A estrutura e o deseño dun vehículo eléctrico puro son diferentes dos dun vehículo tradicional con motor de combustión interna. Tamén é unha enxeñaría de sistemas complexa. Necesita integrar a tecnoloxía da batería de potencia, a tecnoloxía de accionamento do motor, a tecnoloxía automotriz e a teoría de control moderna para lograr un proceso de control óptimo. No plan de desenvolvemento da ciencia e a tecnoloxía dos vehículos eléctricos, o país continúa adheríndose ao esquema de I+D de "tres verticais e tres horizontais", e destaca aínda máis a investigación sobre tecnoloxías clave comúns de "tres horizontais" segundo a estratexia de transformación tecnolóxica de "accionamento eléctrico puro", é dicir, a investigación sobre o motor de accionamento e o seu sistema de control, a batería de potencia e o seu sistema de xestión e o sistema de control do tren motriz. Cada fabricante importante formula a súa propia estratexia de desenvolvemento empresarial segundo a estratexia nacional de desenvolvemento.
O autor clasifica as tecnoloxías clave no proceso de desenvolvemento dun novo sistema de propulsión enerxética, proporcionando unha base teórica e unha referencia para o deseño, as probas e a produción do sistema. O plan divídese en tres capítulos para analizar as tecnoloxías clave da propulsión eléctrica no sistema de propulsión de vehículos eléctricos puros. Hoxe, primeiro presentaremos o principio e a clasificación das tecnoloxías de propulsión eléctrica.
Figura 1 Ligazóns clave no desenvolvemento do tren motriz
Na actualidade, as tecnoloxías clave do sistema de propulsión de vehículos eléctricos puros inclúen as seguintes catro categorías:
Figura 2 As tecnoloxías clave do sistema de propulsión
A definición do sistema motor de condución
Segundo o estado da batería do vehículo e os requisitos de potencia do vehículo, este converte a enerxía eléctrica de saída mediante o dispositivo de xeración de enerxía de almacenamento de enerxía integrado en enerxía mecánica, e a enerxía transmítese ás rodas motrices a través do dispositivo transmisor, e partes da enerxía mecánica do vehículo convértense en enerxía eléctrica e devólvense ao dispositivo de almacenamento de enerxía cando o vehículo frea. O sistema de accionamento eléctrico inclúe o motor, o mecanismo de transmisión, o controlador do motor e outros compoñentes. O deseño dos parámetros técnicos do sistema de accionamento de enerxía eléctrica inclúe principalmente potencia, par, velocidade, tensión, relación de transmisión de redución, capacitancia de subministración de enerxía, potencia de saída, tensión, corrente, etc.
1) Controlador de motor
Tamén chamado inversor, transforma a entrada de corrente continua da batería en corrente alterna. Compoñentes principais:
◎ IGBT: interruptor electrónico de potencia. Principio: a través do controlador, o brazo da ponte IGBT controla o peche dunha determinada frecuencia e o interruptor de secuencia xera corrente alterna trifásica. Ao controlar o peche do interruptor electrónico de potencia, pódese converter a tensión alterna. Despois, xérase tensión CA controlando o ciclo de traballo.
◎ Capacitancia de película: función de filtrado; sensor de corrente: detección da corrente do enrolamento trifásico.
2) Circuíto de control e accionamento: placa de control do ordenador, IGBT de accionamento
A función do controlador do motor é converter CC a CA, recibir cada sinal e emitir a potencia e o par correspondentes. Compoñentes principais: interruptor electrónico de potencia, condensador de película, sensor de corrente, circuíto de accionamento de control para abrir diferentes interruptores, formar correntes en diferentes direccións e xerar tensión alterna. Polo tanto, podemos dividir a corrente alterna sinusoidal en rectángulos. A área dos rectángulos convértese nunha tensión coa mesma altura. O eixe x realiza o control de lonxitude controlando o ciclo de traballo e, finalmente, realiza a conversión equivalente da área. Deste xeito, a potencia CC pódese controlar para pechar o brazo da ponte IGBT a unha determinada frecuencia e interruptor de secuencia a través do controlador para xerar enerxía CA trifásica.
Na actualidade, os compoñentes clave do circuíto de accionamento dependen de importacións: condensadores, tubos de conmutación IGBT/MOSFET, DSP, chips electrónicos e circuítos integrados, que se poden producir de forma independente pero teñen unha capacidade débil: circuítos especiais, sensores, conectores, que se poden producir de forma independente: fontes de alimentación, díodos, inductores, placas de circuítos multicapa, fíos illados, radiadores.
3) Motor: converte a corrente alterna trifásica en maquinaria
◎ Estrutura: tapas dianteiras e traseiras, carcasas, eixes e rodamentos
◎ Circuíto magnético: núcleo do estator, núcleo do rotor
◎ Circuíto: enrolamento do estator, condutor do rotor
4) Dispositivo transmisor
A caixa de cambios ou redutor transforma o par motor e a velocidade de saída do motor na velocidade e o par motor que require todo o vehículo.
