Strukturen och designen hos ett rent elfordon skiljer sig från ett traditionellt fordon med förbränningsmotor. Det är också en komplex systemteknik. Det behöver integrera kraftbatteriteknik, motordrivteknik, fordonsteknik och modern styrteori för att uppnå en optimal styrprocess. I utvecklingsplanen för elfordonsvetenskap och -teknik fortsätter landet att hålla sig till FoU-layouten med "tre vertikala och tre horisontella", och betonar ytterligare forskningen om gemensamma nyckeltekniker för "tre horisontella" enligt tekniktransformationsstrategin för "ren elektrisk drift", det vill säga forskningen om drivmotor och dess styrsystem, kraftbatteri och dess hanteringssystem samt drivlinestyrsystem. Varje större tillverkare formulerar sin egen affärsutvecklingsstrategi enligt den nationella utvecklingsstrategin.
Författaren sorterar igenom de viktigaste teknologierna i utvecklingsprocessen för en ny energidrivlina och ger en teoretisk grund och referens för design, testning och produktion av drivlinan. Planen är indelad i tre kapitel för att analysera de viktigaste teknologierna för elektrisk drift i drivlinan hos rent elfordon. Idag kommer vi först att introducera principen och klassificeringen av elektriska drivtekniker.
Figur 1 Viktiga länkar i drivlineutveckling
För närvarande omfattar de viktigaste nyckelteknologierna för drivlinor för ren elfordon följande fyra kategorier:
Figur 2 Drivlinans kärnteknologier
Definitionen av drivmotorsystem
Beroende på fordonets batteristatus och fordonets strömkrav omvandlas den elektriska energin som produceras av den inbyggda energilagringsenheten till mekanisk energi. Energin överförs sedan till drivhjulen via sändarenheten. Delar av fordonets mekaniska energi omvandlas till elektrisk energi och matas tillbaka till energilagringsenheten när fordonet bromsar. Det elektriska drivsystemet inkluderar motor, transmissionsmekanism, motorstyrenhet och andra komponenter. De tekniska parametrarna för det elektriska drivsystemet inkluderar huvudsakligen effekt, vridmoment, hastighet, spänning, reduktionsförhållande, strömförsörjningskapacitans, uteffekt, spänning, ström etc.
1) Motorstyrenhet
Även kallad växelriktare, omvandlar den likströmmen som matas in av batteriet till växelström. Kärnkomponenter:
◎ IGBT: kraftelektronisk brytare, princip: via regulatorn styrs IGBT-bryggarmen för att stänga en viss frekvens och sekvensbrytaren genererar trefas växelström. Genom att styra den kraftelektroniska brytaren för att stänga kan växelspänningen omvandlas. Sedan genereras växelspänningen genom att styra arbetscykeln.
◎ Filmkapacitans: filtreringsfunktion; strömsensor: detekterar strömmen i trefaslindningen.
2) Styr- och drivkrets: datorstyrkort, drivande IGBT
Motorstyrenhetens roll är att omvandla likström till växelström, ta emot varje signal och mata ut motsvarande effekt och vridmoment. Kärnkomponenter: kraftelektronisk brytare, filmkondensator, strömsensor, styrkrets för att öppna olika brytare, bilda strömmar i olika riktningar och generera växelspänning. Därför kan vi dela upp den sinusformade växelströmmen i rektanglar. Rektanglarnas area omvandlas till en spänning med samma höjd. X-axeln realiserar längdkontrollen genom att styra arbetscykeln och realiserar slutligen den ekvivalenta omvandlingen av arean. På så sätt kan likströmmen styras för att stänga IGBT-bryggarmen vid en viss frekvens och sekvensbryta genom styrenheten för att generera trefas växelström.
För närvarande är drivkretsens nyckelkomponenter importerade: kondensatorer, IGBT/MOSFET-omkopplarrör, DSP, elektroniska chips och integrerade kretsar, som kan produceras oberoende men har låg kapacitet: specialkretsar, sensorer, kontakter, som kan produceras oberoende: strömförsörjning, dioder, induktorer, flerskiktade kretskort, isolerade ledningar, radiatorer.
3) Motor: omvandla trefas växelström till maskiner
◎ Struktur: främre och bakre gavelskydd, skal, axlar och lager
◎ Magnetisk krets: statorkärna, rotorkärna
◎ Krets: statorlindning, rotorledare
4) Sändningsenhet
Växellådan eller reduceraren omvandlar motorns vridmoment till den hastighet och det vridmoment som hela fordonet kräver.
