L'estructura i el disseny d'un vehicle elèctric pur són diferents dels d'un vehicle tradicional amb motor de combustió interna. També és una enginyeria de sistemes complexa. Cal integrar la tecnologia de bateries de potència, la tecnologia d'accionament del motor, la tecnologia de l'automoció i la teoria de control moderna per aconseguir un procés de control òptim. En el pla de desenvolupament de la ciència i la tecnologia dels vehicles elèctrics, el país continua adherint-se al disseny d'R+D de "tres verticals i tres horitzontals", i destaca encara més la investigació sobre tecnologies clau comunes de "tres horitzontals" segons l'estratègia de transformació tecnològica de "accionament elèctric pur", és a dir, la investigació sobre el motor d'accionament i el seu sistema de control, la bateria de potència i el seu sistema de gestió, i el sistema de control del tren motriu. Cada fabricant important formula la seva pròpia estratègia de desenvolupament empresarial d'acord amb l'estratègia nacional de desenvolupament.
L'autor ordena les tecnologies clau en el procés de desenvolupament d'un nou sistema de propulsió energètica, proporcionant una base teòrica i una referència per al disseny, les proves i la producció del sistema de propulsió. El pla es divideix en tres capítols per analitzar les tecnologies clau de la propulsió elèctrica en el sistema de propulsió dels vehicles elèctrics purs. Avui, primer introduirem el principi i la classificació de les tecnologies de propulsió elèctrica.
Figura 1 Enllaços clau en el desenvolupament del sistema de propulsió
Actualment, les tecnologies clau del sistema de propulsió dels vehicles elèctrics purs inclouen les quatre categories següents:
Figura 2 Les tecnologies clau del sistema de propulsió
La definició del sistema motor de conducció
Segons l'estat de la bateria del vehicle i els requisits de potència del vehicle, aquest converteix l'energia elèctrica de sortida del dispositiu de generació d'energia d'emmagatzematge d'energia integrat en energia mecànica, i l'energia es transmet a les rodes motrius a través del dispositiu transmissor, i parts de l'energia mecànica del vehicle es converteixen en energia elèctrica i es retornen al dispositiu d'emmagatzematge d'energia quan el vehicle frena. El sistema de conducció elèctrica inclou el motor, el mecanisme de transmissió, el controlador del motor i altres components. El disseny dels paràmetres tècnics del sistema de conducció d'energia elèctrica inclou principalment la potència, el parell, la velocitat, el voltatge, la relació de transmissió de reducció, la capacitança de la font d'alimentació, la potència de sortida, el voltatge, el corrent, etc.
1) Controlador de motor
També anomenat inversor, canvia el corrent continu d'entrada del paquet de bateries en corrent altern. Components principals:
◎ IGBT: interruptor electrònic de potència. Principi: a través del controlador, el braç del pont IGBT es controla per tancar una freqüència determinada i l'interruptor de seqüència genera corrent altern trifàsic. Controlant el tancament de l'interruptor electrònic de potència, es pot convertir el voltatge altern. Aleshores, es genera el voltatge de CA controlant el cicle de treball.
◎ Capacitància de pel·lícula: funció de filtratge; sensor de corrent: detecció del corrent del bobinatge trifàsic.
2) Circuit de control i accionament: placa de control de l'ordinador, IGBT de conducció
La funció del controlador del motor és convertir la corrent continu a alterna, rebre cada senyal i generar la potència i el parell corresponents. Components principals: interruptor electrònic de potència, condensador de pel·lícula, sensor de corrent, circuit de control per obrir diferents interruptors, formar corrents en diferents direccions i generar voltatge altern. Per tant, podem dividir el corrent altern sinusoidal en rectangles. L'àrea dels rectangles es converteix en un voltatge amb la mateixa alçada. L'eix x realitza el control de longitud controlant el cicle de treball i, finalment, realitza la conversió equivalent de l'àrea. D'aquesta manera, es pot controlar la potència de corrent continu per tancar el braç del pont IGBT a una determinada freqüència i commutador de seqüència a través del controlador per generar alimentació de corrent altern trifàsica.
Actualment, els components clau del circuit d'accionament depenen d'importacions: condensadors, tubs de commutació IGBT/MOSFET, DSP, xips electrònics i circuits integrats, que es poden produir independentment però tenen una capacitat feble: circuits especials, sensors, connectors, que es poden produir independentment: fonts d'alimentació, díodes, inductors, plaques de circuits multicapa, cables aïllats, radiadors.
3) Motor: converteix el corrent altern trifàsic en maquinària
◎ Estructura: cobertes frontals i posteriors, carcasses, eixos i coixinets
◎ Circuit magnètic: nucli de l'estator, nucli del rotor
◎ Circuit: bobinatge de l'estator, conductor del rotor
4) Dispositiu transmissor
La caixa de canvis o reductor transforma la velocitat de parell que surt del motor en la velocitat i el parell que requereix tot el vehicle.
