Menneskets sameksistens med miljøet og den bæredygtige udvikling af den globale økonomi gør folk ivrige efter at søge efter et lavemissions- og ressourceeffektivt transportmiddel, og brugen af elektriske køretøjer er uden tvivl en lovende løsning.
Moderne elektriske køretøjer er omfattende produkter, der integrerer forskellige højteknologiske teknologier såsom elektricitet, elektronik, mekanisk styring, materialevidenskab og kemisk teknologi.Den samlede driftsydelse, økonomi osv. afhænger først og fremmest af batterisystemet og motorens styresystem.Et elektrisk køretøjs motordrevsystem består generelt af fire hoveddele, nemlig controlleren.Effektomformere, motorer og sensorer.På nuværende tidspunkt omfatter de motorer, der anvendes i elektriske køretøjer, generelt jævnstrømsmotorer, induktionsmotorer, tændte reluktansmotorer og børsteløse permanentmagneter.
1. Grundlæggende krav til elektriske køretøjer til elektriske motorer
Driften af elektriske køretøjer er, i modsætning til generelle industrielle applikationer, meget kompleks.Derfor er kravene til drivsystemet meget høje.
1.1 Motorer til elektriske køretøjer bør have karakteristika for stor øjeblikkelig effekt, stærk overbelastningskapacitet, overbelastningskoefficient på 3 til 4), god accelerationsydelse og lang levetid.
1.2 Motorer til elektriske køretøjer bør have en bred vifte af hastighedsregulering, herunder konstant drejningsmomentområde og konstant effektområde.I området med konstant drejningsmoment kræves et højt drejningsmoment ved lav hastighed for at opfylde kravene til start og klatring;i området med konstant effekt kræves høj hastighed, når der kræves lavt drejningsmoment for at opfylde kravene til højhastighedskørsel på flad vej.Kræve.
1.3 Elmotoren til elektriske køretøjer skal kunne realisere regenerativ bremsning, når køretøjet decelererer, genvinde og tilbageføre energi til batteriet, således at det elektriske køretøj har den bedste energiudnyttelsesgrad, som ikke kan opnås i køretøjet med forbrændingsmotor. .
1.4 Elmotoren til elektriske køretøjer bør have høj effektivitet i hele driftsområdet for at forbedre sejlrækkevidden for en ladning.
Derudover kræves det også, at elmotoren til elektriske køretøjer har god pålidelighed, kan arbejde i lang tid i et barsk miljø, har en enkel struktur og er egnet til masseproduktion, har lav støj under drift, er nem at bruge og vedligeholde, og er billigt.
2 typer og kontrolmetoder for elektriske motorer til elektriske køretøjer
2.1 DC
Motorer De vigtigste fordele ved børstede DC-motorer er enkel styring og moden teknologi.Den har fremragende kontrolegenskaber, som ikke kan matches af AC-motorer.I de tidligt udviklede elektriske køretøjer bruges jævnstrømsmotorer for det meste, og selv nu drives nogle elektriske køretøjer stadig af jævnstrømsmotorer.Men grundet tilstedeværelsen af børster og mekaniske kommutatorer begrænser det ikke kun den yderligere forbedring af motorens overbelastningskapacitet og hastighed, men kræver også hyppig vedligeholdelse og udskiftning af børster og kommutatorer, hvis den kører i længere tid.Da tabet eksisterer på rotoren, er det desuden vanskeligt at sprede varme, hvilket begrænser den yderligere forbedring af motorens drejningsmoment-til-masseforhold.I lyset af ovennævnte fejl ved jævnstrømsmotorer anvendes jævnstrømsmotorer som udgangspunkt ikke i nyudviklede elektriske køretøjer.
2.2 AC trefaset induktionsmotor
2.2.1 Grundlæggende ydeevne af AC trefaset induktionsmotor
AC trefasede induktionsmotorer er de mest udbredte motorer.Statoren og rotoren er lamineret med siliciumstålplader, og der er ingen slæberinge, kommutatorer og andre komponenter, der er i kontakt med hinanden mellem statorerne.Enkel struktur, pålidelig drift og holdbar.Strømdækningen af AC-induktionsmotoren er meget bred, og hastigheden når 12000 ~ 15000r/min.Der kan anvendes luftkøling eller væskekøling med en høj grad af kølefrihed.Den har god tilpasningsevne til miljøet og kan realisere regenerativ feedback-bremsning.Sammenlignet med den samme effekt DC-motor er effektiviteten højere, kvaliteten er reduceret med omkring halvdelen, prisen er billig, og vedligeholdelsen er bekvem.
