De structuur en het ontwerp van een puur elektrisch voertuig verschillen van die van een traditioneel voertuig met een verbrandingsmotor. Het is ook een complexe systeemtechniek. Het vereist de integratie van batterijtechnologie, motoraandrijftechnologie, autotechnologie en moderne regeltheorie om een optimaal regelproces te bereiken. In het ontwikkelingsplan voor de wetenschap en technologie van elektrische voertuigen blijft het land vasthouden aan de R&D-indeling van "drie verticale en drie horizontale" en benadrukt het verder het onderzoek naar gemeenschappelijke sleuteltechnologieën van "drie horizontale" volgens de technologische transformatiestrategie van "puur elektrische aandrijving", dat wil zeggen onderzoek naar de aandrijfmotor en het bijbehorende besturingssysteem, de batterij en het bijbehorende beheersysteem, en het regelsysteem van de aandrijflijn. Elke grote fabrikant formuleert zijn eigen bedrijfsontwikkelingsstrategie op basis van de nationale ontwikkelingsstrategie.
De auteur bespreekt de belangrijkste technologieën in het ontwikkelingsproces van een nieuwe energie-aandrijflijn en biedt een theoretische basis en referentie voor het ontwerp, de tests en de productie van de aandrijflijn. Het plan is verdeeld in drie hoofdstukken om de belangrijkste technologieën van elektrische aandrijving in de aandrijflijn van puur elektrische voertuigen te analyseren. Vandaag introduceren we eerst het principe en de classificatie van elektrische aandrijftechnologieën.
Figuur 1 Belangrijke schakels in de ontwikkeling van aandrijflijnen
Momenteel omvatten de belangrijkste sleuteltechnologieën voor de aandrijflijn van puur elektrische voertuigen de volgende vier categorieën:
Figuur 2 De belangrijkste kerntechnologieën van aandrijflijnen
De definitie van het aandrijfmotorsysteem
Afhankelijk van de status van de voertuigaccu en de stroomvereisten van het voertuig, zet het de elektrische energie die door het ingebouwde energieopslagsysteem wordt gegenereerd, om in mechanische energie. Deze energie wordt via het transmissieapparaat naar de aandrijfwielen overgebracht. Onderdelen van de mechanische energie van het voertuig worden omgezet in elektrische energie en teruggevoerd naar het energieopslagsysteem wanneer het voertuig remt. Het elektrische aandrijfsysteem omvat de motor, het transmissiemechanisme, de motorcontroller en andere componenten. De technische parameters van het elektrische aandrijfsysteem omvatten voornamelijk vermogen, koppel, snelheid, spanning, overbrengingsverhouding, voedingscapaciteit, uitgangsvermogen, spanning, stroom, enz.
1) Motorcontroller
Ook wel omvormer genoemd, zet de gelijkstroom van de accu om in wisselstroom. Kerncomponenten:
◎ IGBT: vermogenselektronische schakelaar. Principe: via de controller wordt de IGBT-brugarm aangestuurd om een bepaalde frequentie te sluiten en de sequentieschakelaar te bedienen om driefasige wisselstroom te genereren. Door de vermogenselektronische schakelaar te laten sluiten, kan de wisselspanning worden omgezet. Vervolgens wordt de wisselspanning gegenereerd door de duty cycle te regelen.
◎ Filmcapaciteit: filterfunctie; stroomsensor: detecteren van de stroom van de driefasige wikkeling.
2) Besturings- en stuurcircuit: computerbesturingskaart, aansturing IGBT
De rol van de motorcontroller is om gelijkstroom (DC) naar wisselstroom (AC) om te zetten, elk signaal te ontvangen en het bijbehorende vermogen en koppel af te geven. Kerncomponenten: elektronische vermogensschakelaar, filmcondensator, stroomsensor, aanstuurcircuit om verschillende schakelaars te openen, stromen in verschillende richtingen te vormen en wisselspanning te genereren. We kunnen de sinusvormige wisselstroom dus in rechthoeken verdelen. De oppervlakte van de rechthoeken wordt omgezet in een spanning met dezelfde hoogte. De x-as regelt de lengte door de duty cycle te regelen en realiseert uiteindelijk de equivalente omzetting van de oppervlakte. Op deze manier kan het gelijkstroomvermogen worden aangestuurd om de IGBT-brugarm bij een bepaalde frequentie te sluiten en via de controller de sequentie te schakelen om driefasige wisselstroom te genereren.
Op dit moment zijn de belangrijkste componenten van het aandrijfcircuit afhankelijk van import: condensatoren, IGBT/MOSFET-schakelbuizen, DSP, elektronische chips en geïntegreerde schakelingen, die onafhankelijk van elkaar kunnen worden geproduceerd, maar een geringe capaciteit hebben; speciale schakelingen, sensoren, connectoren, die onafhankelijk van elkaar kunnen worden geproduceerd: voedingen, diodes, inductoren, meerlaagse printplaten, geïsoleerde draden, radiatoren.
3) Motor: driefasenwisselstroom omzetten in machines
◎ Structuur: voor- en achterdeksels, schalen, assen en lagers
◎ Magnetisch circuit: stator kern, rotor kern
◎ Circuit: statorwikkeling, rotorgeleider
4) Zendapparaat
De versnellingsbak of reductiekast zet het door de motor afgegeven koppel om in de snelheid en het koppel die het hele voertuig nodig heeft.
