Η βασική τεχνολογία της ηλεκτρικής κίνησης για
Οχήματα Νέας Ενέργειας
Το σύστημα ηλεκτρικής κίνησης είναι το βασικό μέρος των ηλεκτρικών οχημάτων και των υβριδικών οχημάτων. Τα κύρια εξαρτήματά του περιλαμβάνουν κινητήρες, μονάδες ελέγχου κινητήρα και μειωτήρες. Αυτά τα εξαρτήματα παίζουν διαφορετικούς ρόλους στο σύστημα ηλεκτρικής κίνησης και συνεργάζονται για να επιτύχουν αποτελεσματική και υψηλών επιδόσεων λειτουργία του οχήματος.
1. Μοτέρ
Ο κινητήρας είναι ο πυρήνας του συστήματος ηλεκτρικής κίνησης. Η λειτουργία του είναι να μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από την μπαταρία σε μηχανική ενέργεια για να προωθήσει το όχημα προς τα εμπρός. Στα ηλεκτρικά οχήματα και τα υβριδικά οχήματα, οι κινητήρες που χρησιμοποιούνται συνήθως περιλαμβάνουν σύγχρονους κινητήρες μόνιμου μαγνήτη (PMSM), κινητήρες επαγωγής και κινητήρες μεταγωγής απροθυμίας.
1.1 Σύγχρονος κινητήρας μόνιμου μαγνήτη (PMSM)
Ο σύγχρονος κινητήρας μόνιμου μαγνήτη είναι ένας αποδοτικός κινητήρας υψηλής απόδοσης που χρησιμοποιείται ευρέως σε ηλεκτρικά οχήματα και υβριδικά οχήματα. Επιτυγχάνει αποτελεσματική λειτουργία του κινητήρα χρησιμοποιώντας μόνιμους μαγνήτες για τη δημιουργία μαγνητικού πεδίου.
Το PMSM έχει υψηλή πυκνότητα ισχύος, χαμηλό θόρυβο και χαμηλή κατανάλωση ενέργειας και μπορεί να επιτύχει υψηλή απόδοση σε μεγάλο εύρος στροφών. Επιπλέον, η στρατηγική ελέγχου του PMSM είναι σχετικά ώριμη και μπορεί να επιτύχει ακριβή έλεγχο ροπής και ταχύτητας.
1.2 Επαγωγικός κινητήρας
Ένας επαγωγικός κινητήρας είναι ένας ηλεκτροκινητήρας που λειτουργεί χρησιμοποιώντας την αρχή της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής. Η συγκεκριμένη αρχή λειτουργίας είναι η εξής:
Σε έναν επαγωγικό κινητήρα, εναλλασσόμενο ρεύμα διέρχεται μέσω του στάτορα και δημιουργείται ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο μέσω των περιελίξεων του στάτη. Δεδομένου ότι ο ρότορας ενός επαγωγικού κινητήρα είναι ένας κλειστός μεταλλικός δίσκος, όταν το περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο διέρχεται από τον ρότορα, επάγονται δινορεύματα στον ρότορα. Αυτά τα δινορεύματα δημιουργούν ένα αντίστροφο μαγνητικό πεδίο που αλληλεπιδρά με το μαγνητικό πεδίο του στάτορα για να παράγει ροπή. Ο ρότορας αρχίζει να περιστρέφεται και συνεχίζει να περιστρέφεται καθώς αλλάζει το περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο. Η ταχύτητα περιστροφής του ρότορα δεν συμβαδίζει με τη συχνότητα του περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου, επομένως οι επαγωγικοί κινητήρες ονομάζονται επίσης ασύγχρονοι κινητήρες.
Με τον έλεγχο παραμέτρων όπως το ρεύμα και η ακολουθία φάσεων στον στάτορα, μπορεί να επιτευχθεί ακριβής έλεγχος της ταχύτητας, του συστήματος διεύθυνσης και της ροπής του επαγωγικού κινητήρα.
Οι επαγωγικοί κινητήρες έχουν τα πλεονεκτήματα της απλής δομής, της αξιόπιστης λειτουργίας, της εύκολης συντήρησης και του σχετικά χαμηλού κόστους και είναι κατάλληλοι για τις περισσότερες εφαρμογές, όπως οικιακές συσκευές, ηλεκτρικά εργαλεία, βιομηχανικά μηχανήματα και μεταφορά.
1.3 Μοτέρ με μεταγωγή απροθυμίας
Η αρχή λειτουργίας ενός κινητήρα μεταγωγής απροθυμίας (SRM) βασίζεται στην αρχή ότι η μαγνητική ροή είναι πάντα κλειστή κατά μήκος της διαδρομής της μέγιστης μαγνητικής διαπερατότητας. Όταν οι κεντρικές γραμμές των δοντιών του στάτορα και του ρότορα δεν συμπίπτουν και η μαγνητική διαπερατότητα δεν είναι μέγιστη, το μαγνητικό πεδίο θα δημιουργήσει μαγνητική δύναμη έλξης και θα σχηματίσει μια ροπή απροθυμίας, προκαλώντας την περιστροφή του ρότορα στη θέση της μέγιστης μαγνητικής διαπερατότητας. Όταν τροφοδοτείται ρεύμα σε κάθε περιέλιξη φάσης του στάτη διαδοχικά, ο ρότορας του κινητήρα θα περιστρέφεται βήμα προς βήμα προς την αντίθετη κατεύθυνση από την ενεργοποιημένη ακολουθία φάσεων. Η αλλαγή της σειράς ενεργοποίησης κάθε φάσης του στάτορα θα προκαλέσει την αλλαγή κατεύθυνσης του κινητήρα. Ωστόσο, οι αλλαγές στην κατεύθυνση της ροής του ρεύματος φάσης δεν θα επηρεάσουν την περιστροφή του ρότορα.