2.2.2 Kontrolsystemet
af AC-induktionsmotoren Fordi AC-trefase-induktionsmotoren ikke direkte kan bruge den DC-strøm, der leveres af batteriet, og AC-trefase-induktionsmotoren har ikke-lineære udgangskarakteristika.Derfor er det i et elektrisk køretøj, der anvender en AC trefaset induktionsmotor, nødvendigt at bruge effekthalvlederenheden i inverteren til at konvertere jævnstrømmen til en vekselstrøm, hvis frekvens og amplitude kan justeres for at realisere styringen af AC. trefaset motor.Der er hovedsageligt v/f-kontrolmetode og slipfrekvenskontrolmetode.
Ved hjælp af vektorkontrolmetoden styres frekvensen af vekselstrømmen af excitationsviklingen af AC trefaset induktionsmotor og terminaljusteringen af input AC trefaset induktionsmotor, den magnetiske flux og drejningsmoment af det roterende magnetfelt af AC trefasede induktionsmotoren styres, og ændringen af AC trefasede induktionsmotoren realiseres.Hastigheden og udgangsmomentet kan opfylde kravene til belastningsændringskarakteristika og kan opnå den højeste effektivitet, så AC-trefaset induktionsmotor kan bruges i vid udstrækning i elektriske køretøjer.
2.2.3 Mangler ved
AC trefaset induktionsmotor Strømforbruget for AC trefaset induktionsmotor er stort, og rotoren er let at varme op.Det er nødvendigt at sikre afkøling af AC trefaset induktionsmotor under højhastighedsdrift, ellers vil motoren blive beskadiget.Effektfaktoren for AC-trefase-induktionsmotoren er lav, så indgangseffektfaktoren for frekvenskonverterings- og spændingskonverteringsenheden også er lav, så det er nødvendigt at bruge en frekvenskonverterings- og spændingskonverteringsenhed med stor kapacitet.Omkostningerne ved styresystemet til AC-trefase-induktionsmotoren er meget højere end for AC-trefase-induktionsmotoren selv, hvilket øger omkostningerne ved det elektriske køretøj.Derudover er hastighedsreguleringen af AC trefaset induktionsmotor også dårlig.
2.3 Permanent magnet børsteløs DC-motor
2.3.1 Grundlæggende ydeevne af børsteløs jævnstrømsmotor med permanent magnet
Permanent magnet børsteløs DC-motor er en højtydende motor.Dens største egenskab er, at den har de ydre egenskaber som en jævnstrømsmotor uden en mekanisk kontaktstruktur bestående af børster.Derudover vedtager den permanent magnetrotor, og der er intet excitationstab: den opvarmede ankervikling er installeret på den ydre stator, som er let at sprede varme.Derfor har den børsteløse jævnstrømsmotor med permanent magnet ingen kommuteringsgnister, ingen radiointerferens, lang levetid og pålidelig drift., nem vedligeholdelse.Derudover er dens hastighed ikke begrænset af mekanisk kommutering, og hvis der anvendes luftlejer eller magnetiske ophængslejer, kan den køre med op til flere hundrede tusinde omdrejninger i minuttet.Sammenlignet med det børsteløse DC-motorsystem med permanent magnet har det højere energitæthed og højere effektivitet og har en god anvendelsesmuligheder i elektriske køretøjer.
2.3.2 Styresystemet for den børsteløse jævnstrømsmotor med permanent magnet
typisk permanent magnet børsteløs jævnstrømsmotor er et kvasi-afkoblende vektorkontrolsystem.Da den permanente magnet kun kan generere et magnetfelt med fast amplitude, er det børsteløse DC-motorsystem med permanent magnet meget vigtigt.Den er velegnet til at køre i området med konstant drejningsmoment, generelt ved at bruge strømhysteresekontrol eller strømfeedback type SPWM-metode for at fuldføre.For yderligere at udvide hastigheden kan den børsteløse jævnstrømsmotor med permanent magnet også bruge feltsvækkelseskontrol.Essensen af feltsvækkelseskontrol er at fremføre fasevinklen af fasestrømmen for at tilvejebringe et direkte-akse afmagnetiseringspotentiale for at svække fluxforbindelsen i statorviklingen.
2.3.3 Utilstrækkelighed af
Permanent magnet børsteløs jævnstrømsmotor Den børsteløse jævnstrømsmotor med permanent magnet er påvirket og begrænset af processen med permanent magnetmateriale, hvilket gør effektområdet for den børsteløse jævnstrømsmotor med permanent magnet lille, og den maksimale effekt er kun snesevis af kilowatt.Når permanentmagnetmaterialet udsættes for vibrationer, høj temperatur og overbelastningsstrøm, kan dets magnetiske permeabilitet falde eller afmagnetisere, hvilket vil reducere ydeevnen af permanentmagnetmotoren og endda beskadige motoren i alvorlige tilfælde.Overbelastning forekommer ikke.I konstant strømtilstand er den børsteløse jævnstrømsmotor med permanent magnet kompliceret at betjene og kræver et komplekst kontrolsystem, hvilket gør drivsystemet til den børsteløse jævnstrømsmotor med permanent magnet meget dyrt.