Typ av drivmotor
Drivmotorerna är indelade i följande fyra kategorier. För närvarande är AC-induktionsmotorer och permanentmagnetsynkronmotorer de vanligaste typerna av nya elfordon. Därför fokuserar vi på tekniken för AC-induktionsmotorer och permanentmagnetsynkronmotorer.
| Likströmsmotor | AC-induktionsmotor | Permanentmagnetsynkronmotor | Switchad motviljamotor | |
| Fördel | Lägre kostnad, låga krav på styrsystem | Låg kostnad, Bred effekttäckning, Utvecklad styrteknik, Hög tillförlitlighet | Hög effekttäthet, hög effektivitet, liten storlek | Enkel struktur, låga krav på styrsystem |
| Nackdel | Höga underhållskrav, låg hastighet, lågt vridmoment, kort livslängd | Litet effektivt område Låg effekttäthet | Hög kostnad Dålig miljöanpassningsförmåga | Stor vridmomentfluktuationHögt arbetsljud |
| Ansökan | Litet eller mini-elfordon med låg hastighet | Elbilar för företag och personbilar | Elbilar för företag och personbilar | Blandningskraftfordon |
1) AC-induktionsasynkronmotor
Funktionsprincipen för en induktiv asynkronmotor med växelström är att lindningen passerar genom statorns spår och rotorn: den är uppbyggd av tunna stålplåtar med hög magnetisk ledningsförmåga. Trefaselektriciteten passerar genom lindningen. Enligt Faradays elektromagnetiska induktionslag genereras ett roterande magnetfält, vilket är anledningen till att rotorn roterar. Statorns tre spolar är anslutna med ett intervall på 120 grader, och den strömförande ledaren genererar magnetfält runt dem. När trefasströmförsörjningen appliceras på detta speciella arrangemang kommer magnetfälten att ändras i olika riktningar med förändringen av växelströmmen vid en specifik tidpunkt, vilket genererar ett magnetfält med jämn rotationsintensitet. Magnetfältets rotationshastighet kallas synkron hastighet. Anta att en sluten ledare placeras inuti, enligt Faradays lag, eftersom magnetfältet är variabelt, kommer slingan att känna av den elektromotoriska kraften, vilket genererar ström i slingan. Denna situation är precis som den strömförande slingan i magnetfältet, vilket genererar elektromagnetisk kraft på slingan, och Huan Jiang börjar rotera. Med hjälp av något liknande en kortslutningsmotor producerar en trefas växelström ett roterande magnetfält genom statorn, och strömmen induceras i kortslutningsmotorns stång, kortsluten av ändringen, så att rotorn börjar rotera, vilket är anledningen till att motorn kallas en induktionsmotor. Med hjälp av elektromagnetisk induktion, istället för att vara direkt ansluten till rotorn för att inducera elektricitet, fylls rotorn med isolerande järnkärnflingor, så att det lilla järnet säkerställer minimal virvelströmsförlust.
2) AC-synkronmotor
Synkronmotorns rotor skiljer sig från asynkronmotorns. Permanentmagneten är installerad på rotorn, som kan delas in i ytmonterad typ och inbäddad typ. Rotorn är tillverkad av kiselstålplåt och permanentmagneten är inbäddad. Statorn är också ansluten till en växelström med en fasskillnad på 120, vilket styr storleken och fasen på sinusvågväxelströmmen, så att magnetfältet som genereras av statorn är motsatt det som genereras av rotorn, och magnetfältet roterar. På detta sätt attraheras statorn av en magnet och roterar med rotorn. Cykel efter cykel genereras av statorns och rotorns absorption.
Slutsats: Motordrift för elfordon har i princip blivit mainstream, men den är inte en enda utan diversifierad. Varje motordriftssystem har sitt eget omfattande index. Varje system tillämpas i befintliga elfordonsdrifter. De flesta av dem är asynkronmotorer och permanentmagnetsynkronmotorer, medan vissa försöker använda reluktansmotorer. Det är värt att påpeka att motordrift integrerar kraftelektronikteknik, mikroelektronikteknik, digital teknik, automatisk styrteknik, materialvetenskap och andra discipliner för att återspegla de omfattande tillämpnings- och utvecklingsmöjligheterna för flera discipliner. Det är en stark konkurrent inom elfordonsmotorer. För att inta en plats i framtidens elfordon behöver alla typer av motorer inte bara optimera motorstrukturen, utan också ständigt utforska de intelligenta och digitala aspekterna av styrsystemet.
Publiceringstid: 30 januari 2023