Ο κινητήρας μεταγωγής απροθυμίας έχει τα πλεονεκτήματα της απλής δομής, του χαμηλού κόστους, της υψηλής αξιοπιστίας, της καλής απόδοσης εκκίνησης και της απόδοσης ρύθμισης ταχύτητας και η συσκευή ελέγχου είναι επίσης σχετικά απλή. Ωστόσο, σε πρακτικές εφαρμογές, οι κινητήρες μεταγωγής απροθυμίας έχουν μειονεκτήματα όπως μεγάλο κυματισμό ροπής, υψηλό θόρυβο και την ανάγκη για ανιχνευτές θέσης.
2. Μονάδα ελέγχου κινητήρα
Η μονάδα ελέγχου κινητήρα είναι βασικό στοιχείο του συστήματος ηλεκτρικής κίνησης και είναι υπεύθυνη για τον έλεγχο και τη ρύθμιση του κινητήρα. Οι κύριες λειτουργίες της μονάδας ελέγχου κινητήρα περιλαμβάνουν: αποδοχή των σημάτων του πεντάλ γκαζιού και του πεντάλ φρένου που εισάγονται από τον οδηγό, τη μετατροπή των σημάτων του πεντάλ σε ηλεκτρικά σήματα και την αποστολή τους στον ελεγκτή κινητήρα. παρακολούθηση παραμέτρων όπως η τάση, το ρεύμα και η θερμοκρασία της μπαταρίας για να διασφαλιστεί η κανονική λειτουργία του ελεγκτή κινητήρα. έλεγχος της ταχύτητας και της ροπής του κινητήρα για την επίτευξη επιτάχυνσης, επιβράδυνσης, πέδησης και άλλων λειτουργιών του οχήματος· επικοινωνήστε με άλλους ελεγκτές μέσω του διαύλου CAN για να συντονίσετε το σύστημα ισχύος του οχήματος, το σύστημα ελέγχου και το σύστημα ασφαλείας κ.λπ.
Η μονάδα ελέγχου κινητήρα αποτελείται από υλικό και λογισμικό ελεγκτή. Το υλικό του ελεγκτή περιλαμβάνει μικροελεγκτές, συσκευές ισχύος, κυκλώματα προστασίας και διεπαφές επικοινωνίας κ.λπ., και είναι υπεύθυνο για την πραγματοποίηση της μετατροπής και του ελέγχου των ηλεκτρικών σημάτων. Το λογισμικό του ελεγκτή είναι υπεύθυνο για την υλοποίηση της στρατηγικής ελέγχου κινητήρα, της διάγνωσης σφαλμάτων και των λειτουργιών επεξεργασίας.
3. Μειωτής
Ο μειωτήρας είναι ένα από τα απαραίτητα εξαρτήματα στο σύστημα ηλεκτρικής κίνησης. Η λειτουργία του είναι να μειώνει την ταχύτητα του κινητήρα και να αυξάνει τη ροπή εξόδου. Οι μειωτήρες συνήθως αποτελούνται από γρανάζια, ρουλεμάν και στεγανοποιήσεις. Ανάλογα με τη δομή και την απόδοσή τους, μπορούν να χωριστούν σε μειωτήρες γραναζιών, μειωτήρες πλανητικών γραναζιών και μειωτήρες ατέρμονων γραναζιών.
Σε ηλεκτρικά οχήματα και υβριδικά οχήματα, χρησιμοποιούνται συχνά μειωτήρες πλανητικών ταχυτήτων ή μειωτήρες ατέρμονων γραναζιών. Ο πλανητικός μειωτήρας ταχυτήτων έχει υψηλή απόδοση μετάδοσης και μικρό μέγεθος και είναι κατάλληλος για οχήματα υψηλής ταχύτητας. Οι μειωτήρες ατέρμονων γραναζιών έχουν μεγαλύτερη ροπή εξόδου και χαμηλότερο θόρυβο και είναι κατάλληλοι για οχήματα χαμηλής ταχύτητας και υψηλού φορτίου.
Συνοπτικά, ο ηλεκτροκινητήρας, η μονάδα ελέγχου κινητήρα και ο μειωτήρας είναι τα κύρια εξαρτήματα ενός συστήματος ηλεκτρικής μετάδοσης κίνησης που συνεργάζονται για την επίτευξη αποτελεσματικής, υψηλής απόδοσης λειτουργίας του οχήματος. Με τη συνεχή ανάπτυξη της τεχνολογίας, η τάση ανάπτυξης της μελλοντικής τεχνολογίας ηλεκτροκίνησης είναι η ενοποίηση, η πλατφόρμα, η υψηλή απόδοση και η υψηλότερη ταχύτητα. Η εμφάνιση και η ανάπτυξη αυτών των τάσεων θα φέρει πολλές ευκαιρίες και προκλήσεις, ενώ είναι επίσης απαραίτητο να δοθεί προσοχή στον αντίκτυπο παραγόντων όπως η NVH, το κόστος και η αξιοπιστία.