Type aandrijfmotor
De aandrijfmotoren worden onderverdeeld in de volgende vier categorieën. Momenteel zijn AC-inductiemotoren en synchrone permanente magneetmotoren de meest voorkomende typen elektrische voertuigen met nieuwe energie. Daarom richten we ons op de technologie van AC-inductiemotoren en synchrone permanente magneetmotoren.
| DC-motor | AC-inductiemotor | Permanente magneet synchrone motor | Geschakelde reluctantiemotor | |
| Voordeel | Lagere kosten, lage eisen aan het besturingssysteem | Lage kosten, brede vermogensdekking, ontwikkelde regeltechnologie, hoge betrouwbaarheid | Hoge vermogensdichtheid, hoge efficiëntie, klein formaat | Eenvoudige structuur, lage eisen aan het besturingssysteem |
| Nadeel | Hoge onderhoudsvereisten, lage snelheid, laag koppel, korte levensduur | Klein efficiënt gebiedLage vermogensdichtheid | Hoge kosten Slechte aanpassing aan het milieu | Grote koppelfluctuatie, hoog werkgeluid |
| Sollicitatie | Klein of mini elektrisch voertuig met lage snelheid | Elektrische bedrijfswagens en personenauto's | Elektrische bedrijfswagens en personenauto's | Mengsel-krachtvoertuig |
1) AC-inductie-asynchrone motor
Het werkingsprincipe van een asynchrone wisselstroominductiemotor is dat de wikkeling door de statorsleuf en de rotor loopt: deze is gestapeld met dunne stalen platen met een hoge magnetische geleidbaarheid. De driefasenstroom stroomt door de wikkeling. Volgens de wet van Faraday over elektromagnetische inductie wordt een roterend magnetisch veld gegenereerd, waardoor de rotor roteert. De drie spoelen van de stator zijn verbonden met een interval van 120 graden, en de stroomvoerende geleider genereert magnetische velden eromheen. Wanneer de driefasenstroomvoorziening op deze speciale opstelling wordt aangesloten, zullen de magnetische velden in verschillende richtingen veranderen met de verandering van de wisselstroom op een specifiek tijdstip, waardoor een magnetisch veld met een uniforme rotatie-intensiteit ontstaat. De rotatiesnelheid van het magnetische veld wordt synchrone snelheid genoemd. Stel dat er een gesloten geleider in is geplaatst, volgens de wet van Faraday, omdat het magnetische veld variabel is, zal de lus de elektromotorische kracht detecteren, die stroom in de lus zal genereren. Deze situatie is vergelijkbaar met de stroomvoerende lus in het magnetische veld, die een elektromagnetische kracht op de lus uitoefent, en Huan Jiang begint te roteren. Met behulp van iets dat lijkt op een kooianker, genereert een driefasenwisselstroom een roterend magnetisch veld door de stator. De stroom wordt geïnduceerd in de kooiankerstang, kortgesloten door de eindring, waardoor de rotor begint te roteren. Daarom wordt de motor een inductiemotor genoemd. Met behulp van elektromagnetische inductie, in plaats van rechtstreeks met de rotor verbonden te zijn om elektriciteit te induceren, worden isolerende ijzerkernvlokken in de rotor aangebracht, zodat het kleine ijzer zorgt voor minimaal wervelstroomverlies.
2) AC-synchrone motor
De rotor van een synchrone motor verschilt van die van een asynchrone motor. De permanente magneet is op de rotor gemonteerd, die kan worden onderverdeeld in een opbouw- en een ingebed type. De rotor is gemaakt van siliciumstaalplaat en de permanente magneet is ingebed. De stator is ook verbonden met een wisselstroom met een faseverschil van 120°, wat de grootte en fase van de sinusgolfwisselstroom regelt. Hierdoor is het magnetische veld dat door de stator wordt gegenereerd tegengesteld aan dat van de rotor en roteert het magnetische veld. Op deze manier wordt de stator aangetrokken door een magneet en roteert met de rotor mee. Cyclus na cyclus wordt gegenereerd door stator- en rotorabsorptie.
Conclusie: De motoraandrijving voor elektrische voertuigen is in principe mainstream geworden, maar is niet uniek, maar divers. Elk motoraandrijfsysteem heeft zijn eigen uitgebreide index. Elk systeem wordt toegepast in de bestaande aandrijving van elektrische voertuigen. De meeste zijn asynchrone motoren en synchrone motoren met permanente magneten, terwijl sommige reluctantiemotoren proberen te schakelen. Het is belangrijk om te benadrukken dat motoraandrijvingen vermogenselektronica, micro-elektronica, digitale technologie, automatische regeltechnologie, materiaalkunde en andere disciplines integreren om de uitgebreide toepassings- en ontwikkelingsperspectieven van meerdere disciplines te weerspiegelen. Het is een sterke concurrent op het gebied van motoren voor elektrische voertuigen. Om een plaats te veroveren in de elektrische voertuigen van de toekomst, moeten alle soorten motoren niet alleen de motorstructuur optimaliseren, maar ook voortdurend de intelligente en digitale aspecten van het besturingssysteem verkennen.
Plaatsingstijd: 30-01-2023
