Täyssähköajoneuvon rakenne ja suunnittelu eroavat perinteisen polttomoottorikäyttöisen ajoneuvon rakenteesta ja suunnittelusta. Se on myös monimutkainen järjestelmäsuunnittelu. Sen on integroitava tehoakkuteknologia, moottorikäyttöteknologia, autoteknologia ja moderni ohjausteoria optimaalisen ohjausprosessin saavuttamiseksi. Sähköajoneuvojen tieteen ja teknologian kehityssuunnitelmassa maa noudattaa edelleen "kolme pystysuoraa ja kolme vaakasuoraa" T&K-asettelua ja korostaa edelleen "kolmen vaakasuoran" yhteisten avainteknologioiden tutkimusta "puhtaan sähkökäytön" teknologiamuutosstrategian mukaisesti, eli tutkimusta käyttömoottorista ja sen ohjausjärjestelmästä, tehoakusta ja sen hallintajärjestelmästä sekä voimansiirron ohjausjärjestelmästä. Jokainen suuri valmistaja laatii oman liiketoiminnan kehitysstrategiansa kansallisen kehitysstrategian mukaisesti.
Kirjoittaja erittelee uuden energialähteen kehitysprosessin keskeiset teknologiat ja tarjoaa teoreettisen perustan ja viitteet voimansiirron suunnittelulle, testaukselle ja tuotannolle. Suunnitelma on jaettu kolmeen lukuun, joissa analysoidaan täyssähköajoneuvojen voimansiirron keskeisiä sähkökäyttöteknologioita. Tänään esittelemme ensin sähkökäyttöteknologioiden periaatteen ja luokittelun.
Kuva 1 Voimansiirron kehityksen keskeiset linkit
Tällä hetkellä puhtaasti sähköajoneuvojen voimansiirron ydinteknologiat sisältävät seuraavat neljä luokkaa:
Kuva 2 Voimansiirron keskeiset avainteknologiat
Käyttömoottorijärjestelmän määritelmä
Ajoneuvon akun tilan ja ajoneuvon tehovaatimusten mukaan se muuntaa ajoneuvon sisäisen energian varastointilaitteen tuottaman sähköenergian mekaaniseksi energiaksi, joka siirtyy vetäville pyörille lähetinlaitteen kautta. Osa ajoneuvon mekaanisesta energiasta muunnetaan sähköenergiaksi ja syötetään takaisin energian varastointilaitteeseen, kun ajoneuvo jarruttaa. Sähköinen käyttöjärjestelmä sisältää moottorin, voimansiirtomekanismin, moottorinohjaimen ja muita komponentteja. Sähköisen käyttöjärjestelmän teknisten parametrien suunnitteluun kuuluvat pääasiassa teho, vääntömomentti, nopeus, jännite, alennusvaihteiston välityssuhde, virtalähteen kapasitanssi, lähtöteho, jännite, virta jne.
1) Moottorin ohjain
Sitä kutsutaan myös invertteriksi, ja se muuttaa akkuyksikön tasavirran vaihtovirraksi. Keskeiset komponentit:
◎ IGBT: tehoelektroniikkakytkin, periaate: ohjaimen avulla ohjataan IGBT-sillan vartta sulkemaan tietty taajuus ja kytketään sekvenssiin kolmivaiheisen vaihtovirran tuottamiseksi. Ohjaamalla tehoelektroniikkakytkin sulkeutumaan vaihtojännite voidaan muuntaa. Sitten vaihtojännite generoidaan ohjaamalla käyttösuhdetta.
◎ Kalvokapasitanssi: suodatustoiminto; virta-anturi: kolmivaiheisen käämityksen virran havaitseminen.
2) Ohjaus- ja käyttöpiiri: tietokoneen ohjauskortti, IGBT-transistori
Moottorinohjaimen tehtävänä on muuntaa tasavirta vaihtovirraksi, vastaanottaa kukin signaali ja tuottaa vastaava teho ja vääntömomentti. Keskeiset komponentit: tehoelektroniikkakytkin, kalvokondensaattori, virta-anturi, ohjauspiiri eri kytkimien avaamiseksi, virtojen muodostamiseksi eri suuntiin ja vaihtojännitteen tuottamiseksi. Siksi voimme jakaa sinimuotoisen vaihtovirran suorakulmioihin. Suorakulmioiden pinta-ala muunnetaan saman korkuiseksi jännitteeksi. X-akseli toteuttaa pituuden säädön ohjaamalla käyttösuhdetta ja lopuksi toteuttaa vastaavan pinta-alan muunnoksen. Tällä tavoin tasavirtaa voidaan ohjata sulkemaan IGBT-sillan varsi tietyllä taajuudella ja kytkeä ohjain järjestyksen mukaan kolmivaiheisen vaihtovirran tuottamiseksi.
Tällä hetkellä käyttöpiirin keskeiset komponentit ovat tuontituotteita: kondensaattorit, IGBT/MOSFET-kytkinputket, DSP, elektroniset sirut ja integroidut piirit, jotka voidaan valmistaa itsenäisesti, mutta joiden kapasiteetti on heikko; erikoispiirit, anturit, liittimet, jotka voidaan valmistaa itsenäisesti; virtalähteet, diodit, induktorit, monikerrospiirilevyt, eristetyt johdot, säteilijät.
3) Moottori: muuntaa kolmivaiheisen vaihtovirran koneeksi
◎ Rakenne: etu- ja takapäätykannet, kuoret, akselit ja laakerit
◎ Magneettinen piiri: staattorin ydin, roottorin ydin
◎ Piiri: staattorikäämitys, roottorin johdin
4) Lähetinlaite
Vaihteisto tai alennusvaihde muuntaa moottorin tuottaman vääntömomentin ja nopeuden koko ajoneuvon vaatimaksi nopeudeksi ja vääntömomentiksi.
