Grynai elektrinės transporto priemonės konstrukcija ir dizainas skiriasi nuo tradicinės vidaus degimo varikliu varomos transporto priemonės. Tai taip pat sudėtinga sistemų inžinerija. Norint pasiekti optimalų valdymo procesą, reikia integruoti akumuliatorių technologiją, variklio pavaros technologiją, automobilių technologiją ir šiuolaikinę valdymo teoriją. Elektromobilių mokslo ir technologijų plėtros plane šalis ir toliau laikosi „trijų vertikalių ir trijų horizontalių“ MTEP išdėstymo ir toliau pabrėžia bendrų pagrindinių „trijų horizontalių“ technologijų tyrimus pagal „grynai elektrinės pavaros“ technologijų transformacijos strategiją, t. y. pavaros variklio ir jo valdymo sistemos, akumuliatorių ir jo valdymo sistemos bei jėgos pavaros valdymo sistemos tyrimus. Kiekvienas didysis gamintojas formuluoja savo verslo plėtros strategiją pagal nacionalinę plėtros strategiją.
Autorius išskiria pagrindines technologijas, naudojamas naujos energijos pavaros kūrimo procese, pateikdamas teorinį pagrindą ir nuorodas pavaros projektavimui, bandymui ir gamybai. Planas suskirstytas į tris skyrius, kuriuose analizuojamos pagrindinės elektrinės pavaros technologijos grynai elektrinių transporto priemonių pavaros sistemose. Šiandien pirmiausia pristatysime elektrinės pavaros technologijų principą ir klasifikaciją.
1 pav. Pagrindinės jėgos agregatų kūrimo grandys
Šiuo metu pagrindinės grynai elektrinių transporto priemonių jėgos agregatų technologijos apima šias keturias kategorijas:
2 pav. Pagrindinės jėgos agregatų technologijos
Varomosios variklio sistemos apibrėžimas
Priklausomai nuo transporto priemonės akumuliatoriaus būsenos ir transporto priemonės galios poreikio, įmontuoto energijos kaupimo įrenginio išgaunama elektros energija paverčiama mechanine energija, kuri per perdavimo įrenginį perduodama varomiesiems ratams, o dalis transporto priemonės mechaninės energijos paverčiama elektros energija ir stabdant grąžinama į energijos kaupimo įrenginį. Elektrinę pavaros sistemą sudaro variklis, transmisijos mechanizmas, variklio valdiklis ir kiti komponentai. Elektrinės pavaros sistemos techninių parametrų projektavimas daugiausia apima galią, sukimo momentą, greitį, įtampą, reduktoriaus perdavimo santykį, maitinimo šaltinio talpą, išėjimo galią, įtampą, srovę ir kt.
1) Variklio valdiklis
Taip pat vadinamas keitikliu, jis keičia akumuliatoriaus bloko tiekiamą nuolatinę srovę į kintamąją srovę. Pagrindiniai komponentai:
◎ IGBT: galios elektroninis jungiklis, principas: valdikliu valdoma IGBT tiltelio svirtis, kad ji užsidarytų tam tikru dažniu, ir seka perjungiama, kad būtų generuojama trifazė kintamoji srovė. Valdant galios elektroninį jungiklį taip, kad jis užsidarytų, galima konvertuoti kintamąją įtampą. Tada, kontroliuojant darbo ciklą, generuojama kintamoji įtampa.
◎ Plėvelės talpa: filtravimo funkcija; srovės jutiklis: trifazės apvijos srovės aptikimas.
2) Valdymo ir pavaros grandinė: kompiuterio valdymo plokštė, IGBT tranzistorius
Variklio valdiklio vaidmuo yra konvertuoti nuolatinę srovę į kintamąją, priimti kiekvieną signalą ir išvesti atitinkamą galią bei sukimo momentą. Pagrindiniai komponentai: galios elektroninis jungiklis, plėvelinis kondensatorius, srovės jutiklis, valdymo pavaros grandinė, skirta atidaryti skirtingus jungiklius, formuoti sroves skirtingomis kryptimis ir generuoti kintamąją įtampą. Todėl sinusoidinę kintamąją srovę galime padalinti į stačiakampius. Stačiakampių plotas paverčiamas į tokio paties aukščio įtampą. X ašis realizuoja ilgio valdymą valdydama darbo ciklą ir galiausiai realizuoja lygiavertį ploto konvertavimą. Tokiu būdu nuolatinę galią galima valdyti taip, kad IGBT tiltelio svirtis būtų uždaryta tam tikru dažniu ir seka perjungiama per valdiklį, kad būtų generuojama trifazė kintamoji srovė.
Šiuo metu pagrindiniai pavaros grandinės komponentai importuojami: kondensatoriai, IGBT/MOSFET jungiklių lempos, DSP, elektroniniai lustai ir integrinės grandinės, kurios gali būti gaminamos nepriklausomai, bet turi silpną talpą; specialios grandinės, jutikliai, jungtys, kurios gali būti gaminamos nepriklausomai; maitinimo šaltiniai, diodai, induktoriai, daugiasluoksnės plokštės, izoliuoti laidai, radiatoriai.
3) Variklis: trifazę kintamąją srovę paverčia mašinomis
◎ Konstrukcija: priekiniai ir galiniai dangčiai, korpusai, velenai ir guoliai
◎ Magnetinė grandinė: statoriaus šerdis, rotoriaus šerdis
◎ Grandinė: statoriaus apvija, rotoriaus laidininkas
4) Perdavimo įrenginys
Pavarų dėžė arba reduktorius transformuoja variklio išvestį į greitį ir sukimo momentą, reikalingą visai transporto priemonei.