Tipo de motor de accionamento
Os motores de accionamento divídense nas seguintes catro categorías. Na actualidade, os motores de indución de CA e os motores síncronos de imán permanente son os tipos máis comúns de vehículos eléctricos de nova enerxía. Polo tanto, centrámonos na tecnoloxía do motor de indución de CA e do motor síncrono de imán permanente.
| Motor de corrente continua | Motor de indución de CA | Motor síncrono de imán permanente | Motor de reluctancia conmutada | |
| Vantaxe | Menor custo, baixos requisitos do sistema de control | Baixo custo, ampla cobertura de potencia, tecnoloxía de control desenvolvida, alta fiabilidade | Alta densidade de potencia, alta eficiencia, tamaño pequeno | Estrutura sinxela, baixos requisitos do sistema de control |
| Desvantaxe | Altos requisitos de mantemento, baixa velocidade, baixo par, curta vida útil | Área pequena e eficiente Baixa densidade de potencia | Alto custo Mala adaptabilidade ambiental | Gran flutuación de par. Alto ruído de traballo. |
| Aplicación | Vehículo eléctrico pequeno ou mini de baixa velocidade | Vehículos eléctricos comerciais e turismos | Vehículos eléctricos comerciais e turismos | Vehículo de potencia mixta |
1) Motor asíncrono de indución de CA
O principio de funcionamento dun motor asíncrono indutivo de CA é que o enrolamento pasará a través da ranura do estator e do rotor: está apilado por láminas finas de aceiro con alta condutividade magnética. A electricidade trifásica pasará a través do enrolamento. Segundo a lei de indución electromagnética de Faraday, xérase un campo magnético rotatorio, que é a razón pola que o rotor xira. As tres bobinas do estator están conectadas a un intervalo de 120 graos, e o condutor que transporta a corrente xera campos magnéticos ao seu redor. Cando se aplica a fonte de alimentación trifásica a esta disposición especial, os campos magnéticos cambiarán en diferentes direccións co cambio de corrente alterna nun momento específico, xerando un campo magnético cunha intensidade de rotación uniforme. A velocidade de rotación do campo magnético chámase velocidade síncrona. Supoñamos que se coloca un condutor pechado no interior, segundo a lei de Faraday, porque o campo magnético é variable, o bucle detectará a forza electromotriz, que xerará corrente no bucle. Esta situación é como o bucle que transporta corrente no campo magnético, xerando forza electromagnética no bucle e Huan Jiang comeza a xirar. Usando algo semellante a unha gaiola de esquío, unha corrente alterna trifásica producirá un campo magnético rotatorio a través do estator, e a corrente inducirase na barra da gaiola de esquío en curtocircuíto polo anel final, polo que o rotor comeza a xirar, razón pola cal o motor chámase motor de indución. Coa axuda da indución electromagnética, en lugar de estar conectado directamente ao rotor para inducir electricidade, o rotor énchese con escamas de núcleo de ferro illante, de xeito que o ferro de pequeno tamaño garante a mínima perda por correntes de Foucault.
2) Motor síncrono de CA
O rotor dun motor síncrono é diferente do dun motor asíncrono. O imán permanente está instalado no rotor, que se pode dividir en tipo de montaxe superficial e tipo integrado. O rotor está feito de chapa de aceiro ao silicio e o imán permanente está integrado. O estator tamén está conectado a unha corrente alterna cunha diferenza de fase de 120, que controla o tamaño e a fase da corrente alterna de onda sinusoidal, de xeito que o campo magnético xerado polo estator sexa oposto ao xerado polo rotor e o campo magnético xire. Deste xeito, o estator é atraído por un imán e xira co rotor. Ciclo tras ciclo xérase pola absorción do estator e do rotor.
Conclusión: O accionamento de motor para vehículos eléctricos converteuse basicamente na corrente principal, pero non é único senón diversificado. Cada sistema de accionamento de motor ten o seu propio índice completo. Cada sistema aplícase no accionamento de vehículos eléctricos existente. A maioría deles son motores asíncronos e motores síncronos de imán permanente, mentres que algúns intentan cambiar os motores de reluctancia. Cómpre sinalar que o accionamento de motor integra a tecnoloxía da electrónica de potencia, a tecnoloxía da microelectrónica, a tecnoloxía dixital, a tecnoloxía de control automático, a ciencia dos materiais e outras disciplinas para reflectir as perspectivas de aplicación e desenvolvemento exhaustivas de múltiples disciplinas. É un forte competidor nos motores de vehículos eléctricos. Para ocupar un lugar nos vehículos eléctricos do futuro, todo tipo de motores non só necesitan optimizar a estrutura do motor, senón tamén explorar constantemente os aspectos intelixentes e dixitais do sistema de control.
Data de publicación: 30 de xaneiro de 2023
