De structuur en het ontwerp van een puur elektrisch voertuig verschillen van die van een traditioneel voertuig met verbrandingsmotor. Het is ook een complexe systeemtechniek. Het moet energiebatterijtechnologie, motoraandrijftechnologie, autotechnologie en moderne besturingstheorie integreren om een optimaal besturingsproces te bereiken. In het ontwikkelingsplan voor wetenschap en technologie op het gebied 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 technologietransformatiestrategie van "puur elektrische aandrijving", dat wil zeggen het onderzoek naar de aandrijfmotor en zijn besturingssysteem, de accu en het managementsysteem ervan, en het controlesysteem van de aandrijflijn. Elke grote fabrikant formuleert zijn eigen bedrijfsontwikkelingsstrategie volgens de nationale ontwikkelingsstrategie.
De auteur zet de belangrijkste technologieën uiteen in het ontwikkelingsproces van een nieuwe energie-aandrijflijn, en biedt daarmee een theoretische basis en referentie voor het ontwerp, het testen 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 Belangrijkste schakels in de ontwikkeling van aandrijflijnen
Momenteel omvatten de belangrijkste kerntechnologieën van de aandrijflijn van puur elektrische voertuigen de volgende vier categorieën:
Figuur 2 De kerntechnologieën van de aandrijflijn
De definitie van een aandrijfmotorsysteem
Afhankelijk van de status van de batterij van het voertuig en de vereisten van het voertuigvermogen, zet deze de elektrische energie die door het ingebouwde energieopslagapparaat voor energieopwekking wordt gegenereerd, om in mechanische energie, en wordt de energie via het zendapparaat naar de aandrijfwielen overgedragen, en onderdelen van de mechanische energie van het voertuig wordt omgezet in elektrische energie en teruggevoerd naar het energieopslagapparaat wanneer het voertuig remt. Het elektrische aandrijfsysteem omvat motor, transmissiemechanisme, motorcontroller en andere componenten. Het ontwerp van de technische parameters van het aandrijfsysteem voor elektrische energie omvat voornamelijk vermogen, koppel, snelheid, spanning, transmissieverhouding van reductie, voedingscapaciteit, uitgangsvermogen, spanning, stroom, enz.
1) Motorcontroller
Ook wel omvormer genoemd, deze verandert de gelijkstroominvoer van het accupakket in wisselstroom. Kerncomponenten:
◎ IGBT: elektronische vermogensschakelaar, principe: via de controller bestuurt u de IGBT-brugarm om een bepaalde frequentie en volgordeschakelaar te sluiten om driefasige wisselstroom te genereren. Door de vermogenselektronische schakelaar te sluiten, kan de wisselspanning worden omgezet. Vervolgens wordt de wisselspanning gegenereerd door de duty-cycle te regelen.
◎ Filmcapaciteit: filterfunctie; huidige sensor: detecteren van de stroom van driefasige wikkeling.
2) Besturings- en aandrijfcircuit: computerbesturingskaart, aandrijvende IGBT
De rol van de motorcontroller is om DC naar AC om te zetten, elk signaal te ontvangen en het bijbehorende vermogen en koppel uit te voeren. Kerncomponenten: elektronische vermogensschakelaar, filmcondensator, stroomsensor, stuurcircuit om verschillende schakelaars te openen, stromen in verschillende richtingen te vormen en wisselspanning te genereren. Daarom kunnen we de sinusoïdale wisselstroom in rechthoeken verdelen. De oppervlakte van de rechthoeken wordt omgezet in een spanning met dezelfde hoogte. De x-as realiseert de lengtecontrole door de duty-cycle te regelen, en realiseert uiteindelijk de equivalente conversie van het gebied. Op deze manier kan het gelijkstroomvermogen worden geregeld om de IGBT-brugarm op een bepaalde frequentie te sluiten en de volgorde door de controller te schakelen om driefasige wisselstroom te genereren.
Momenteel zijn de belangrijkste componenten van het aandrijfcircuit afhankelijk van import: condensatoren, IGBT/MOSFET-schakelbuizen, DSP, elektronische chips en geïntegreerde schakelingen, die onafhankelijk kunnen worden geproduceerd maar een zwakke capaciteit hebben: speciale circuits, sensoren, connectoren, die kunnen worden onafhankelijk geproduceerd: voedingen, diodes, inductoren, meerlaagse printplaten, geïsoleerde draden, radiatoren.
3) Motor: zet driefasige wisselstroom om in machines
◎ Structuur: voor- en achtereindafdekkingen, schalen, assen en lagers
◎ Magnetisch circuit: statorkern, rotorkern
◎ Circuit: statorwikkeling, rotorgeleider
4) Zendapparaat
De versnellingsbak of het reductiemiddel transformeert de koppelsnelheid die door de motor wordt afgegeven in de snelheid en het koppel die door het hele voertuig worden vereist.