2.4 Switchet reluktansmotor
2.4.1 Grundlæggende ydeevne af switchet reluktansmotor
Den omkoblede reluktansmotor er en ny type motor.Systemet har mange åbenlyse funktioner: dets struktur er enklere end nogen anden motor, og der er ingen slæberinge, viklinger og permanente magneter på motorens rotor, men kun på statoren.Der er en simpel koncentreret vikling, enderne af viklingen er korte, og der er ingen interphase jumper, som er nem at vedligeholde og reparere.Derfor er pålideligheden god, og hastigheden kan nå op på 15000 r/min.Effektiviteten kan nå 85% til 93%, hvilket er højere end AC-induktionsmotorer.Tabet er hovedsageligt i statoren, og motoren er let at køle;rotoren er en permanent magnet, som har et bredt hastighedsreguleringsområde og fleksibel styring, som er let at opnå forskellige specielle krav til drejningsmoment-hastighedskarakteristika, og opretholder høj effektivitet i et bredt område.Det er mere velegnet til elbilers kraftydelseskrav.
2.4.2 Skiftet reluktansmotorstyringssystem
Switched reluktansmotor har en høj grad af ikke-lineære egenskaber, derfor er dens drivsystem mere komplekst.Dens kontrolsystem inkluderer en strømomformer.
en.Excitationsviklingen af strømomformerens switchede reluktansmotor, uanset fremadgående strøm eller omvendt strøm, forbliver drejningsmomentretningen uændret, og perioden kommuteres.Hver fase behøver kun et strømafbryderrør med en mindre kapacitet, og strømomformerkredsløbet er relativt enkelt, ingen direkte fejl, god pålidelighed, let at implementere blød start og fire-kvadrant drift af systemet og stærk regenerativ bremseevne .Omkostningerne er lavere end vekselretterstyringssystemet til AC trefaset induktionsmotor.
b.Controller
Controlleren består af mikroprocessorer, digitale logiske kredsløb og andre komponenter.I henhold til kommandoen input fra føreren analyserer og behandler mikroprocessoren motorens rotorposition, der er ført tilbage af positionsdetektoren og strømdetektoren på samme tid, og træffer beslutninger på et øjeblik og udsteder en række udførelseskommandoer til styre den koblede reluktansmotor.Tilpas til driften af elektriske køretøjer under forskellige forhold.Styringens ydeevne og fleksibiliteten i justeringen afhænger af ydeevnesamarbejdet mellem mikroprocessorens software og hardware.
c.Positionsdetektor
Switchede reluktansmotorer kræver højpræcisionspositionsdetektorer for at forsyne styresystemet med signaler om ændringer i motorrotorens position, hastighed og strøm og kræver en højere koblingsfrekvens for at reducere støjen fra den switchede reluktansmotor.
2.4.3 Mangler ved switchede reluktansmotorer
Styresystemet for den koblede reluktansmotor er lidt mere kompliceret end andre motorers styresystemer.Positionsdetektoren er nøglekomponenten i den koblede reluktansmotor, og dens ydeevne har en vigtig indflydelse på styringen af den koblede reluktansmotor.Da den switchede reluktansmotor er en dobbelt fremtrædende struktur, er der uundgåeligt drejningsmomentudsving, og støj er den største ulempe ved den switchede reluktansmotor.Imidlertid har forskning i de senere år vist, at støjen fra den omkoblede reluktansmotor kan undertrykkes fuldstændigt ved at anvende fornuftig design, fremstilling og kontrolteknologi.
På grund af den store udsving i udgangsdrejningsmomentet fra den omkoblede reluktansmotor og den store udsving i DC-strømmen af strømkonverteren skal der desuden installeres en stor filterkondensator på DC-bussen.Biler har vedtaget forskellige elektriske motorer i forskellige historiske perioder ved at bruge DC-motoren med den bedste kontrolydelse og lavere omkostninger.Med den kontinuerlige udvikling af motorteknologi, maskinfremstillingsteknologi, kraftelektronikteknologi og automatisk kontrolteknologi, AC-motorer.Permanent magnet børsteløse DC-motorer og switchede reluktansmotorer viser overlegen ydeevne i forhold til DC-motorer, og disse motorer erstatter gradvist DC-motorer i elektriske køretøjer.Tabel 1 sammenligner den grundlæggende ydeevne af forskellige elektriske motorer, der anvendes i moderne elektriske køretøjer.På nuværende tidspunkt er omkostningerne ved vekselstrømsmotorer, permanentmagnetmotorer, switchede reluktansmotorer og deres styreenheder stadig relativt høje.Efter masseproduktion vil priserne på disse motorer og enhedskontrolenheder falde hurtigt, hvilket vil opfylde kravene til økonomiske fordele og gøre prisen på elektriske køretøjer reduceret.
Indlægstid: 24-03-2022