комплексное применение и перспективы развития нескольких дисциплин. Это сильный конкурент в области двигателей для электромобилей. Чтобы занять место в электромобилях будущего, всем видам двигателей необходимо не только оптимизировать конструкцию двигателя, но и постоянно исследовать интеллектуальные и цифровые аспекты системы управления.
Время публикации: 30 января 2023 г.
