A tisztán elektromos járművek szerkezete és kialakítása eltér a hagyományos belső égésű motorral hajtott járművekétől. Emellett komplex rendszermérnöki feladat. Az optimális szabályozási folyamat elérése érdekében integrálnia kell az akkumulátor-technológiát, a motorhajtás-technológiát, az autóipari technológiát és a modern szabályozáselméletet. Az elektromos járművek tudományának és technológiájának fejlesztési tervében az ország továbbra is a „három függőleges és három vízszintes” K+F elrendezést követi, és a „tisztán elektromos hajtás” technológiai átalakítási stratégiája szerint kiemeli a „három vízszintes” közös kulcstechnológiáinak kutatását, azaz a hajtómotor és vezérlőrendszere, az akkumulátor és vezérlőrendszere, valamint az erőátviteli vezérlőrendszer kutatását. Minden nagyobb gyártó a nemzeti fejlesztési stratégiának megfelelően alakítja ki saját üzletfejlesztési stratégiáját.
A szerző bemutatja az új energiahajtáslánc fejlesztési folyamatában szerepet játszó kulcsfontosságú technológiákat, elméleti alapot és referenciát nyújtva a hajtáslánc tervezéséhez, teszteléséhez és gyártásához. A terv három fejezetre oszlik, amelyek a tisztán elektromos járművek hajtásláncában található elektromos hajtás kulcsfontosságú technológiáit elemzik. Ma először az elektromos hajtástechnológiák elvét és osztályozását mutatjuk be.
1. ábra A hajtáslánc-fejlesztés főbb láncszemei
Jelenleg a tisztán elektromos járművek hajtásláncának főbb technológiái a következő négy kategóriába tartoznak:
2. ábra A hajtáslánc főbb technológiái
A hajtómotoros rendszer meghatározása
A jármű akkumulátorának állapotától és a jármű teljesítményigényétől függően a fedélzeti energiatároló áramfejlesztő berendezés által leadott elektromos energiát mechanikai energiává alakítja, és az energia az adóberendezésen keresztül továbbítódik a hajtókerekekhez, a jármű mechanikai energiájának egy része pedig elektromos energiává alakul, és fékezéskor visszatáplálódik az energiatároló berendezésbe. Az elektromos hajtásrendszer motort, sebességváltó mechanizmust, motorvezérlőt és egyéb alkatrészeket tartalmaz. Az elektromos energiahajtó rendszer műszaki paramétereinek tervezése főként a teljesítményt, nyomatékot, sebességet, feszültséget, reduktor áttételét, tápegység kapacitását, kimeneti teljesítményt, feszültséget, áramerősséget stb. foglalja magában.
1) Motorvezérlő
Inverternek is nevezik, és az akkumulátorcsomag által bevitt egyenáramot váltakozó árammá alakítja. Fő alkotóelemek:
◎ IGBT: teljesítménykapcsoló, alapelve: a vezérlőn keresztül vezérli az IGBT hídkar egy bizonyos frekvencia zárását és a sorrendkapcsolót, hogy háromfázisú váltakozó áramot állítson elő. A teljesítménykapcsoló zárásának vezérlésével a váltakozó feszültség átalakítható. Ezután a kitöltési tényező szabályozásával váltakozó feszültség keletkezik.
◎ Filmkapacitás: szűrőfunkció; áramérzékelő: háromfázisú tekercs áramának érzékelése.
2) Vezérlő és meghajtó áramkör: számítógépes vezérlőpanel, IGBT hajtás
A motorvezérlő szerepe az egyenáram váltakozó árammá alakítása, az egyes jelek vétele, valamint a megfelelő teljesítmény és nyomaték kiadása. Fő alkotóelemek: teljesítményelektronikai kapcsoló, filmkondenzátor, áramérzékelő, vezérlő áramkör különböző kapcsolók nyitásához, különböző irányú áramok kialakításához és váltakozó feszültség előállításához. Ezért a szinuszos váltakozó áramot téglalapokra oszthatjuk. A téglalapok területét azonos magasságú feszültséggé alakítjuk. Az x tengely a kitöltési tényező szabályozásával valósítja meg a hosszszabályozást, és végül a terület egyenértékű átalakítását valósítja meg. Ily módon az egyenáram szabályozható úgy, hogy az IGBT hídkar egy bizonyos frekvencián záródjon, és a vezérlőn keresztül sorrendben kapcsoljon, hogy háromfázisú váltakozó áramot állítson elő.
Jelenleg a meghajtó áramkör kulcsfontosságú elemei importra támaszkodnak: kondenzátorok, IGBT/MOSFET kapcsolócsövek, DSP, elektronikus chipek és integrált áramkörök, amelyek függetlenül gyárthatók, de gyenge kapacitással rendelkeznek; speciális áramkörök, érzékelők, csatlakozók, amelyek függetlenül gyárthatók; tápegységek, diódák, induktivitások, többrétegű áramköri lapok, szigetelt vezetékek, radiátorok.
3) Motor: háromfázisú váltakozó áramot géppé alakít
◎ Szerkezet: első és hátsó végburkolatok, héjak, tengelyek és csapágyak
◎ Mágneses áramkör: állórészmag, rotormag
◎ Áramkör: állórész tekercs, forgórész vezető
4) Átviteli eszköz
A sebességváltó vagy reduktor átalakítja a motor által leadott nyomatékot a teljes jármű által megkövetelt sebességgé és nyomatékká.