Tipus de motor de conducció
Els motors de transmissió es divideixen en les quatre categories següents. Actualment, els motors d'inducció de corrent altern i els motors síncrons d'imants permanents són els tipus més comuns de vehicles elèctrics de nova energia. Per tant, ens centrem en la tecnologia del motor d'inducció de corrent altern i del motor síncron d'imants permanents.
| Motor de corrent continu | Motor d'inducció de corrent altern | Motor síncron d'imant permanent | Motor de reluctància commutada | |
| Avantatge | Cost més baix, requisits baixos del sistema de control | Baix cost, àmplia cobertura de potència, tecnologia de control desenvolupada, alta fiabilitat | Alta densitat de potència, alta eficiència, mida petita | Estructura simple, baixos requisits de sistema de control |
| Desavantatge | Requisits de manteniment elevats, baixa velocitat, parell motor baix, vida útil curta | Àrea petita i eficient Baixa densitat de potència | Cost elevat Adaptabilitat ambiental deficient | Gran fluctuació de parell. Alt soroll de treball. |
| Aplicació | Vehicle elèctric petit o mini de baixa velocitat | Vehicles elèctrics comercials i turismes | Vehicles elèctrics comercials i turismes | Vehicle de potència mixta |
1) Motor asíncron d'inducció de CA
El principi de funcionament d'un motor asíncron inductiu de corrent altern és que el bobinatge passa per la ranura de l'estator i el rotor: està apilat per làmines primes d'acer amb alta conductivitat magnètica. L'electricitat trifàsica passa a través del bobinatge. Segons la llei d'inducció electromagnètica de Faraday, es genera un camp magnètic giratori, que és la raó per la qual el rotor gira. Les tres bobines de l'estator estan connectades a un interval de 120 graus, i el conductor que porta corrent genera camps magnètics al seu voltant. Quan s'aplica l'alimentació trifàsica a aquesta disposició especial, els camps magnètics canviaran en diferents direccions amb el canvi de corrent altern en un moment específic, generant un camp magnètic amb una intensitat de rotació uniforme. La velocitat de rotació del camp magnètic s'anomena velocitat síncrona. Suposem que es col·loca un conductor tancat a l'interior, segons la llei de Faraday, com que el camp magnètic és variable, el bucle detectarà la força electromotriu, que generarà corrent al bucle. Aquesta situació és com la del bucle que porta corrent al camp magnètic, generant força electromagnètica al bucle i Huan Jiang comença a girar. Utilitzant alguna cosa similar a una gàbia d'esquirol, un corrent altern trifàsic produirà un camp magnètic giratori a través de l'estator, i el corrent s'induirà a la barra de la gàbia d'esquirol curtcircuitada per l'anell final, de manera que el rotor començarà a girar, per això el motor s'anomena motor d'inducció. Amb l'ajuda de la inducció electromagnètica, en lloc de connectar-se directament al rotor per induir electricitat, s'omplen flocs de nucli de ferro aïllant al rotor, de manera que el ferro de petita mida garanteix la mínima pèrdua per corrent de Foucault.
2) Motor síncron de corrent altern
El rotor del motor síncron és diferent del del motor asíncron. L'imant permanent està instal·lat al rotor, que es pot dividir en tipus de muntatge superficial i tipus encastat. El rotor està fet de xapa d'acer al silici i l'imant permanent està encastat. L'estator també està connectat a un corrent altern amb una diferència de fase de 120, que controla la mida i la fase del corrent altern sinusoidal, de manera que el camp magnètic generat per l'estator sigui oposat al generat pel rotor i el camp magnètic giri. D'aquesta manera, l'estator és atret per un imant i gira amb el rotor. L'absorció de l'estator i del rotor genera cicle rere cicle.
Conclusió: L'accionament del motor per a vehicles elèctrics s'ha convertit bàsicament en el corrent principal, però no és únic sinó diversificat. Cada sistema d'accionament del motor té el seu propi índex complet. Cada sistema s'aplica a l'accionament del vehicle elèctric existent. La majoria són motors asíncrons i motors síncrons d'imants permanents, mentre que alguns intenten canviar els motors de reluctància. Val la pena assenyalar que l'accionament del motor integra la tecnologia de l'electrònica de potència, la tecnologia de la microelectrònica, la tecnologia digital, la tecnologia de control automàtic, la ciència de materials i altres disciplines per reflectir les perspectives d'aplicació i desenvolupament integrals de múltiples disciplines. És un fort competidor en els motors de vehicles elèctrics. Per ocupar un lloc en els futurs vehicles elèctrics, tot tipus de motors no només han d'optimitzar l'estructura del motor, sinó també explorar constantment els aspectes intel·ligents i digitals del sistema de control.
Data de publicació: 30 de gener de 2023