Type aandrijfmotor
De aandrijfmotoren zijn onderverdeeld in de volgende vier categorieën. Momenteel zijn AC-inductiemotoren en synchrone motoren met permanente magneten de meest voorkomende typen elektrische voertuigen op nieuwe energie. Daarom concentreren we ons op de technologie van AC-inductiemotor en synchrone motor met permanente magneet.
| Gelijkstroommotor | AC-inductiemotor | Synchrone motor met permanente magneet | Geschakelde weerstandsmotor | |
| Voordeel | Lagere kosten, lage eisen aan het besturingssysteem | Lage kosten, brede stroomdekking, ontwikkelde besturingstechnologie, hoge betrouwbaarheid | Hoge vermogensdichtheid, hoog rendement, klein formaat | Eenvoudige structuur, lage eisen aan het besturingssysteem |
| Nadeel | Hoge onderhoudseisen, lage snelheid, laag koppel, korte levensduur | Klein efficiënt gebied Lage vermogensdichtheid | Hoge kosten Slecht aanpassingsvermogen aan de omgeving | Grote draaimomentschommelingenHoog werkgeluid |
| Sollicitatie | Klein of mini elektrisch voertuig met lage snelheid | Elektrische bedrijfsauto's en personenauto's | Elektrische bedrijfsauto's en personenauto's | Voertuig met mengselkracht |
1) AC-inductie asynchrone motor
Het werkingsprincipe van een inductieve asynchrone AC-motor is dat de wikkeling door de statorsleuf en de rotor gaat: deze is gestapeld door dunne staalplaten met een hoge magnetische geleidbaarheid. De driefasige elektriciteit gaat door de wikkeling. Volgens de elektromagnetische inductiewet van Faraday zal er een roterend magnetisch veld worden gegenereerd, wat de reden is waarom de rotor draait. De drie spoelen van de stator zijn verbonden met een interval van 120 graden en de stroomvoerende geleider genereert magnetische velden eromheen. Wanneer de driefasige voeding wordt toegepast op deze speciale opstelling, zullen de magnetische velden in verschillende richtingen veranderen als de wisselstroom op een bepaald tijdstip verandert, waardoor een magnetisch veld met een uniforme roterende intensiteit wordt gegenereerd. De rotatiesnelheid van het magnetische veld wordt synchrone snelheid genoemd. Stel dat er een gesloten geleider in wordt geplaatst, volgens de wet van Faraday, omdat het magnetische veld variabel is. De lus zal de elektromotorische kracht waarnemen, die stroom in de lus zal genereren. Deze situatie is net als de stroomvoerende lus in het magnetische veld, die elektromagnetische kracht op de lus genereert, en Huan Jiang begint te draaien. Met behulp van iets dat lijkt op een eekhoornkooi, zal een driefasige wisselstroom een roterend magnetisch veld door de stator produceren, en de stroom zal worden geïnduceerd in de staaf van de eekhoornkooi, kortgesloten door de eindring, zodat de rotor begint te draaien, wat is waarom de motor een inductiemotor wordt genoemd. Met behulp van elektromagnetische inductie in plaats van direct verbonden met de rotor om elektriciteit op te wekken, worden isolerende ijzeren kernvlokken in de rotor gevuld, zodat het kleine formaat ijzer voor een minimaal wervelstroomverlies zorgt.
2) AC-synchrone motor
De rotor van een synchrone motor verschilt van die van een asynchrone motor. De permanente magneet is geïnstalleerd op de rotor, die kan worden onderverdeeld in opbouwtype en 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, die de grootte en fase van de sinusvormige wisselstroom regelt, zodat het door de stator gegenereerde magnetische veld tegengesteld is aan dat gegenereerd door de rotor, en het magnetische veld veld draait. Op deze manier wordt de stator aangetrokken door een magneet en draait hij mee met de rotor. 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 gediversifieerd. Elk motoraandrijfsysteem heeft zijn eigen uitgebreide index. Elk systeem wordt toegepast in de bestaande elektrische voertuigaandrijving. De meeste daarvan zijn asynchrone motoren en synchrone motoren met permanente magneten, terwijl sommige weerstandsmotoren proberen te schakelen. Het is de moeite waard erop te wijzen dat motoraandrijving vermogenselektronicatechnologie, micro-elektronicatechnologie, digitale technologie, automatische besturingstechnologie, materiaalkunde en andere disciplines integreert om de uitgebreide toepassings- en ontwikkelingsvooruitzichten van meerdere disciplines te weerspiegelen. Het is een sterke concurrent op het gebied van elektrische voertuigmotoren. Om een plaats te kunnen innemen in de elektrische voertuigen van de toekomst moeten allerlei soorten motoren niet alleen de motorstructuur optimaliseren, maar ook voortdurend de intelligente en digitale aspecten van het besturingssysteem verkennen.
Posttijd: 30 januari 2023