A hajtómotor típusa
A hajtómotorokat a következő négy kategóriába sorolják. Jelenleg az AC indukciós motorok és az állandó mágneses szinkronmotorok a leggyakoribb típusok az új energiájú elektromos járművekben. Ezért az AC indukciós motorok és az állandó mágneses szinkronmotorok technológiájára összpontosítunk.
| Egyenáramú motor | AC indukciós motor | Állandó mágneses szinkronmotor | Kapcsolt reluktancia motor | |
| Előny | Alacsonyabb költségek, alacsony vezérlőrendszer-követelmények | Alacsony költség, széles teljesítménylefedettség, fejlett vezérlési technológia, nagy megbízhatóság | Nagy teljesítménysűrűség, nagy hatékonyság, kis méret | Egyszerű szerkezet, alacsony vezérlőrendszer-követelmények |
| Hátrány | Magas karbantartási igény, alacsony fordulatszám, alacsony nyomaték, rövid élettartam | Kis hatékony terület Alacsony energiasűrűség | Magas költségek Gyenge környezeti alkalmazkodóképesség | Nagy nyomatékingadozás Magas üzemi zajszint |
| Alkalmazás | Kis vagy mini alacsony sebességű elektromos jármű | Elektromos üzleti járművek és személygépkocsik | Elektromos üzleti járművek és személygépkocsik | Vegyes hajtású jármű |
1) AC indukciós aszinkron motor
Egy AC induktív aszinkronmotor működési elve az, hogy a tekercs áthalad az állórész nyílásán és a forgórészen: vékony, nagy mágneses vezetőképességű acéllemezekből vannak egymásra rakva. A háromfázisú elektromosság áthalad a tekercsen. Faraday elektromágneses indukciós törvénye szerint forgó mágneses mező keletkezik, ami miatt a forgórész forog. Az állórész három tekercse 120 fokos intervallummal van összekapcsolva, és az áramvezető vezető mágneses mezőket generál körülöttük. Amikor a háromfázisú tápegységet erre a speciális elrendezésre alkalmazzák, a mágneses mezők a váltakozó áram egy adott időpontban történő változásával különböző irányokba változnak, egyenletes forgó intenzitású mágneses mezőt generálva. A mágneses mező forgási sebességét szinkronsebességnek nevezzük. Tegyük fel, hogy egy zárt vezetőt helyezünk el benne, Faraday törvénye szerint, mivel a mágneses mező változó, a hurok érzékeli az elektromotoros erőt, ami áramot generál a hurokban. Ez a helyzet olyan, mint az áramvezető hurok a mágneses mezőben, elektromágneses erőt generálva a hurokra, és a Huan Jiang forogni kezd. Egy mókuskalitkához hasonló eszköz segítségével egy háromfázisú váltakozó áram forgó mágneses mezőt hoz létre az állórészen keresztül, és az áram indukálódik a mókuskalitkás rúdban, amelyet a véggyűrű zár rövidre, így a rotor forogni kezd, ezért nevezik a motort indukciós motornak. Az elektromágneses indukció segítségével a rotorhoz való közvetlen csatlakozás helyett szigetelő vasmagpelyheket töltenek a rotorba, így a kis méretű vas minimális örvényáram-veszteséget biztosít.
2) AC szinkronmotor
A szinkronmotor forgórésze különbözik az aszinkronmotorétól. Az állandó mágnes a forgórészen van elhelyezve, amely felületszerelt és beágyazott típusra osztható. A forgórész szilícium acéllemezből készül, és az állandó mágnes be van ágyazva. Az állórészt egy 120 fáziskülönbségű váltakozó árammal is összekötik, amely a szinuszhullámú váltakozó áram méretét és fázisát szabályozza, így az állórész által generált mágneses mező ellentétes a rotor által generált mágneses mezővel, és a mágneses mező forog. Ily módon az állórészt vonzza a mágnes, és a rotorral együtt forog. Az állórész és a rotor elnyelése ciklus ciklus után generálja a mágnest.
Következtetés: Az elektromos járművek motoros hajtása alapvetően a mainstreammé vált, de nem egységes, hanem diverzifikált. Minden motoros hajtásrendszernek megvan a saját átfogó indexe. Minden rendszert alkalmaznak a meglévő elektromos járműhajtásokban. Legtöbbjük aszinkronmotor és állandó mágneses szinkronmotor, míg néhányan megpróbálnak kapcsoló reluktanciamotorokat is használni. Érdemes megjegyezni, hogy a motoros hajtás integrálja a teljesítményelektronikai technológiát, a mikroelektronikai technológiát, a digitális technológiát, az automatikus vezérléstechnológiát, az anyagtudományt és más tudományágakat, hogy tükrözze a több tudományág átfogó alkalmazási és fejlesztési kilátásait. Erős versenytárs az elektromos járműmotorok terén. Ahhoz, hogy helyet foglaljon el a jövő elektromos járműveiben, mindenféle motornak nemcsak a motorszerkezet optimalizálására van szüksége, hanem a vezérlőrendszer intelligens és digitális aspektusainak folyamatos feltárására is.
Közzététel ideje: 2023. január 30.