Käyttömoottorin tyyppi
Käyttömoottorit jaetaan seuraaviin neljään luokkaan. Tällä hetkellä AC-induktiomoottorit ja kestomagneettisynkronimoottorit ovat yleisimpiä uuden energian sähköajoneuvojen tyyppejä. Siksi keskitymme AC-induktiomoottorien ja kestomagneettisynkronimoottorien teknologiaan.
| DC-moottori | AC-induktiomoottori | Pysyvä magneettinen synkronimoottori | Kytketty reluktanssimoottori | |
| Etu | Alhaisemmat kustannukset, alhaiset ohjausjärjestelmän vaatimukset | Alhaiset kustannukset, laaja tehoalue, kehittynyt ohjaustekniikka, korkea luotettavuus | Suuri tehotiheys, korkea hyötysuhde, pieni koko | Yksinkertainen rakenne, ohjausjärjestelmän alhaiset vaatimukset |
| Haittapuoli | Korkeat huoltovaatimukset, alhainen nopeus, alhainen vääntömomentti, lyhyt käyttöikä | Pieni tehokas alueMatala tehotiheys | Korkeat kustannukset Huono ympäristösopeutumiskyky | Suuri vääntömomentin vaihtelu |
| Hakemus | Pieni tai minikokoinen hidas sähköajoneuvo | Sähkökäyttöiset yritysajoneuvot ja henkilöautot | Sähkökäyttöiset yritysajoneuvot ja henkilöautot | Seosmoottoriajoneuvo |
1) AC-induktioasynkroninen moottori
AC-induktiomoottorin toimintaperiaate on, että käämi kulkee staattorin uran ja roottorin läpi: se on pinottu ohuista teräslevyistä, joilla on korkea magneettinen johtavuus. Kolmivaiheinen sähkö kulkee käämityksen läpi. Faradayn sähkömagneettisen induktiolain mukaan syntyy pyörivä magneettikenttä, minkä vuoksi roottori pyörii. Staattorin kolme kelaa on kytketty toisiinsa 120 asteen välein, ja virtaa kuljettava johdin tuottaa niiden ympärille magneettikenttiä. Kun kolmivaiheinen virtalähde syötetään tähän erityisjärjestelyyn, magneettikentät muuttuvat eri suuntiin vaihtovirran muuttuessa tiettynä ajankohtana, jolloin syntyy tasainen pyörimisintensiteetti. Magneettikentän pyörimisnopeutta kutsutaan synkroniseksi nopeudeksi. Oletetaan, että suljettu johdin on sijoitettu Faradayn lain mukaan, koska magneettikenttä on muuttuva, silmukka aistii sähkömotorisen voiman, joka tuottaa virtaa silmukkaan. Tämä tilanne on aivan kuten virtaa kuljettava silmukka magneettikentässä, joka tuottaa sähkömagneettisen voiman silmukkaan, ja Huan Jiang alkaa pyöriä. Käyttämällä jotain oravahäkin kaltaista, kolmivaiheinen vaihtovirta tuottaa pyörivän magneettikentän staattorin läpi, ja virta indusoituu oravahäkin sauvaan, joka on oikosulussa päätyrenkaan kanssa, jolloin roottori alkaa pyöriä, minkä vuoksi moottoria kutsutaan induktiomoottoriksi. Sähkömagneettisen induktion avulla roottoriin ei indusoida sähköä suoraan kytkemällä, vaan siihen täytetään eristäviä rautasydämiä, jolloin pieni rauta varmistaa minimaalisen pyörrevirtahäviön.
2) AC-synkronimoottori
Synkronimoottorin roottori eroaa asynkronimoottoreista. Roottoriin on asennettu pysyvä magneetti, joka voidaan jakaa pinta-asennettavaan ja upotettuun tyyppiin. Roottori on valmistettu piiteräslevystä ja pysyvä magneetti on upotettu. Staattoriin on kytketty myös 120 Ω:n vaihe-erolla varustettu vaihtovirta, joka säätää siniaallon vaihtovirran kokoa ja vaihetta. Näin staattorin synnyttämä magneettikenttä on vastakkainen roottorin synnyttämän magneettikentän kanssa ja magneettikenttä pyörii. Tällä tavoin magneetti vetää staattoria puoleensa ja se pyörii roottorin mukana. Staattorin ja roottorin välinen absorptio synnyttää syklin syklin jälkeen.
Johtopäätös: Sähköajoneuvojen moottorikäytöstä on tullut valtavirtaa, mutta se ei ole yksittäinen, vaan monipuolinen. Jokaisella moottorikäytöllä on oma kattava hakemistonsa. Jokaista järjestelmää sovelletaan olemassa olevaan sähköajoneuvojen käyttöön. Useimmat niistä ovat asynkronimoottoreita ja kestomagneettimoottoreita, kun taas jotkut yrittävät kytkentämoottoreita. On syytä huomata, että moottorikäytössä yhdistyvät tehoelektroniikkatekniikka, mikroelektroniikkatekniikka, digitaalitekniikka, automaattiohjaustekniikka, materiaalitiede ja muut tieteenalat, mikä heijastaa useiden tieteenalojen kattavia sovellus- ja kehitysnäkymiä. Se on vahva kilpailija sähköajoneuvojen moottoreissa. Jotta kaikki moottorit pääsisivät tulevaisuuden sähköajoneuvoihin, niiden on paitsi optimoitava moottorin rakenne, myös jatkuvasti tutkittava ohjausjärjestelmän älykkäitä ja digitaalisia puolia.
Julkaisun aika: 30. tammikuuta 2023