Varomojo variklio tipas
Varomieji varikliai skirstomi į šias keturias kategorijas. Šiuo metu kintamosios srovės indukciniai varikliai ir nuolatinių magnetų sinchroniniai varikliai yra labiausiai paplitę naujų energijos šaltinių elektrinių transporto priemonių tipai. Todėl mes sutelkiame dėmesį į kintamosios srovės indukcinių variklių ir nuolatinių magnetų sinchroninių variklių technologiją.
| Nuolatinės srovės variklis | Kintamosios srovės indukcinis variklis | Nuolatinio magneto sinchroninis variklis | Perjungiamas reluktancinis variklis | |
| Privalumas | Mažesnės išlaidos, maži valdymo sistemos reikalavimai | Maža kaina, platus energijos tiekimo aprėptis, išvystyta valdymo technologija, didelis patikimumas | Didelis galios tankis, didelis efektyvumas, mažas dydis | Paprasta struktūra, maži valdymo sistemos reikalavimai |
| Trūkumas | Dideli priežiūros reikalavimai, mažas greitis, mažas sukimo momentas, trumpas tarnavimo laikas | Mažas efektyvus plotas Mažas energijos tankis | Didelė kaina Prastas prisitaikymas prie aplinkos | Dideli sukimo momento svyravimai Didelis darbinis triukšmas |
| Paraiška | Mažas arba mini lėtaeigis elektrinis automobilis | Elektrinės verslo transporto priemonės ir lengvieji automobiliai | Elektrinės verslo transporto priemonės ir lengvieji automobiliai | Mišrios galios transporto priemonė |
1) Kintamosios srovės indukcinis asinchroninis variklis
Kintamosios srovės indukcinio asinchroninio variklio veikimo principas yra toks, kad apvija praeina per statoriaus angą ir rotorių: ją sudaro ploni plieno lakštai, pasižymintys dideliu magnetiniu laidumu. Per apviją praeina trifazė elektra. Pagal Faradėjaus elektromagnetinės indukcijos dėsnį, susidaro besisukantis magnetinis laukas, dėl kurio rotorius sukasi. Trys statoriaus ritės yra sujungtos 120 laipsnių intervalu, o srovės laidininkas aplink jas sukuria magnetinius laukus. Kai trifazis maitinimo šaltinis prijungiamas prie šios specialios konfigūracijos, magnetiniai laukai keičiasi skirtingomis kryptimis, keičiantis kintamajai srovei tam tikru laiku, sukuriant vienodo sukamojo intensyvumo magnetinį lauką. Magnetinio lauko sukimosi greitis vadinamas sinchroniniu greičiu. Tarkime, kad viduje yra uždaras laidininkas. Pagal Faradėjaus dėsnį, kadangi magnetinis laukas yra kintamas, kilpa pajus elektrovaros jėgą, kuri generuos srovę kilpoje. Ši situacija panaši į srovės laidininko kilpą magnetiniame lauke, kuri sukuria elektromagnetinę jėgą kilpoje, ir Huan Jiang pradeda suktis. Naudojant kažką panašaus į voverės narvelį, trifazė kintamoji srovė sukurs sukamąjį magnetinį lauką per statorių, o srovė bus indukuota voverės narvelio strypelyje, trumpai sujungtame galiniu žiedu, todėl rotorius pradės suktis, todėl variklis vadinamas indukciniu varikliu. Elektromagnetinės indukcijos pagalba, o ne tiesiogiai prijungus prie rotoriaus, kad indukuotų elektrą, rotoriuje užpildomos izoliacinės geležies šerdies dribsniai, kad mažas geležis užtikrintų minimalų sūkurinių srovių nuostolį.
2) Kintamosios srovės sinchroninis variklis
Sinchroninio variklio rotorius skiriasi nuo asinchroninio variklio. Ant rotoriaus sumontuotas nuolatinis magnetas, kurį galima suskirstyti į paviršinio montavimo ir įterptinio tipo. Rotorius pagamintas iš silicio plieno lakšto, o nuolatinis magnetas yra įterptas. Statorius taip pat prijungtas prie kintamosios srovės, kurios fazės skirtumas yra 120, kuris kontroliuoja sinusinės bangos kintamosios srovės dydį ir fazę, todėl statoriaus generuojamas magnetinis laukas yra priešingas rotoriaus generuojamam magnetiniam laukui ir sukasi magnetinis laukas. Tokiu būdu statorius yra traukiamas magneto ir sukasi kartu su rotoriumi. Statoriaus ir rotoriaus absorbcija sukuria ciklą po ciklo.
Išvada: Elektromobilių variklių pavaros iš esmės tapo pagrindine, tačiau jos nėra vienos, o įvairios. Kiekviena variklio pavaros sistema turi savo išsamų indeksą. Kiekviena sistema taikoma esamose elektromobilių pavarose. Dauguma jų yra asinchroniniai varikliai ir nuolatinių magnetų sinchroniniai varikliai, o kai kurie bando perjungti reluktansinius variklius. Verta paminėti, kad variklio pavaros integruoja galios elektronikos technologijas, mikroelektronikos technologijas, skaitmenines technologijas, automatinio valdymo technologijas, medžiagų mokslą ir kitas disciplinas, kad atspindėtų išsamias kelių disciplinų taikymo ir plėtros perspektyvas. Tai stiprus konkurentas elektromobilių variklių srityje. Norint užimti vietą ateities elektromobiliuose, visų tipų varikliai turi ne tik optimizuoti variklio konstrukciją, bet ir nuolat tyrinėti valdymo sistemos intelektualiuosius ir skaitmeninius aspektus.
Įrašo laikas: 2023 m. sausio 30 d.
